Kev Taw Qhia

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

Ob lossis peb xyoos dhau los no, muaj ntau daim ntawv tshaj tawm txog kev siv cov thev naus laus zis teeb pom kev zoo semiconductor txog cov chaw tsim khoom peb-seem lossis kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag. Tab sis tom qab nyeem nws kom zoo zoo, yeej ib txwm muaj qee qhov kev xav tsis xis nyob. Feem ntau hais lus, tsis muaj kev nkag siab tiag tiag txog lub luag haujlwm ntawm lub teeb yuav tsum ua si hauv kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag.

Ua ntej, cia peb nkag siab txog lub spectrum ntawm lub hnub, raws li pom hauv Daim Duab 1. Nws tuaj yeem pom tias lub hnub ci spectrum yog lub spectrum txuas ntxiv mus, uas lub spectrum xiav thiab ntsuab muaj zog dua li lub spectrum liab, thiab lub teeb pom kev zoo spectrum ntau ntawm 380 txog 780 nm. Kev loj hlob ntawm cov tsiaj txhu hauv xwm txheej muaj feem cuam tshuam nrog lub zog ntawm lub spectrum. Piv txwv li, feem ntau cov nroj tsuag hauv thaj chaw ze ntawm lub equator loj hlob sai heev, thiab tib lub sijhawm, qhov loj ntawm lawv txoj kev loj hlob yog qhov loj heev. Tab sis qhov muaj zog ntawm lub hnub ci irradiation tsis yog qhov zoo dua, thiab muaj qee qib ntawm kev xaiv rau kev loj hlob ntawm cov tsiaj txhu thiab cov nroj tsuag.

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

Qhov thib ob, daim duab qhia txog qhov thib ob ntawm ntau yam tseem ceeb ntawm kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag tau qhia nyob rau hauv Daim Duab 2.

Daim Duab 2, Cov spectra nqus ntawm ntau cov auxins hauv kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag

Los ntawm Daim Duab 2, koj tuaj yeem pom tias cov spectra nqus teeb ntawm ntau yam auxins tseem ceeb uas cuam tshuam rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag txawv heev. Yog li ntawd, kev siv cov teeb pom kev zoo ntawm cov nroj tsuag LED tsis yog ib qho yooj yim, tab sis tsom mus rau qhov tseem ceeb heev. Ntawm no nws yog qhov tsim nyog los qhia cov ntsiab lus ntawm ob qho tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov nroj tsuag photosynthetic.

• Chlorophyll

Chlorophyll yog ib qho ntawm cov xim tseem ceeb tshaj plaws uas cuam tshuam nrog photosynthesis. Nws muaj nyob rau hauv txhua yam tsiaj txhu uas tuaj yeem tsim photosynthesis, suav nrog cov nroj tsuag ntsuab, prokaryotic xiav-ntsuab algae (cyanobacteria) thiab eukaryotic algae. Chlorophyll nqus lub zog los ntawm lub teeb, uas tom qab ntawd siv los hloov cov pa roj carbon dioxide mus ua carbohydrates.

Chlorophyll a feem ntau nqus tau lub teeb liab, thiab chlorophyll b feem ntau nqus tau lub teeb xiav-violet, feem ntau yog los qhia qhov txawv ntawm cov nroj tsuag ntxoov ntxoo thiab cov nroj tsuag hnub. Qhov piv ntawm chlorophyll b rau chlorophyll a ntawm cov nroj tsuag ntxoov ntxoo yog me me, yog li cov nroj tsuag ntxoov ntxoo tuaj yeem siv lub teeb xiav muaj zog thiab hloov kho kom loj hlob hauv qhov ntxoov ntxoo. Chlorophyll a yog xiav-ntsuab, thiab chlorophyll b yog daj-ntsuab. Muaj ob qho kev nqus tau zoo ntawm chlorophyll a thiab chlorophyll b, ib qho nyob rau hauv thaj chaw liab nrog lub wavelength ntawm 630-680 nm, thiab lwm qhov nyob rau hauv thaj chaw xiav-violet nrog lub wavelength ntawm 400-460 nm.

• Cov Carotenoids

Carotenoids yog lo lus dav dav rau ib pawg ntawm cov xim ntuj tseem ceeb, uas feem ntau pom muaj nyob rau hauv cov xim daj, txiv kab ntxwv-liab lossis liab hauv cov tsiaj txhu, cov nroj tsuag siab dua, cov nceb, thiab algae. Txog tam sim no, ntau tshaj 600 carotenoids ntuj tau raug tshawb pom.

Lub teeb nqus ntawm carotenoids npog ntau yam ntawm OD303 ~ 505 nm, uas muab cov xim ntawm cov khoom noj thiab cuam tshuam rau lub cev noj zaub mov. Hauv algae, nroj tsuag, thiab cov kab mob me me, nws cov xim yog npog los ntawm chlorophyll thiab tsis tuaj yeem tshwm sim. Hauv cov hlwb cog, cov carotenoids tsim tawm tsis yog tsuas yog nqus thiab hloov pauv lub zog los pab photosynthesis, tab sis kuj muaj lub luag haujlwm ntawm kev tiv thaiv cov hlwb los ntawm kev puas tsuaj los ntawm cov pa oxygen ib leeg-electron.

Qee qhov kev nkag siab yuam kev ntawm lub tswv yim

Txawm hais tias qhov cuam tshuam ntawm kev txuag hluav taws xob, kev xaiv lub teeb thiab kev sib koom ua ke ntawm lub teeb, lub teeb pom kev zoo semiconductor tau qhia txog qhov zoo heev. Txawm li cas los xij, los ntawm kev txhim kho sai ntawm ob xyoos dhau los, peb kuj tau pom ntau qhov kev nkag siab yuam kev hauv kev tsim thiab kev siv lub teeb, uas feem ntau pom hauv cov hauv qab no.

① Tsuav yog cov liab thiab xiav chips ntawm qee qhov wavelength tau sib xyaw ua ke hauv qee qhov piv, lawv tuaj yeem siv rau hauv kev cog qoob loo, piv txwv li, qhov piv ntawm liab rau xiav yog 4: 1, 6: 1, 9: 1 thiab lwm yam.

② Tsuav yog nws yog lub teeb dawb, nws tuaj yeem hloov lub hnub lub teeb, xws li peb lub teeb dawb thawj zaug siv dav hauv Nyiv, thiab lwm yam. Kev siv cov spectrums no muaj qee yam cuam tshuam rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag, tab sis qhov cuam tshuam tsis zoo li lub teeb ci los ntawm LED.

③ Tsuav yog PPFD (lub teeb quantum flux density), ib qho tseem ceeb ntawm kev teeb pom kev zoo, ncav cuag ib qho 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 seb nws yog tsob ntoo ntxoov ntxoo lossis tsob ntoo hnub. Koj yuav tsum nug lossis nrhiav qhov chaw them lub teeb ntawm cov nroj tsuag no, uas tseem hu ua qhov chaw them lub teeb. Hauv kev siv tiag tiag, cov noob cog feem ntau raug hlawv lossis qhuav. Yog li ntawd, kev tsim cov ntsuas no yuav tsum tau tsim raws li hom nroj tsuag, ib puag ncig kev loj hlob thiab cov xwm txheej.

Hais txog thawj qhov, raws li tau qhia hauv kev qhia, lub spectrum uas xav tau rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag yuav tsum yog lub spectrum txuas ntxiv mus nrog qee qhov dav faib. Nws yog qhov tsis tsim nyog siv lub teeb ci ua los ntawm ob lub wavelength chips ntawm liab thiab xiav nrog lub spectrum nqaim heev (raws li pom hauv Daim Duab 3 (a)). Hauv kev sim, nws tau pom tias cov nroj tsuag feem ntau yog xim daj, cov nplooj stems yog lub teeb heev, thiab cov nplooj stems yog nyias heev.

Rau cov raj fluorescent uas muaj peb xim tseem ceeb uas feem ntau siv rau xyoo dhau los, txawm hais tias dawb yog synthesized, cov xim liab, ntsuab, thiab xiav yog sib cais (raws li pom hauv Daim Duab 3 (b)), thiab qhov dav ntawm cov spectrum yog nqaim heev. Lub zog spectral ntawm qhov txuas ntxiv mus tom ntej no tsis muaj zog, thiab lub zog tseem loj dua piv rau LEDs, 1.5 txog 3 npaug ntawm kev siv zog. Yog li ntawd, qhov cuam tshuam ntawm kev siv tsis zoo li LED teeb.

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

PPFD yog lub teeb quantum flux density, uas yog hais txog qhov ua tau zoo ntawm lub teeb ci ntsa iab hauv photosynthesis, uas sawv cev rau tag nrho cov teeb quanta tshwm sim ntawm cov nplooj ntoo hauv qhov ntau ntawm wavelength ntawm 400 txog 700 nm ib chav tsev lub sijhawm thiab chav tsev cheeb tsam. Nws chav tsev yog μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Lub teeb ci ntsa iab photosynthetically active (PAR) yog hais txog tag nrho lub hnub ci nrog qhov wavelength hauv qhov ntau ntawm 400 txog 700 nm. Nws tuaj yeem qhia los ntawm lub teeb quanta lossis los ntawm lub zog radiant.

Yav dhau los, qhov ci ntsa iab uas lub illuminometer cuam tshuam yog qhov kaj, tab sis qhov spectrum ntawm kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag hloov pauv vim yog qhov siab ntawm lub teeb los ntawm cov nroj tsuag, qhov kev npog ntawm lub teeb thiab seb lub teeb puas tuaj yeem hla dhau nplooj. Yog li ntawd, nws tsis yog qhov tseeb los siv par ua qhov qhia txog qhov ci ntsa iab hauv kev kawm txog photosynthesis.

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

Ntau txoj kev daws teeb meem ntawm semiconductor teeb pom kev zoo

Lub teeb pom kev zoo semiconductor yog siv rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag lossis cog, thiab muaj ob txoj hauv kev siv los ua piv txwv.

• Tam sim no, tus qauv cog qoob loo sab hauv tsev kub heev hauv Suav teb. Tus qauv no muaj ntau yam ntxwv:

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

• Hom cog sab nraum zoov nrog lub hauv paus cog qoob loo sab nraum zoov zoo. Cov yam ntxwv ntawm tus qauv no yog:

① Lub luag haujlwm ntawm LED teeb yog los ntxiv lub teeb. Ib qho yog los txhim kho lub zog ntawm lub teeb hauv thaj chaw xiav thiab liab nyob rau hauv lub hnub ci thaum nruab hnub los txhawb kev tsim cov nroj tsuag photosynthesis, thiab lwm qhov yog los them rov qab 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 theem kev loj hlob uas cov nroj tsuag nyob rau hauv, xws li lub sijhawm cog noob lossis lub sijhawm paj thiab txiv hmab txiv ntoo.

Yog li ntawd, qhov kev tsim cov teeb pom kev zoo LED cog qoob loo yuav tsum muaj ob hom kev tsim qauv yooj yim, uas yog, teeb pom kev zoo 24 teev (sab hauv tsev) thiab teeb pom kev zoo ntxiv rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag (sab nraum zoov). Rau kev cog qoob loo sab hauv tsev, kev tsim cov teeb pom kev zoo LED cog qoob loo yuav tsum xav txog peb yam, raws li pom hauv Daim Duab 4. Nws tsis tuaj yeem ntim cov chips nrog peb xim tseem ceeb hauv qee qhov sib piv.

Daim Duab 4, Lub tswv yim tsim ntawm kev siv cov teeb pom kev zoo sab hauv tsev LED rau kev teeb pom kev zoo 24 teev

Piv txwv li, rau ib qho spectrum hauv theem chaw zov me nyuam, xav txog tias nws xav tau kev txhawb zog rau kev loj hlob ntawm cov hauv paus hniav thiab cov qia, txhawb zog cov ceg ntawm nplooj, thiab lub teeb pom kev zoo siv hauv tsev, lub spectrum tuaj yeem tsim raws li pom hauv Daim Duab 5.

Daim Duab 5, Cov qauv Spectral tsim nyog rau lub sijhawm LED sab hauv tsev zov me nyuam

Rau kev tsim hom teeb pom kev zoo LED thib ob, nws yog lub hom phiaj tseem ceeb rau kev daws teeb meem tsim ntawm kev ntxiv lub teeb kom txhawb kev cog qoob loo hauv qab ntawm lub tsev cog khoom sab nraum zoov. Lub tswv yim tsim qauv tau qhia hauv Daim Duab 6.

Daim Duab 6, Cov tswv yim tsim ntawm cov teeb pom kev zoo sab nraum zoov 

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

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

Qhov thib ob, hom kev daws teeb meem ntxiv no tuaj yeem txo qhov kev siv hluav taws xob tsis tsim nyog, thiab tib lub sijhawm tuaj yeem ua rau cov txiv hmab txiv ntoo thiab zaub ntau ntxiv. Tsis tas li ntawd, thaj chaw dav dav ntawm Tuam Tshoj yog qhov yooj yim heev rau kev txhawb nqa.

Raws li kev tshawb fawb txog teeb pom kev zoo ntawm LED cog, nws kuj muab lub hauv paus dav dua rau nws. Daim duab 7 yog ib hom teeb pom kev zoo LED uas pab pawg tshawb fawb no tsim, uas tsim nyog rau kev cog qoob loo hauv tsev cog khoom, thiab nws cov spectrum tau qhia hauv Daim duab 8.

Daim Duab 7, Ib hom teeb pom kev zoo LED loj hlob

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

Raws li cov tswv yim tsim qauv saum toj no, pab pawg tshawb fawb tau ua ntau qhov kev sim, thiab cov txiaj ntsig ntawm kev sim yog qhov tseem ceeb heev. Piv txwv li, rau lub teeb cog qoob loo thaum lub sijhawm cog qoob loo, lub teeb qub siv yog lub teeb fluorescent nrog lub zog ntawm 32 W thiab lub voj voog cog qoob loo ntawm 40 hnub. Peb muab lub teeb LED 12 W, uas ua rau lub voj voog cog qoob loo luv dua li 30 hnub, txo qhov cuam tshuam ntawm qhov kub ntawm lub teeb hauv lub rooj cob qhia cog qoob loo, thiab txuag lub zog siv ntawm lub tshuab cua txias. Qhov tuab, ntev thiab xim ntawm cov noob qoob loo zoo dua li cov tshuaj cog qoob loo thawj zaug. Rau cov noob qoob loo ntawm cov zaub feem ntau, cov lus xaus zoo kuj tau txais, uas tau muab tso ua ke hauv lub rooj hauv qab no.

Ntawm lawv, pawg teeb pom kev ntxiv PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, thiab qhov sib piv liab-xiav: 0.6-0.7. Qhov ntau ntawm cov nqi PPFD thaum nruab hnub ntawm pawg ntuj yog 40 ~ 800 μmol·m-2·s-1, thiab qhov sib piv ntawm liab rau xiav yog 0.6 ~ 1.2. Nws tuaj yeem pom tias cov cim qhia saum toj no zoo dua li cov ntawm cov noob cog ntuj.

Xaus lus

Tsab xov xwm no qhia txog kev txhim kho tshiab tshaj plaws hauv kev siv LED teeb pom kev zoo hauv kev cog qoob loo, thiab taw qhia qee qhov kev nkag siab yuam kev hauv kev siv LED teeb pom kev zoo hauv kev cog qoob loo. Thaum kawg, cov tswv yim kev siv tshuab thiab cov phiaj xwm rau kev txhim kho LED teeb pom kev zoo siv rau kev cog qoob loo tau qhia. Nws yuav tsum tau taw qhia tias kuj muaj qee yam uas yuav tsum tau xav txog hauv kev teeb tsa thiab siv lub teeb, xws li qhov deb ntawm lub teeb thiab cov nroj tsuag, qhov ntau ntawm lub teeb, thiab yuav ua li cas siv lub teeb nrog dej ib txwm, chiv, thiab av.

Sau: Yi Wang et al. Source: CNKI