Onye dere ya: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, wdg. Isi mmalite mgbasa ozi: Nkà na ụzụ injinia ugbo (ubi ubi)

Ụlọ ọrụ mmepụta ihe a na-ejikọta ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọgbara ọhụrụ, teknụzụ bayoteknọlọji, hydroponics na-edozi ahụ na teknụzụ ozi iji tinye njikwa dị elu nke ihe ndị metụtara gburugburu ebe obibi n'ime ụlọ ọrụ ahụ. E tinyere ya n'ime ya nke ọma, ọ nwere obere ihe achọrọ na gburugburu ebe obibi, na-ebelata oge owuwe ihe ubi osisi, na-azọpụta mmiri na fatịlaịza, yana uru nke mmepụta ihe na-abụghị ọgwụ nje na enweghị mwepụ ihe mkpofu, arụmọrụ ojiji ala nke otu nkeji dị okpukpu 40 ruo 108 nke mmepụta ubi mepere emepe. N'ime ha, isi iyi ọkụ arụrụ arụ nwere ọgụgụ isi na njikwa gburugburu ebe obibi ya na-arụ ọrụ dị mkpa na arụmọrụ mmepụta ya.

Dịka ihe dị mkpa gbasara gburugburu ebe obibi, ìhè na-arụ ọrụ dị mkpa n'ịchịkwa uto osisi na metabolism ihe onwunwe. "Otu n'ime ihe ndị bụ isi nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ bụ isi iyi ọkụ arụrụ arụ zuru oke na mmezu nke njikwa ọgụgụ isi nke gburugburu ebe obibi ìhè" aghọọla ihe a na-ekwenyekarị n'ụlọ ọrụ ahụ.

Mkpa osisi maka ìhè

Ìhè bụ naanị isi iyi ike nke fotosynthesis osisi. Ike ọkụ, ịdị mma nke ìhè (spectrum) na mgbanwe ìhè mgbe niile na-enwe mmetụta dị ukwuu na uto na mmepe nke ihe ọkụkụ, nke gụnyere ike ọkụ na-enwe mmetụta kachasị na fotosynthesis osisi.

■ Ike ọkụ

Ike nke ìhè nwere ike ịgbanwe ọdịdị nke ihe ọkụkụ, dị ka okooko osisi, ogologo internode, ọkpụrụkpụ nke osisi, na nha na ọkpụrụkpụ nke akwụkwọ. Ihe osisi chọrọ maka ike ọkụ nwere ike kewaa n'ime osisi ndị hụrụ ìhè n'anya, ndị hụrụ ìhè n'anya n'etiti, na ndị na-anabata ìhè dị ala. Akwụkwọ nri bụ osisi ndị na-ahụ ìhè n'anya, ebe ha na-akwụghachi ụgwọ ìhè na ebe ha na-ejupụta ìhè dị elu. N'ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ e ji ọkụ rụọ, ihe ndị dị mkpa maka ihe ọkụkụ maka ike ọkụ bụ ihe ndabere dị mkpa maka ịhọrọ isi mmalite ọkụ e ji aka rụọ. Ịghọta ihe achọrọ maka ìhè nke osisi dị iche iche dị mkpa maka imepụta isi mmalite ọkụ e ji aka rụọ, Ọ dị oke mkpa ime ka arụmọrụ mmepụta nke sistemụ ahụ ka mma.

■ Ogo ọkụ

Nkesa ọkụ (spectral) nwekwara mmetụta dị mkpa na fotosintetiki osisi na morphogenesis (Foto 1). Ìhè bụ akụkụ nke radieshon, radieshon bụkwa ebili eletriki. Ebili mmiri elektrọmagnetic nwere njirimara ebili mmiri na njirimara quantum (particle). A na-akpọ quantum nke ìhè photon na ubi ubi. A na-akpọ radieshon nwere oke ebili mmiri nke 300~800nm ​​radieshon nke osisi; a na-akpọkwa radieshon nwere oke ebili mmiri nke 400~700nm radieshon photosynthetically active (PAR) nke osisi.

Chlorophyll na carotenes bụ agba abụọ kachasị mkpa na fotosintesis osisi. Foto nke abụọ na-egosi ụdị nnabata spectral nke agba photosynthetic ọ bụla, ebe a na-etinye chlorophyll absorption spectrum n'ime eriri uhie na acha anụnụ anụnụ. Sistemụ ọkụ ahụ dabere na mkpa spectral nke ihe ọkụkụ iji mee ka ìhè dịkwuo mma, iji kwalite fotosintesis nke osisi.

■ oge foto
A na-akpọ mmekọrịta dị n'etiti fotosynthesis na fotomorphogenesis nke osisi na ogologo ụbọchị (ma ọ bụ oge fotoperiod) nke osisi. Fotoperiodity nwere njikọ chiri anya na awa ìhè, nke na-ezo aka n'oge a na-eme ka ihe ọkụkụ ahụ na-enwu site na ìhè. Ihe ubi dị iche iche chọrọ awa ụfọdụ nke ìhè iji mezue fotoperiod ahụ iji too ma mịa mkpụrụ. Dịka fotoperiod dị iche iche si dị, enwere ike kewaa ya n'ime ihe ubi ogologo ụbọchị, dị ka kabeeji, wdg, nke chọrọ ihe karịrị awa ìhè awa 12-14 n'oge ụfọdụ nke uto ya; ihe ubi obere ụbọchị, dị ka yabasị, soybean, wdg, chọrọ ihe na-erughị awa 12-14 nke ìhè; ihe ubi ọkara-anwụ, dị ka kukumba, tomato, ose, wdg, nwere ike ifuru ma mịa mkpụrụ n'okpuru anyanwụ dị ogologo ma ọ bụ dị mkpụmkpụ.
N'ime ihe atọ dị na gburugburu ebe obibi, ike ọkụ bụ ihe dị mkpa maka ịhọrọ isi iyi ọkụ arụrụ arụ. Ugbu a, enwere ọtụtụ ụzọ isi gosipụta ike ọkụ, ọkachasị gụnyere atọ ndị a.
(1) Ìhè na-ezo aka na njupụta elu nke flux na-enwu enwu (flux na-enwu enwu kwa mpaghara otu) nke a na-enweta na mbara igwe na-enwu enwu, na lux (lx).

(2) Radieshon na-arụ ọrụ site na fotosynthetic, PAR, Nkeji: W/m².

(3) Njupụta ọkụ eletrik nke na-arụ ọrụ nke ọma dịka fotosynthetic PPFD ma ọ bụ PPF bụ ọnụọgụ nke ọkụ eletrik nke na-eru ma ọ bụ na-agafe oge nkeji na mpaghara nkeji, nkeji: μmol/(m²·s)". Nke a na-ezo aka na ike ọkụ nke 400 ~ 700nm metụtara kpọmkwem na fotosynthesis. Ọ bụkwa ihe ngosi ọkụ kachasị eji eme ihe n'ọhịa mmepụta osisi.

Nyocha isi iyi ọkụ nke sistemụ ọkụ mgbakwunye nkịtị
Ihe mgbakwunye ọkụ e ji aka rụọ bụ ime ka ọkụ dịkwuo ike n'ebe a chọrọ ya ma ọ bụ ịgbatị oge ọkụ site n'itinye sistemụ ọkụ mgbakwunye iji mezuo mkpa ọkụ nke osisi. N'ikwu ya n'ozuzu, sistemụ ọkụ mgbakwunye gụnyere ngwa ọkụ mgbakwunye, sekit na sistemụ njikwa ya. Isi mmalite ọkụ mgbakwunye gụnyere ọtụtụ ụdị ndị a na-ahụkarị dịka oriọna incandescent, oriọna fluorescent, oriọna halide metal, oriọna sodium dị elu na LED. N'ihi obere arụmọrụ ọkụ eletrik na anya nke oriọna incandescent, obere arụmọrụ ike photosynthetic na adịghị ike ndị ọzọ, ahịa ewepụla ya, yabụ isiokwu a anaghị eme nyocha zuru ezu.

■ Oriọna na-enwu enwu
Oriọna fluorescent bụ ụdị oriọna gas na-ewepụta obere nrụgide. A na-ejupụta tube iko ahụ na uzuoku mercury ma ọ bụ gas na-adịghị arụ ọrụ, a na-ekpuchikwa mgbidi dị n'ime tube ahụ na ntụ fluorescent. Agba ọkụ ahụ na-agbanwe agbanwe na ihe fluorescent nke a kpuchiri na tube ahụ. Oriọna fluorescent nwere ezigbo arụmọrụ spectral, arụmọrụ dị elu na-enwu enwu, ike dị ala, ndụ dị ogologo (12000h) ma e jiri ya tụnyere oriọna incandescent, yana ọnụ ahịa dị ala. N'ihi na oriọna fluorescent n'onwe ya na-ewepụta obere okpomọkụ, ọ nwere ike ịdị nso na osisi maka ọkụ ma dabara maka ịkụ ihe dị iche iche. Agbanyeghị, nhazi spectral nke oriọna fluorescent abụghị ihe ezi uche na-adịghị na ya. Ụzọ kachasị ewu ewu n'ụwa bụ itinye reflectors iji mee ka akụkụ ìhè dị irè nke ihe ọkụkụ dị na mpaghara ubi ahụ dịkwuo mma. Ụlọ ọrụ adv-agri nke Japan emepụtakwala ụdị HEFL ọhụrụ nke isi iyi ọkụ mgbakwunye. HEFL bụ n'ezie nke ụdị oriọna fluorescent. Ọ bụ okwu izugbe maka oriọna fluorescent cathode oyi (CCFL) na oriọna fluorescent electrode mpụga (EEFL), ọ bụkwa oriọna fluorescent electrode agwakọtara. Ọkpọkọ HEFL dị oke gịrịgịrị, dayameta ya bụ naanị ihe dị ka 4mm, a pụkwara ịgbanwe ogologo ya site na 450mm ruo 1200mm dịka mkpa ọ dị n'ịkụ ihe ubi si dị. Ọ bụ ụdị oriọna fluorescent nkịtị ka mma.

■ Oriọna halide ígwè
Oriọna halide ígwè bụ oriọna na-agbapụta ike nke nwere ike ịkpali ihe dị iche iche iji mepụta ogologo ebili mmiri dị iche iche site na itinye ọtụtụ halide ígwè (tin bromide, sodium iodide, wdg) na tube mwepụta site na oriọna mercury dị elu. Oriọna halogen nwere arụmọrụ na-enwu enwu dị elu, ike dị elu, agba ọkụ dị mma, ogologo ndụ, na nnukwu spectrum. Agbanyeghị, n'ihi na arụmọrụ na-enwu enwu dị ala karịa nke oriọna sodium dị elu, ndụ ya dịkwa mkpụmkpụ karịa nke oriọna sodium dị elu, a na-eji ya ugbu a naanị n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe ole na ole.

■ Ọkụ sodium dị elu
Oriọna sodium dị elu nwere ụdị oriọna gas dị elu nwere ike iwepụ. Oriọna sodium dị elu nwere ike iwepụ bụ oriọna dị elu nke na-ejupụta uzuoku sodium dị elu n'ime ọkpọkọ mgbapụta, a na-agbakwunyekwa obere xenon (Xe) na mercury metal halide. Ebe ọ bụ na oriọna sodium dị elu nwere ike ịgbanwe electro-optical nke ọma yana obere ọnụ ahịa nrụpụta, oriọna sodium dị elu bụ nke a na-ejikarị eme ihe ugbu a n'itinye ọkụ mgbakwunye n'ọrụ n'ebe ọrụ ugbo. Agbanyeghị, n'ihi adịghị ike nke obere arụmọrụ photosynthesis na spectrum ha, ha nwere adịghị ike nke obere ike arụmọrụ. N'aka nke ọzọ, ihe ndị dị na spectral nke oriọna sodium dị elu na-ewepụta na-abụkarị na eriri ọkụ odo-oroma, nke na-enweghị spectra uhie na acha anụnụ anụnụ dị mkpa maka uto osisi.

■ Diode na-ewepụta ọkụ
Dịka ọgbọ ọhụrụ nke isi iyi ọkụ, diode ndị na-ewepụta ìhè (LED) nwere ọtụtụ uru dịka arụmọrụ mgbanwe elektrọnik dị elu, spectrum a na-agbanwe agbanwe, na arụmọrụ dị elu nke photosynthesis. LED nwere ike iwepụta ìhè monochromatic dị mkpa maka uto osisi. Ma e jiri ya tụnyere oriọna fluorescent nkịtị na isi iyi ọkụ ndị ọzọ agbakwunyere, LED nwere uru nke ịchekwa ike, nchekwa gburugburu ebe obibi, ndụ ogologo, ìhè monochromatic, isi iyi ọkụ oyi na ndị ọzọ. Site na mmezi nke arụmọrụ elektrọnik nke LED na mbelata ọnụ ahịa nke mmetụta nha kpatara, sistemụ ọkụ LED ga-aghọ akụrụngwa bụ isi maka ịgbakwunye ọkụ na ebe ọrụ ugbo. N'ihi ya, etinyere ọkụ LED karịa ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ 99.9%.

Site na ntụnyere, a pụrụ ịghọta njirimara nke isi mmalite ọkụ mgbakwunye dị iche iche nke ọma, dịka egosiri na Tebụl 1.

Ngwaọrụ ọkụ mkpanaaka
Ike nke ìhè nwere njikọ chiri anya na uto nke ihe ọkụkụ. A na-ejikarị ịkụ ihe dị n'akụkụ atọ eme ihe n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ. Agbanyeghị, n'ihi mmachi nke nhazi nke ebe a na-akọ ihe ubi, nkesa na-adịghị mma nke ìhè na okpomọkụ n'etiti ebe a na-akọ ihe ubi ga-emetụta mkpụrụ nke ihe ubi ahụ, oge owuwe ihe ubi agaghịkwa adabara. Otu ụlọ ọrụ dị na Beijing emepụtala ngwaọrụ mgbakwunye ọkụ na-ebuli aka (ihe nkwụnye ọkụ HPS na ihe nkwụnye ọkụ LED) na 2010. Ụkpụrụ bụ ịtụgharị ogwe draịva na ihe nkwụnye ọkụ nke edobere na ya site n'ịma jijiji aka ahụ iji tụgharịa obere ihe nkiri ahụ iji mezuo ebumnuche nke ịdọpụ na ịtọghe eriri waya ahụ. A na-ejikọ eriri waya nke ọkụ na-eto eto na wiil na-agbagharị agbagharị nke igwe mbuli elu site na ọtụtụ wiil na-agbanwe agbanwe, iji nweta mmetụta nke ịhazi elu nke ọkụ na-eto eto. Na 2017, ụlọ ọrụ ahụ a kpọtụrụ aha n'elu chepụtara ma mepụta ngwaọrụ mgbakwunye ọkụ ọhụrụ, nke nwere ike ịgbanwe elu mgbakwunye ọkụ na-akpaghị aka na ozugbo dịka mkpa uto ihe ubi si dị. A na-etinye ngwaọrụ nhazi ugbu a na ebe a na-akọ ihe dị n'ụdị ebe a na-ebuli isi iyi ọkụ atọ. Elu nke ngwaọrụ ahụ bụ ọkwa nwere ọnọdụ ọkụ kacha mma, yabụ enwere oriọna sodium dị elu; etiti na oyi akwa ala nwere ọkụ LED na sistemụ nhazi ibuli elu. Ọ nwere ike ịgbanwe elu nke ọkụ osisi na akpaghị aka iji nye gburugburu ọkụ kwesịrị ekwesị maka ihe ọkụkụ.

Ma e jiri ya tụnyere ngwaọrụ mgbakwunye ọkụ na-agagharị agagharị nke e mere maka ịkọ ihe ubi nwere akụkụ atọ, Netherlands emepụtala ngwaọrụ mgbakwunye ọkụ LED nke na-agagharị agagharị. Iji zere mmetụta nke onyinyo nke ìhè na-eto eto na uto osisi na anyanwụ, enwere ike ịkwanye sistemụ ọkụ na-eto eto n'akụkụ abụọ nke bracket site na slide telescopic n'akụkụ kwụ ọtọ, ka anyanwụ wee na-enwu nke ọma na osisi; n'ụbọchị igwe ojii na mmiri ozuzo na-enweghị anyanwụ, pịa sistemụ ọkụ na-eto eto n'etiti bracket iji mee ka ìhè nke sistemụ ọkụ na-eto eto jupụta osisi ahụ nke ọma; kwaga sistemụ ọkụ na-eto eto n'akụkụ kwụ ọtọ site na slide na bracket, zere iwepụ na iwepụ sistemụ ọkụ na-eto eto ugboro ugboro, ma belata ike ọrụ nke ndị ọrụ, si otú a na-eme ka arụmọrụ ọrụ dịkwuo mma.

Echiche imewe nke sistemụ ọkụ na-eto eto nkịtị
Ọ dịghị mfe ịhụ site na nhazi nke ngwaọrụ mgbakwunye ọkụ mkpanaka na nhazi nke sistemụ ọkụ mgbakwunye nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ na-ewerekarị ike ọkụ, ịdị mma ọkụ na paramita fotoperiod nke oge uto ihe ubi dị iche iche dị ka isi ihe dị na imewe ahụ, na-adabere na sistemụ njikwa nwere ọgụgụ isi iji mejuputa, na-emezu ebumnuche kachasị nke ịchekwa ike na mmepụta dị elu.

Ugbu a, imewe na iwulite ọkụ mgbakwunye maka akwụkwọ nri etolitela nwayọ nwayọ. Dịka ọmụmaatụ, enwere ike kewaa akwụkwọ nri akwụkwọ ndụ n'ime usoro anọ: ọkwa mkpụrụ osisi, etiti uto, uto ikpeazụ, na njedebe; enwere ike kewaa akwụkwọ nri mkpụrụ osisi n'ime usoro mkpụrụ osisi, usoro uto ahịhịa, oge okooko, na oge owuwe ihe ubi. Site na njirimara nke ike ọkụ mgbakwunye, ike ọkụ dị na ọkwa mkpụrụ kwesịrị ịdị obere ala, na 60 ~ 200 μmol/(m²·s), wee mụbaa nwayọ nwayọ. Akwụkwọ nri akwụkwọ nwere ike iru 100 ~ 200 μmol/(m²·s), akwụkwọ nri mkpụrụ osisi nwekwara ike iru 300 ~ 500 μmol/(m²·s) iji hụ na ihe achọrọ maka ike ọkụ nke fotosynthesis osisi n'oge uto ọ bụla ma mezuo mkpa nke mkpụrụ dị elu; N'ihe gbasara ịdị mma ìhè, oke nke uhie na acha anụnụ anụnụ dị oke mkpa. Iji mee ka mkpụrụ osisi dịkwuo mma ma gbochie uto gabigara ókè n'oge mkpụrụ osisi, a na-edozi oke nke uhie na acha anụnụ anụnụ n'ọkwa dị ala [(1~2):1], wee belata nwayọ nwayọ iji mezuo mkpa nke ụdị ọkụ osisi. Enwere ike ịtọ oke nke akwụkwọ nri uhie na acha anụnụ anụnụ na akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ na (3~6):1). Maka oge foto, dịka ike ọkụ, ọ kwesịrị igosi usoro mmụba ka oge uto na-aga, ka akwụkwọ nri akwụkwọ ndụ wee nwee oge photosynthesis karịa maka fotosynthesis. Nhazi mgbakwunye ọkụ nke mkpụrụ osisi na akwụkwọ nri ga-adị mgbagwoju anya karịa. Na mgbakwunye na iwu ndị bụ isi e kwuru n'elu, anyị kwesịrị ilekwasị anya na ntọala nke oge foto n'oge okooko osisi, a ga-akwalitekwa okooko na mkpụrụ akwụkwọ nri, ka ọ ghara ịda mbà.

Ọ dị mkpa ikwu na usoro ọkụ kwesịrị ịgụnye ọgwụgwọ ikpeazụ maka ebe ọkụ na-adị. Dịka ọmụmaatụ, mgbakwunye ọkụ na-aga n'ihu nwere ike ime ka mkpụrụ osisi akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ hydroponic ka mma nke ukwuu, ma ọ bụ jiri ọgwụgwọ UV mee ka mma nke ukwuu maka ihe ọkụkụ na akwụkwọ nri akwụkwọ ndụ (karịsịa akwụkwọ odo odo na letus akwụkwọ uhie).

Na mgbakwunye na ime ka ọkụ dịkwuo mma maka ihe ọkụkụ ahọpụtara, sistemụ njikwa isi iyi ọkụ nke ụfọdụ ụlọ ọrụ ọkụ eletrik arụpụtara etoola ngwa ngwa n'afọ ndị na-adịbeghị anya. Sistemụ njikwa a dabere na usoro B/S. Njikwa anya na njikwa akpaka nke ihe ndị dị gburugburu ebe obibi dịka okpomọkụ, iru mmiri, ìhè, na mkpokọta CO2 n'oge uto ihe ubi na-enweta site na WIFI, n'otu oge ahụ, a na-enweta usoro mmepụta nke ọnọdụ mpụga anaghị egbochi. Ụdị sistemụ ọkụ nwere ọgụgụ isi a na-eji ihe nkwụnye ọkụ LED dị ka isi iyi ọkụ mgbakwunye, yana sistemụ njikwa ọgụgụ isi dịpụrụ adịpụ, nwere ike igbo mkpa nke ọkụ ogologo oge osisi, dabara adaba karịsịa maka gburugburu ebe a na-akọ osisi na-achịkwa ìhè, ma nwee ike izute mkpa ahịa.

Okwu mmechi
A na-ewere ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ dị ka ụzọ dị mkpa isi dozie nsogbu akụrụngwa ụwa, ọnụọgụ mmadụ na gburugburu ebe obibi na narị afọ nke 21, nakwa ụzọ dị mkpa isi nweta afọ ojuju nri n'ọrụ teknụzụ dị elu n'ọdịnihu. Dịka ụdị ụzọ mmepụta ihe ubi ọhụrụ, ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ ka nọ n'ọkwa mmụta na uto, a chọkwara nlebara anya na nnyocha karịa. Isiokwu a na-akọwa njirimara na uru nke ụzọ ọkụ mgbakwunye a na-ahụkarị n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụkụ, ma na-ewebata echiche imewe nke sistemụ ọkụ mgbakwunye ihe ọkụkụ nkịtị. Ọ dịghị esiri ike ịchọta site na ntụnyere, iji nagide obere ìhè nke ihu igwe siri ike dịka igwe ojii na-aga n'ihu na iji hụ na mmepụta dị elu na nke kwụsiri ike nke ihe ọkụkụ ebe a na-emepụta ihe, akụrụngwa isi iyi ọkụ LED Grow kwekọrọ na usoro mmepe ugbu a.

Nduzi mmepe nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe n'ọdịnihu kwesịrị ilekwasị anya na ihe mmetụta ọhụrụ dị oke ọnụ, dị ọnụ ala, sistemụ ngwaọrụ ọkụ spectrum a na-achịkwa nke ọma, yana sistemụ njikwa ọkachamara. N'otu oge ahụ, ụlọ ọrụ mmepụta ihe n'ọdịnihu ga-aga n'ihu na-etolite iji nweta obere ọnụ ahịa, ọgụgụ isi, na mgbanwe onwe onye. Ojiji na ime ka isi iyi ọkụ LED na-ewu ewu na-enye nkwa maka njikwa gburugburu ebe obibi dị elu nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe. Nhazi gburugburu ebe obibi ọkụ LED bụ usoro dị mgbagwoju anya nke gụnyere iwu zuru oke nke ịdị mma ọkụ, ike ọkụ, na oge fotoperiod. Ndị ọkachamara na ndị ọkà mmụta dị mkpa kwesịrị ime nnyocha miri emi, na-akwalite ọkụ mgbakwunye LED na ụlọ ọrụ mmepụta ihe ọkụ arụrụ arụ.