Taw qhia

Lub teeb plays lub luag haujlwm tseem ceeb hauv cov txheej txheem ntawm kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag. Nws yog cov chiv zoo tshaj plaws los txhawb kev nqus ntawm cov nroj tsuag chlorophyll thiab kev nqus ntawm ntau yam nroj tsuag loj hlob zoo xws li carotene. Txawm li cas los xij, qhov kev txiav txim siab uas txiav txim siab txog kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag yog qhov tseem ceeb, tsis yog tsuas yog cuam tshuam nrog lub teeb, tab sis kuj tseem sib cais los ntawm kev teeb tsa ntawm dej, av thiab chiv, kev loj hlob ib puag ncig thiab kev tswj hwm kev lag luam.

Hauv ob lossis peb xyoos dhau los, muaj cov lus ceeb toom tsis kawg ntawm kev siv cov khoom siv hluav taws xob semiconductor teeb pom kev zoo txog peb-dimensional cog factories lossis cog kev loj hlob. Tab sis tom qab nyeem nws ua tib zoo, ib txwm muaj qee qhov tsis xis nyob. Feem ntau hais lus, tsis muaj kev nkag siab tiag tiag ntawm lub luag haujlwm lub teeb yuav tsum tau ua hauv kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag.

Ua ntej, cia peb nkag siab lub spectrum ntawm lub hnub, raws li pom nyob rau hauv daim duab 1. Nws tuaj yeem pom tias lub hnub ci spectrum yog ib qho kev sib txuas ntxiv, uas cov xim xiav thiab ntsuab spectrum muaj zog dua li liab spectrum, thiab pom lub teeb spectrum yog los ntawm. 380 rau 780nm. Kev loj hlob ntawm cov kab mob hauv qhov xwm txheej yog cuam tshuam nrog kev siv lub spectrum. Piv txwv li, feem ntau cov nroj tsuag nyob rau hauv cheeb tsam ze ntawm lub equator loj hlob sai heev, thiab nyob rau tib lub sij hawm, qhov loj ntawm lawv txoj kev loj hlob kuj loj. Tab sis qhov siab siv ntawm lub hnub irradiation tsis yog ib txwm zoo dua, thiab muaj qee qhov kev xaiv rau kev loj hlob ntawm cov tsiaj thiab nroj tsuag.

Daim duab 1, Cov yam ntxwv ntawm lub hnub ci spectrum thiab nws pom lub teeb spectrum

Qhov thib ob, daim duab spectrum thib ob ntawm ob peb lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm cov nroj tsuag kev loj hlob yog qhia hauv daim duab 2.

Daim duab 2, Absorption spectra ntawm ob peb auxins nyob rau hauv cov nroj tsuag loj hlob

Nws tuaj yeem pom los ntawm daim duab 2 tias qhov pom kev pom lub teeb ntawm ntau qhov tseem ceeb auxins uas cuam tshuam rau cov nroj tsuag kev loj hlob yog qhov sib txawv. Yog li ntawd, daim ntawv thov ntawm LED cog kev loj hlob teeb tsis yog ib qho teeb meem yooj yim, tab sis lub hom phiaj heev. Ntawm no nws yog ib qho tsim nyog los qhia cov ntsiab lus ntawm ob qho tseem ceeb tshaj plaws photosynthetic cog kev loj hlob ntsiab lus.

• Chlorophyll

Chlorophyll yog ib qho tseem ceeb tshaj plaws pigments ntsig txog photosynthesis. Nws muaj nyob rau hauv tag nrho cov kab mob uas muaj peev xwm tsim photosynthesis, nrog rau cov nroj tsuag ntsuab, prokaryotic xiav-ntsuab algae (cyanobacteria) thiab eukaryotic algae. Chlorophyll absorbs lub zog los ntawm lub teeb, uas yog siv los hloov carbon dioxide rau hauv carbohydrates.

Chlorophyll feem ntau absorbs lub teeb liab, thiab chlorophyll b feem ntau absorbs xiav-violet lub teeb, feem ntau kom paub qhov txawv ntxoov ntxoo ntawm cov nroj tsuag hnub ci. Qhov piv ntawm chlorophyll b rau chlorophyll ib qho ntawm cov nroj tsuag ntxoov ntxoo yog me me, yog li ntxoov ntxoo cov nroj tsuag tuaj yeem siv xiav lub teeb zoo thiab yoog kom loj hlob hauv ntxoov ntxoo. Chlorophyll a yog xiav-ntsuab, thiab chlorophyll b yog daj-ntsuab. Muaj ob lub zog nqus ntawm chlorophyll a thiab chlorophyll b, ib qho hauv cheeb tsam liab nrog lub wavelength ntawm 630-680 nm, thiab lwm qhov hauv thaj av xiav-violet nrog lub wavelength ntawm 400-460 nm.

• Carotenoids

Carotenoids yog cov ntsiab lus dav dav rau chav kawm ntawm cov xim ntuj tsim, uas feem ntau pom muaj xim daj, txiv kab ntxwv-liab lossis xim liab hauv cov tsiaj, cov nroj tsuag siab dua, fungi, thiab algae. Txog tam sim no, ntau dua 600 cov carotenoids ntuj tau pom.

Lub teeb nqus ntawm carotenoids npog thaj tsam ntawm OD303 ~ 505 nm, uas muab cov xim ntawm cov zaub mov thiab cuam tshuam rau lub cev noj zaub mov. Hauv algae, nroj tsuag, thiab kab mob, nws cov xim yog them los ntawm chlorophyll thiab tsis tuaj yeem tshwm sim. Hauv cov nroj tsuag, cov carotenoids tsim tsis tsuas yog nqus thiab hloov lub zog los pab photosynthesis, tab sis kuj muaj kev ua haujlwm ntawm kev tiv thaiv cov hlwb los ntawm kev puas tsuaj los ntawm kev zoo siab ib leeg-electron bond oxygen molecules.

Qee qhov kev nkag siab yuam kev

Txawm hais tias lub zog txuag hluav taws xob, qhov kev xaiv ntawm lub teeb thiab kev sib koom ua ke ntawm lub teeb, semiconductor teeb pom kev zoo tau pom zoo. Txawm li cas los xij, los ntawm txoj kev loj hlob sai ntawm ob xyoos dhau los, peb kuj tau pom ntau qhov kev nkag siab tsis zoo hauv kev tsim thiab kev siv lub teeb, uas yog qhov tseem ceeb hauv cov hauv qab no.

① Ntev npaum li cov xim liab thiab xiav ntawm ib qho kev sib txuas ua ke hauv ib qho piv txwv, lawv tuaj yeem siv rau hauv kev cog qoob loo, piv txwv li, qhov sib piv ntawm liab mus rau xiav yog 4: 1, 6: 1, 9: 1 thiab lwm yam. ntawm.

② Tsuav nws yog lub teeb dawb, nws tuaj yeem hloov lub hnub lub teeb, xws li peb lub teeb dawb lub teeb siv dav dav hauv Nyiv, thiab lwm yam. tsis zoo li lub teeb ci ua los ntawm LED.

③ Ntev npaum li PPFD (lub teeb quantum flux ntom), qhov tseem ceeb ntawm kev teeb pom kev zoo, nce mus txog qhov ntsuas ntsuas, piv txwv li, PPFD ntau dua 200 μmol·m-2·s-1. Txawm li cas los xij, thaum siv qhov ntsuas no, koj yuav tsum tau them sai sai rau seb nws puas yog tsob ntoo ntxoov ntxoo lossis lub hnub cog. Koj yuav tsum nug los yog nrhiav lub teeb them nyiaj saturation point ntawm cov nroj tsuag, uas tseem hu ua lub teeb them nyiaj point. Hauv kev siv tiag tiag, cov nroj tsuag feem ntau hlawv los yog withered. Yog li ntawd, tus tsim ntawm qhov ntsuas no yuav tsum tau tsim raws li cov nroj tsuag hom, kev loj hlob ib puag ncig thiab tej yam kev mob.

Hais txog thawj nam, raws li qhia nyob rau hauv cov lus qhia, lub spectrum yuav tsum tau rau cov nroj tsuag loj hlob yuav tsum yog ib tug tas mus li spectrum nrog ib tug tej yam kev faib dav. Nws yog qhov pom tseeb tsis tsim nyog siv lub teeb ci ua los ntawm ob qhov tshwj xeeb wavelength chips ntawm liab thiab xiav nrog ib qho nqaim spectrum (raws li qhia hauv daim duab 3(a)). Hauv kev sim, nws tau pom tias cov nroj tsuag zoo li daj, nplooj stems yog lub teeb heev, thiab nplooj stems nyias heev.

Rau cov raj fluorescent nrog peb lub xim xim feem ntau siv nyob rau hauv xyoo tas los, txawm tias dawb yog synthesized, liab, ntsuab, thiab xiav spectra raug cais (raws li qhia hauv daim duab 3(b)), thiab qhov dav ntawm lub spectrum yog nqaim heev. Qhov kev siv spectral ntawm cov nram qab no txuas ntxiv yog qhov tsis muaj zog, thiab lub zog tseem loj dua piv rau LEDs, 1.5 mus rau 3 npaug ntawm lub zog noj. Yog li ntawd, cov nyhuv siv tsis zoo li LED teeb.

Daim duab 3, Liab thiab xiav nti LED cog teeb thiab peb-xim xim fluorescent teeb spectrum

PPFD yog lub teeb quantum flux ceev, uas yog hais txog cov hluav taws xob zoo hluav taws xob lub teeb flux ntom ntom ntawm lub teeb hauv photosynthesis, uas sawv cev rau tag nrho cov teeb meem ntawm lub teeb quanta ntawm cov nplooj nplooj stems nyob rau hauv lub wavelength ntawm 400 mus rau 700 nm ib chav tsev lub sij hawm thiab chav tsev cheeb tsam. . Nws chav tsev yog μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Lub photosynthetically nquag hluav taws xob (PAR) yog hais txog tag nrho lub hnub ci hluav taws xob nrog lub wavelength nyob rau hauv thaj tsam ntawm 400 txog 700 nm. Nws tuaj yeem hais tau los ntawm lub teeb quanta lossis los ntawm lub zog radiant.

Yav dhau los, lub teeb siv tau los ntawm lub illuminometer yog qhov ci, tab sis cov spectrum ntawm cov nroj tsuag kev loj hlob hloov vim qhov siab ntawm lub teeb fixture los ntawm cov nroj tsuag, lub teeb npog thiab seb lub teeb yuav dhau los ntawm nplooj. Yog li ntawd, nws tsis yog qhov tseeb los siv par los ua qhov taw qhia ntawm lub teeb siv hauv kev kawm ntawm photosynthesis.

Feem ntau, cov txheej txheem photosynthesis tuaj yeem pib thaum PPFD ntawm cov nroj tsuag hlub lub hnub loj dua 50 μmol·m-2·s-1, thaum PPFD ntawm cov nroj tsuag ntxoov ntxoo tsuas xav tau 20 μmol·m-2·s-1. . Yog li ntawd, thaum yuav LED loj hlob teeb, koj tuaj yeem xaiv tus naj npawb ntawm LED loj hlob teeb raws li tus nqi siv no thiab hom nroj tsuag koj cog. Piv txwv li, yog tias PPFD ntawm ib qho LED lght yog 20 μmol·m-2·s-1, ntau tshaj 3 LED cog noob yuav tsum tau cog cov nroj tsuag hnub hlub.

Muaj ntau txoj kev daws teeb meem ntawm semiconductor teeb pom kev zoo

Semiconductor teeb pom kev zoo yog siv rau cog kev loj hlob lossis cog, thiab muaj ob txoj kev siv yooj yim.

• Tam sim no, cov qauv cog hauv tsev yog kub heev hauv Suav teb. Cov qauv no muaj ntau yam ntxwv:

① Lub luag haujlwm ntawm LED teeb yog muab tag nrho cov spectrum ntawm cov nroj tsuag teeb pom kev zoo, thiab lub teeb pom kev zoo yuav tsum tau muab tag nrho cov teeb pom kev zoo, thiab cov nqi tsim khoom kuj tseem siab;
②Tus tsim ntawm LED loj hlob teeb yuav tsum xav txog qhov txuas ntxiv thiab kev ncaj ncees ntawm cov spectrum;
③Nws yog ib qho tsim nyog los tswj lub sijhawm teeb pom kev zoo thiab siv lub teeb pom kev zoo, xws li cia cov nroj tsuag so li ob peb teev, qhov kev siv ntawm irradiation tsis txaus lossis muaj zog heev, thiab lwm yam.;
④ Tag nrho cov txheej txheem yuav tsum ua raws li cov kev cai uas yuav tsum tau ua los ntawm qhov tseeb pom kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag sab nraum zoov, xws li av noo, kub thiab CO2 concentration.

• Sab nraum zoov cog hom nrog zoo sab nraum zoov tsev cog khoom cog hauv paus. Cov yam ntxwv ntawm cov qauv no yog:

① Lub luag haujlwm ntawm LED teeb yog txhawm rau ntxiv lub teeb. Ib qho yog txhawm rau txhim kho lub teeb pom kev zoo hauv thaj chaw xiav thiab liab nyob rau hauv irradiation ntawm lub hnub ci thaum nruab hnub los txhawb cov photosynthesis ntawm cov nroj tsuag, thiab lwm yam yog kom them nyiaj rau thaum tsis muaj hnub ci thaum hmo ntuj los txhawb kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag.
② Lub teeb ntxiv yuav tsum xav txog seb qhov kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag nyob rau hauv, xws li lub sij hawm yub los yog lub sij hawm flowering thiab fruiting.

Yog li ntawd, qhov tsim ntawm LED cog teeb pom kev zoo yuav tsum xub muaj ob hom qauv tsim, uas yog, 24h teeb pom kev zoo (hauv tsev) thiab cog kev loj hlob ntxiv teeb pom kev zoo (sab nraum zoov). Rau kev cog qoob loo sab hauv tsev, kev tsim cov teeb pom kev loj hlob ntawm LED yuav tsum xav txog peb yam, raws li pom hauv daim duab 4. Nws tsis tuaj yeem ntim cov chips nrog peb cov xim thawj hauv ib qho kev faib ua feem.

Daim duab 4, Tus tsim lub tswv yim ntawm kev siv sab hauv tsev LED cog booster teeb rau 24h teeb pom kev zoo

Piv txwv li, rau ib lub spectrum nyob rau hauv lub chaw zov me nyuam, xav tias nws yuav tsum tau ntxiv dag zog rau txoj kev loj hlob ntawm cov hauv paus hniav thiab stems, ntxiv dag zog rau cov ceg ntawm nplooj, thiab lub teeb qhov chaw yog siv nyob rau hauv tsev, lub spectrum yuav tsim raws li nyob rau hauv daim duab 5.

Daim duab 5, Spectral structures haum rau LED sab hauv tsev zov me nyuam lub sij hawm

Rau kev tsim ntawm ob hom LED loj hlob lub teeb, nws yog lub hom phiaj tseem ceeb ntawm kev tsim kev daws teeb meem ntawm kev txhawb nqa lub teeb los txhawb kev cog qoob loo hauv lub hauv paus ntawm lub tsev cog khoom sab nraum zoov. Lub tswv yim tsim tau pom hauv daim duab 6.

Daim duab 6, Tsim cov tswv yim ntawm sab nraum zoov loj hlob teeb 

Tus kws sau ntawv qhia tias ntau lub tuam txhab cog qoob loo tau txais qhov kev xaiv thib ob los siv LED teeb los txhawb kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag.

Ua ntej tshaj plaws, Tuam Tshoj txoj kev cog qoob loo sab nraum zoov tau ntau xyoo lawm thiab ntau yam kev paub, ob qho tib si nyob rau sab qab teb thiab sab qaum teb. Nws muaj lub hauv paus zoo ntawm kev cog qoob loo hauv tsev cog khoom thiab muab ntau cov txiv hmab txiv ntoo thiab zaub tshiab ntawm kev ua lag luam rau cov nroog ib puag ncig. Tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv thaj av thiab dej thiab chiv cog, nplua nuj kev tshawb fawb tau ua tiav.

Qhov thib ob, hom kev daws teeb meem ntxiv no tuaj yeem txo qis kev siv lub zog tsis tsim nyog, thiab tib lub sijhawm tuaj yeem ua rau muaj txiaj ntsig zoo ntawm cov txiv hmab txiv ntoo thiab zaub. Tsis tas li ntawd, Tuam Tshoj thaj chaw loj heev yog yooj yim heev rau kev nce qib.

Raws li kev tshawb fawb tshawb fawb ntawm LED cog teeb pom kev zoo, nws kuj muab qhov kev sim dav dav rau nws. Daim duab 7 yog ib hom LED loj hlob lub teeb tsim los ntawm pab pawg tshawb fawb no, uas tsim nyog rau kev loj hlob hauv tsev cog khoom, thiab nws cov spectrum tau qhia hauv daim duab 8.

Daim duab 7, Ib hom LED loj hlob teeb

Daim duab 8, spectrum ntawm ib hom LED loj hlob teeb

Raws li cov tswv yim tsim los saum toj no, pab pawg tshawb fawb tau ua ntau qhov kev sim, thiab cov txiaj ntsig kev sim yog qhov tseem ceeb heev. Piv txwv li, rau kev loj hlob lub teeb thaum lub sij hawm zov me nyuam, thawj lub teeb siv yog lub teeb fluorescent nrog lub hwj chim ntawm 32 W thiab lub voj voog me me ntawm 40 hnub. Peb muab 12 W LED lub teeb, uas ua rau lub voj voog luv luv mus rau 30 hnub, txo qhov cuam tshuam ntawm qhov kub thiab txias ntawm lub teeb hauv kev cob qhia yub, thiab txuag lub zog ntawm lub tshuab cua txias. Lub thickness, ntev thiab xim ntawm cov yub yog zoo dua li thawj yub raising tov. Rau cov yub ntawm cov zaub ntau, cov lus pom zoo los ntawm kev txheeb xyuas kuj tau txais, uas tau sau tseg hauv cov lus hauv qab no.

Ntawm lawv, cov pab pawg neeg lub teeb ntxiv PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, thiab liab-xiav piv: 0.6-0.7. Qhov ntau ntawm PPFD nruab hnub tus nqi ntawm pawg ntuj yog 40 ~ 800 μmol·m-2·s-1, thiab qhov piv ntawm liab rau xiav yog 0.6 ~ 1.2. Nws tuaj yeem pom tau tias cov ntsuas saum toj no yog qhov zoo dua li ntawm cov cog qoob loo.

Xaus

Kab lus no qhia txog qhov kev txhim kho tshiab tshaj plaws hauv daim ntawv thov LED loj hlob teeb hauv kev cog qoob loo, thiab taw qhia qee qhov kev nkag siab tsis zoo hauv daim ntawv thov LED loj hlob teeb hauv kev cog qoob loo. Thaum kawg, cov tswv yim thiab cov tswv yim rau kev txhim kho LED loj hlob teeb siv rau kev cog qoob loo yog qhia. Nws yuav tsum tau taw qhia tias tseem muaj qee yam uas yuav tsum tau xav txog hauv kev teeb tsa thiab kev siv lub teeb, xws li qhov kev ncua deb ntawm lub teeb thiab cov nroj tsuag, qhov ntau ntawm irradiation ntawm lub teeb, thiab yuav ua li cas siv lub teeb nrog. ib txwm dej, chiv, thiab av.

Sau: Yi Wang et al. Source: CNKI