Hoʻolauna

He kuleana ko ka malamalama i ke kaʻina o ka ulu ʻana o ka mea kanu. ʻO ia ka mea momona maikaʻi loa e hāpai i ka absorption o ka mea kanu chlorophyll a me ka absorption o nā ʻano ulu ulu like ʻole e like me ka carotene. Eia nō naʻe, ʻo ka mea hoʻoholo e hoʻoholo ai i ka ulu ʻana o nā mea kanu, ʻaʻole pili wale i ka mālamalama, akā hiki ʻole ke hoʻokaʻawale ʻia mai ka hoʻonohonoho ʻana o ka wai, ka lepo a me ka mea kanu, nā kūlana ulu ulu a me ka mana ʻenehana piha.

I nā makahiki ʻelua a ʻekolu paha i hala, ua loaʻa nā hōʻike pau ʻole e pili ana i ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana kukui semiconductor e pili ana i nā ʻoihana mea kanu ʻekolu a i ʻole ka ulu ʻana o nā mea kanu. Akā, ma hope o ka heluhelu pono ʻana, aia mau ka manaʻo ʻole. ʻO ka ʻōlelo maʻamau, ʻaʻohe ʻike maoli i ke kuleana o ka mālamalama i ka ulu ʻana o nā mea kanu.

ʻO ka mua, e hoʻomaopopo kākou i ke ʻano o ka lā, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 1. Hiki ke ʻike ʻia ʻo ke ʻano o ka lā he ʻano hoʻomau, kahi i ʻoi aku ka ikaika o ke ʻano o ka uliuli a me ka ʻōmaʻomaʻo ma mua o ke ʻano ʻulaʻula, a ʻo ke ʻano o ke kukui ʻike ʻia mai. 380 a 780 nm. ʻO ka uluʻana o nā mea ola ma keʻano e pili ana i ka ikaika o ka spectrum. No ka laʻana, ulu wikiwiki ka hapa nui o nā mea kanu ma kahi kokoke i ka equator, a i ka manawa like, ʻano nui ka nui o ko lākou ulu ʻana. Akā, ʻaʻole ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻomālamalama ʻana o ka lā i nā manawa a pau, a aia kekahi ʻano koho no ka ulu ʻana o nā holoholona a me nā mea kanu.

Kiʻi 1, Nā hiʻohiʻona o ke kiko o ka lā a me kona ʻano kukui ʻike ʻia

ʻO ka lua, ua hōʻike ʻia ke kiʻi kikoʻī lua o kekahi mau mea absorption koʻikoʻi o ka ulu ʻana o nā mea kanu ma ke Kiʻi 2.

Kiʻi 2, Absorption spectra o kekahi mau auxins i ka ulu mea kanu

Hiki ke ʻike ʻia ma ke Kiʻi 2 he ʻokoʻa loa ke ʻano o ka hoʻomoʻa māmā ʻana o kekahi mau auxins kī e pili ana i ka ulu ʻana o nā mea kanu. No laila, ʻaʻole he mea maʻalahi ka hoʻohana ʻana i nā kukui ulu ulu lāʻau LED, akā i manaʻo nui ʻia. Eia ka pono e hoʻolauna i nā manaʻo o nā mea koʻikoʻi ʻelua o ka ulu ʻana o nā mea kanu photosynthetic.

• Chlorophyll

ʻO Chlorophyll kekahi o nā puaʻa koʻikoʻi e pili ana i ka photosynthesis. Aia ia i loko o nā mea ola a pau e hiki ke hana photosynthesis, me nā mea kanu ʻōmaʻomaʻo, prokaryotic blue-green algae (cyanobacteria) a me eukaryotic algae. Hoʻopili ʻo Chlorophyll i ka ikehu mai ka mālamalama, a laila hoʻohana ʻia e hoʻololi i ke kalapona ʻokikene i loko o nā kalapona.

ʻO ka chlorophyll a ka mea e hoʻopili nui ai i ke kukui ʻulaʻula, a ʻo ka chlorophyll b ka mea e hoʻopili nui ai i ke kukui uliuli-violet, ka mea nui e hoʻokaʻawale i nā mea kanu malu mai nā mea kanu lā. He liʻiliʻi ka ratio o ka chlorophyll b me ka chlorophyll a o nā mea kanu malu, no laila hiki i nā mea kanu malu ke hoʻohana ikaika i ke kukui polū a hoʻololi i ka ulu ʻana i ka malu. He uliuli-'ōmaʻomaʻo ka chlorophyll a, a he melemele-'ōmaʻomaʻo ka chlorophyll b. ʻElua mau absorptions ikaika o ka chlorophyll a a me ka chlorophyll b, hoʻokahi ma ka ʻāpana ʻulaʻula me ka lōʻihi o ka nalu o 630-680 nm, a ʻo kekahi ma ka ʻāina uliuli-violet me ka nalu o 400-460 nm.

• Carotenoids

ʻO Carotenoids ka huaʻōlelo maʻamau no ka papa o nā puaʻa kūlohelohe koʻikoʻi, i ʻike pinepine ʻia i nā puaʻa melemele, ʻalani-ʻulaʻula a ʻulaʻula paha i nā holoholona, ​​nā mea kanu kiʻekiʻe, nā haʻani, a me nā algae. I kēia manawa, ʻoi aku ma mua o 600 mau carotenoids maoli i ʻike ʻia.

ʻO ka māmā māmā o nā carotenoids e uhi i ka laulā o OD303 ~ 505 nm, e hāʻawi ana i ke kala o ka meaʻai a pili i ka ʻai ʻana o ke kino. I loko o nā algae, nā mea kanu, a me nā microorganisms, uhi ʻia kona kala e ka chlorophyll a ʻaʻole hiki ke ʻike ʻia. I loko o nā pūnaewele mea kanu, ʻaʻole wale nā ​​carotenoids i hoʻomoʻa a hoʻoili i ka ikehu e kōkua i ka photosynthesis, akā loaʻa nō hoʻi ka hana o ka pale ʻana i nā cell mai ka luku ʻia ʻana e nā molekele oxygen paʻa uila hoʻokahi.

ʻO kekahi mau manaʻo kuhihewa

ʻO ka manaʻo o ka hopena hoʻopakele ikehu, ke koho ʻana o ka māmā a me ka hoʻonohonoho ʻana o ka māmā, ua hōʻike nā kukui semiconductor i nā pōmaikaʻi nui. Eia naʻe, mai ka ulu wikiwiki ʻana o nā makahiki ʻelua i hala iho nei, ua ʻike mākou i ka nui o nā kuhihewa i ka hoʻolālā ʻana a me ka hoʻohana ʻana i ka mālamalama, i ʻike nui ʻia ma nā ʻano aʻe.

①I ka lōʻihi o ka hui ʻana o ka ʻulaʻula a me ka ʻulaʻula o kekahi lōʻihi nalu i kekahi ratio, hiki ke hoʻohana ʻia i ka mahi kanu, no ka laʻana, ʻo ka ratio o ka ʻulaʻula i ka uliuli ʻo 4:1, 6:1, 9:1 a pēlā aku. ma.

②I ka lōʻihi o ke kukui keʻokeʻo, hiki iā ia ke hoʻololi i ka mālamalama o ka lā, e like me ka pahu kukui keʻokeʻo ʻekolu-primary i hoʻohana nui ʻia ma Iapana, a me nā mea ʻē aʻe. ʻaʻole maikaʻi e like me ke kumu kukui i hana ʻia e LED.

③I ka lōʻihi o ka PPFD (light quantum flux density), kahi mea nui o ka hoʻomālamalama ʻana, hiki i kahi kuhikuhi, no ka laʻana, ʻoi aku ka PPFD ma mua o 200 μmol·m-2·s-1. Eia nō naʻe, i ka hoʻohana ʻana i kēia hōʻailona, ​​​​pono ʻoe e hoʻolohe inā he mea kanu malu a i ʻole lā. Pono ʻoe e nīnau a ʻimi paha i ka helu saturation uku māmā o kēia mau mea kanu, ʻo ia hoʻi ka mea i kapa ʻia ʻo ka helu uku uku māmā. I ka hoʻohana maoli ʻana, puhi pinepine ʻia nā mea kanu a maloʻo paha. No laila, pono e hoʻolālā ʻia ka hoʻolālā ʻana o kēia ʻāpana e like me ke ʻano mea kanu, ka ulu ulu a me nā kūlana.

E pili ana i ka ʻaoʻao mua, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka hoʻomaka ʻana, ʻo ka spectrum i koi ʻia no ka ulu ʻana o ka mea kanu e pono ke ʻano hoʻomau me kahi ākea ākea. ʻAʻole kūpono ka hoʻohana ʻana i kahi kumu kukui i hana ʻia me ʻelua mau ʻāpana hawewe lōʻihi o ka ʻulaʻula a me ka uliuli me kahi kikoʻī haiki loa (e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 3(a)). Ma nā hoʻokolohua, ua ʻike ʻia he melemele nā ​​mea kanu, māmā loa nā ʻōpala lau, a lahilahi loa nā kumu lau.

No nā paipu fluorescent me ʻekolu waihoʻoluʻu kumu i hoʻohana mau ʻia i nā makahiki i hala, ʻoiai ua hoʻohui ʻia ke keʻokeʻo, ua hoʻokaʻawale ʻia ke kikoʻī ʻulaʻula, ʻōmaʻomaʻo, a me ka ʻulaʻula (e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 3(b)), a he haiki loa ka laula o ka spectrum. ʻO ka ikaika spectral o ka ʻāpana hoʻomau e like me ka nāwaliwali, a ʻoi aku ka nui o ka mana i hoʻohālikelike ʻia me nā LED, 1.5 a 3 mau manawa o ka hoʻohana ʻana i ka ikehu. No laila, ʻaʻole maikaʻi ka hopena hoʻohana e like me nā kukui LED.

Kiʻi 3, ʻulaʻula a me ka ʻulaʻula ʻulaʻula kukui LED mea kanu a me ʻekolu mau kala ʻulaʻula ʻulaʻula

ʻO ka PPFD ka māmā quantum flux density, e pili ana i ka hoʻoheheʻe ʻana o ka māmā māmā o ka māmā i ka photosynthesis, e hōʻike ana i ka huina o nā hanana quanta māmā ma nā lau lau mea kanu i ka lōʻihi o ka nalu o 400 a 700 nm no kēlā me kēia manawa a me kahi ʻāpana. . ʻO kona hui ʻo μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). ʻO ka pāhawewe photosynthetically active (PAR) e pili ana i ka pāhawewe lā a pau me ka lōʻihi o ka hawewe ma waena o 400 a 700 nm. Hiki ke hōʻike ʻia e ka quanta māmā a i ʻole e ka ikehu kukui.

I ka wā ma mua, ʻo ka ʻōlinolino o ka mālamalama i hōʻike ʻia e ka illuminometer, akā hoʻololi ke ʻano o ka ulu ʻana o nā mea kanu ma muli o ke kiʻekiʻe o ke kukui mai ka mea kanu, ka uhi kukui a inā hiki i ka mālamalama ke hele i nā lau. No laila, ʻaʻole pololei ka hoʻohana ʻana i ka par ma ke ʻano he hōʻailona o ka ikaika o ka māmā i ke aʻo ʻana i ka photosynthesis.

ʻO ka mea maʻamau, hiki ke hoʻomaka i ka hana photosynthesis i ka wā i ʻoi aku ka nui o ka PPFD o ka mea kanu aloha i ka lā ma mua o 50 μmol·m-2·s-1, ʻoiai ʻo ka PPFD o ka mea kanu malu he 20 μmol·m-2·s-1 wale nō. . No laila, ke kūʻai ʻana i nā kukui ulu LED, hiki iā ʻoe ke koho i ka helu o nā kukui ulu LED e pili ana i kēia waiwai kuhikuhi a me ke ʻano o nā mea kanu āu e kanu ai. Eia kekahi laʻana, inā he 20 μmol·m-2·s-1 ka PPFD o hoʻokahi LED lght, pono ʻoi aku ma mua o 3 mau ʻōpuʻu LED e ulu i nā mea kanu aloha lā.

Nui nā hoʻonā hoʻolālā o ke kukui semiconductor

Hoʻohana ʻia ke kukui Semiconductor no ka ulu ʻana o ka mea kanu a i ʻole ke kanu ʻana, a aia ʻelua mau kumu kuhikuhi kumu.

• I kēia manawa, wela loa ke kumu hoʻohālike i loko o Kina. He mau hiʻohiʻona ko kēia kükohu:

①ʻO ke kuleana o nā kukui LED ka hāʻawi ʻana i ke kiko piha o nā kukui mea kanu, a pono ka ʻōnaehana kukui e hoʻolako i ka ikehu kukui āpau, a ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ke kumukūʻai hana;
②ʻO ka hoʻolālā o nā kukui ulu LED e pono e noʻonoʻo i ka hoʻomau a me ka pololei o ka spectrum;
③Pono e hoʻomalu pono i ka manawa kukui a me ka ikaika o ke kukui, e like me ka hoʻomaha ʻana i nā mea kanu no kekahi mau hola, ʻaʻole lawa ka ikaika o ka irradiation, a me nā mea ʻē aʻe;
④Pono ke kaʻina hana holoʻokoʻa e hoʻohālike i nā kūlana i koi ʻia e ka ulu maoli ʻana o nā mea kanu ma waho, e like me ka haʻahaʻa, ka mahana a me ka ʻike CO2.

• Ke ʻano kanu kanu waho me ke kumu kanu kanu hale ʻōmaʻomaʻo waho. ʻO nā hiʻohiʻona o kēia kumu hoʻohālike:

①ʻO ke kuleana o nā kukui LED ke hoʻohui i ka mālamalama. ʻO kekahi, ʻo ia ka hoʻonui ʻana i ka māmā ma nā wahi uliuli a me ka ʻulaʻula ma lalo o ka hoʻomālamalama ʻana o ka lā i ka lā e hoʻoikaika i ka photosynthesis o nā mea kanu, a ʻo ka mea ʻē aʻe e uku i ka wā ʻaʻohe lā o ka lā i ka pō e hoʻoikaika i ka ulu ulu ʻana o nā mea kanu.
②E noʻonoʻo ka kukui hoʻohui i ka pae ulu o ka mea kanu, e like me ka wā kanu a i ʻole ka wā pua a me ka hua.

No laila, ʻo ka hoʻolālā ʻana o nā kukui ulu lāʻau LED e loaʻa mua i ʻelua mau ʻano hoʻolālā kumu, ʻo ia hoʻi, 24h kukui (loko) a me nā mea kanu hoʻonui kukui (waho). No ka kanu ʻana i nā mea kanu i loko, pono e noʻonoʻo ka hoʻolālā ʻana o nā kukui ulu LED i ʻekolu ʻaoʻao, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 4. ʻAʻole hiki ke hoʻopaʻa ʻia i nā ʻāpana me ʻekolu mau kala kumu ma kekahi ʻāpana.

Kiʻi 4, ʻO ka manaʻo hoʻolālā o ka hoʻohana ʻana i nā kukui hoʻoulu mea kanu LED i loko no ke kukui 24h

No ka laʻana, no ka spectrum ma ke kahua nursery, me ka noʻonoʻo ʻana he pono ia e hoʻoikaika i ka ulu ʻana o nā aʻa a me nā ʻōpala, e hoʻoikaika i ka lālā o nā lau, a hoʻohana ʻia ke kumu kukui i loko o ka hale, hiki ke hoʻolālā ʻia ka spectrum e like me ke kiʻi 5.

Kiʻi 5, Nā hale kikoʻī kūpono no ka wā hānai o loko o LED

No ka hoʻolālā ʻana o ke ʻano lua o ka LED e ulu ana i ke kukui, ʻo ia ka mea nui i ka hoʻolālā hoʻolālā o ka hoʻohui ʻana i ke kukui e hāpai i ke kanu ʻana i ke kumu o ka hale ʻōmaʻomaʻo waho. Hōʻike ʻia ka manaʻo hoʻolālā ma ke Kiʻi 6.

Kiʻi 6, Hoʻolālā i nā manaʻo o nā kukui ulu waho 

Manaʻo ka mea kākau e ʻoi aku ka nui o nā ʻoihana kanu i ka koho lua e hoʻohana i nā kukui LED e hāpai i ka ulu ʻana o nā mea kanu.

ʻO ka mea mua, ʻo ka mahi ʻana o ka hale ʻōmaʻomaʻo waho o Kina he mau makahiki he nui a me kahi ākea o ka ʻike, ma ka hema a me ka ʻākau. Loaʻa iā ia kahi kumu maikaʻi o ka ʻenehana mahiʻai hale ʻōmaʻomaʻo a hāʻawi i ka nui o nā huaʻai hou a me nā mea kanu ma ka mākeke no nā kūlanakauhale a puni. ʻOi aku ma ke kahua o ka lepo a me ka wai a me ke kanu ʻana i nā mea kanu, ua hana ʻia nā hopena noiʻi waiwai.

ʻO ka lua, hiki i kēia ʻano hoʻonā māmā hoʻohui ke hōʻemi nui i ka hoʻohana ʻole ʻana i ka ikehu, a i ka manawa like hiki ke hoʻonui pono i ka hua o nā huaʻai a me nā mea kanu. Eia kekahi, kūpono loa ka ʻāina ākea o Kina no ka hoʻolaha ʻana.

E like me ka noiʻi ʻepekema o nā kukui mea kanu LED, hāʻawi pū ia i kahi kahua hoʻokolohua ākea no ia. ʻO ka Fig. 7 kahi ʻano kukui ulu LED i hoʻomohala ʻia e kēia hui noiʻi, i kūpono no ka ulu ʻana i loko o nā hale ʻōmaʻomaʻo, a ua hōʻike ʻia kona spectrum ma Fig. 8.

Kiʻi 7, He ʻano LED ulu kukui

Kiʻi 8, ke ʻano o ke ʻano o ke kukui LED e ulu ana

Wahi a nā manaʻo hoʻolālā i luna, ua hana ka hui noiʻi i kahi ʻano o nā hoʻokolohua, a he mea nui loa nā hopena hoʻokolohua. No ka laʻana, no ka hoʻoulu ʻana i ka mālamalama i ka wā hānai, ʻo ke kukui kumu i hoʻohana ʻia he kukui fluorescent me ka mana o 32 W a me kahi pōʻai hānai o 40 mau lā. Hāʻawi mākou i kahi kukui LED 12 W, e hoʻopōkole ana i ka pōʻaiapili hua i 30 mau lā, e hoʻemi pono i ka mana o ka mahana o nā kukui i loko o ka hale hana seedling, a mālama i ka hoʻohana mana o ka ea. ʻOi aku ka mānoanoa, ka lōʻihi a me ka waihoʻoluʻu o nā mea kanu ma mua o ka hopena hoʻoulu hua mua. No nā mea kanu o nā mea kanu maʻamau, ua loaʻa pū nā hopena hōʻoia maikaʻi, i hōʻuluʻulu ʻia ma ka papa aʻe.

I waena o lākou, ka hui kukui hoʻohui PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, a me ka lākiō ʻulaʻula-uliuli: 0.6-0.7. ʻO ka laulā o ka waiwai PPFD o ka lā o ka hui kūlohelohe he 40 ~ 800 μmol·m-2·s-1, a ʻo ka ratio o ka ʻulaʻula i ka uliuli he 0.6 ~ 1.2. Hiki ke ʻike ʻia ʻoi aku ka maikaʻi o nā hōʻailona ma mua o nā mea kanu ulu maoli.

Ka hopena

Hōʻike kēia ʻatikala i nā mea hou loa i ka hoʻohana ʻana i nā kukui ulu LED i ka mahi ʻana i nā mea kanu, a kuhikuhi i kekahi mau kuhi hewa ʻole i ka hoʻohana ʻana i ke kukui ulu LED i ka mahi kanu. ʻO ka mea hope loa, ua hoʻolauna ʻia nā manaʻo loea a me nā hoʻolālā no ka hoʻomohala ʻana i nā kukui ulu LED i hoʻohana ʻia no ka mahi kanu. Pono e kuhikuhi ʻia aia kekahi mau mea e pono e noʻonoʻo ʻia i ka hoʻonohonoho ʻana a me ka hoʻohana ʻana i ke kukui, e like me ka mamao ma waena o ka mālamalama a me ka mea kanu, ka laulā o ka irradiation o ke kukui, a pehea e hoʻopili ai i ka mālamalama me ka wai maʻamau, ka momona, a me ka lepo.

Mea kākau: Yi Wang et al. Puna: CNKI