[Summarium] Innixus in magna multitudine datorum experimentalium, hic articulus tractat de pluribus rebus magni momenti in delectu qualitatis lucis in officinis fabricatoriis, inter quas delectus fontium lucis, effectus lucis rubrae, caeruleae et flavae, et delectus amplitudinum spectralium, ut perspicientiam in qualitatem lucis in officinis fabricatoriis praebeat. Determinatio consilii aptationis praebet aliquas solutiones practicas quae ad referentiam adhiberi possunt.
Selectio fontis lucis

Officinae plantarum plerumque luminibus LED utuntur. Hoc fit quia lumina LED proprietates habent altae efficientiae luminosae, parvae energiae consumptionis, minoris caloris generationis, longae vitae, et intensitatis atque spectri lucis adaptabilis, quae non solum requisitis plantarum crescentium et efficacis materiae accumulationis satisfacere possunt, sed etiam energiam conservare, generationem caloris et sumptus electricitatis minuere. Lumina LED crescentiae ulterius dividi possunt in lumina LED unius fragmenti lati spectri ad usum generalem, lumina LED unius fragmenti lati spectri plantarum specifica, et lumina LED multi-fragmenti combinati spectri adaptabilis. Pretium horum duorum posteriorum generum luminarum LED plantarum specificarum plerumque plus quam quintuplo maius est quam pretium luminarum LED ordinariarum, ita fontes lucis diversi secundum usus diversos eligendi sunt. Pro magnis officinis plantarum, genera plantarum quas colunt cum postulatione mercatus mutantur. Ut sumptus constructionis minuantur et efficientia productionis non significanter afficiatur, auctor commendat ut fragmenta LED lati spectri ad illuminationem generalem ut fons lucis adhibeantur. In parvis officinis fabricarum, si genera plantarum satis fixa sunt, ut alta efficientia productionis et qualitas sine magno incremento sumptus constructionis obtineantur, laminae LED lato-spectri ad illuminationem specificam plantae vel generalem ut fons illuminationis adhiberi possunt. Si ad effectum lucis in incrementum plantarum et accumulationem substantiarum efficacium investigandum est, ut optima formula lucis pro productione magnae scalae in futuro praebeatur, combinatio multi-laminarum luminarium LED spectri adaptabilis adhiberi potest ad factores ut intensitatem lucis, spectrum et tempus lucis mutandos ut optima formula lucis pro singulis plantis obtineatur, itaque fundamentum productionis magnae scalae praebeatur.

Lux rubra et caerulea

Quod ad eventus experimentales specificos attinet, cum contentum lucis rubrae (R) maius est quam lucis caeruleae (B) (lactuca R:B = 6:2 et 7:3; spinacia R:B = 4:1; plantulae cucurbitae R:B = 7:3; plantulae cucumeris R:B = 7:3), experimentum demonstravit contentum biomassae (inclusa altitudine plantae partis aereae, area maxima foliorum, pondere recenti et pondere sicco, etc.) maius esse, sed diametrum caulis et indicem robustum plantulae plantarum maiores esse cum contentum lucis caeruleae maius erat quam lucis rubrae. Pro indicibus biochemicis, contentum lucis rubrae maius quam lucis caeruleae plerumque utile est ad augendum contentum saccharorum solubilium in plantis. Tamen, ad accumulationem VC, proteinorum solubilium, chlorophylli et carotenoidum in plantis, utilius est uti illuminatione LED cum contento lucis caeruleae maiore quam lucis rubrae, et contentum malondialdehydi etiam relative humile est sub hac condicione illuminationis.

Cum officina plantarum imprimis ad colendas olera foliosa vel ad plantarum productionem industrialem adhibeatur, ex supradictis concludi potest, sub praemissa augendi proventus et habita ratione qualitatis, aptum esse ut laminae LED cum maiori contento lucis rubrae quam lucis caeruleae ut fons luminis adhibeantur. Melior proportio est R:B = 7:3. Accedit quod talis proportio lucis rubrae et caeruleae omnibus generibus olerum foliosorum vel plantarum plerumque applicatur, nec ullae sunt requisita specifica pro diversis plantis.

Selectio longitudinis undae rubrae et caeruleae

Per photosynthesis, energia lucis praecipue per chlorophyllum a et chlorophyllum b absorbetur. Figura infra spectra absorptionis chlorophylli a et chlorophylli b ostendit, ubi linea spectralis viridis est spectrum absorptionis chlorophylli a, et linea spectralis caerulea est spectrum absorptionis chlorophylli b. Ex figura videri potest et chlorophyllum a et chlorophyllum b duos cacumina absorptionis habere, unum in regione lucis caeruleae et alterum in regione lucis rubrae. Sed duo cacumina absorptionis chlorophylli a et chlorophylli b paulum differunt. Ut accurate dicam, duo longitudines undarum cacuminum chlorophylli a sunt 430 nm et 662 nm respective, et duo longitudines undarum cacuminum chlorophylli b sunt 453 nm et 642 nm respective. Hi quattuor valores longitudinis undarum non mutabuntur cum diversis plantis, ergo selectio longitudinum undarum rubrarum et caerulearum in fonte lucis non mutabitur cum diversis speciebus plantarum.

Spectra absorptionis chlorophylli A et chlorophylli B

Lumina ordinaria LED lato spectro ut fons luminis officinae adhiberi possunt, dummodo lux rubra et caerulea duas longitudines undarum maximas chlorophylli A et chlorophylli B tegere possint, id est, amplitudo longitudinis undae lucis rubrae plerumque 620~680 nm est, dum lux caerulea amplitudo longitudinis undae a 400 ad 480 nm est. Attamen, amplitudo longitudinis undae lucis rubrae et caeruleae non nimis lata esse debet, quia non solum energiam lucis dissipat, sed etiam alias effectus habere potest.

Si lux LED ex fragmentis rubris, flavis et caeruleis composita ut fons lucis officinae adhibeatur, longitudo undae maxima lucis rubrae ad longitudinem undae maximam chlorophylli a, id est, ad 660 nm, constituenda est; longitudo undae maxima lucis caeruleae ad longitudinem undae maximam chlorophylli b, id est, ad 450 nm, constituenda est.

Munus lucis flavae et viridis

Aptius est cum proportio lucis rubrae, viridis et caeruleae sit R:G:B = 6:1:3. Quod ad determinationem longitudinis undae apicis lucis viridis attinet, cum praecipue munus regulatorium in processu crescentiae plantarum agit, tantum inter 530 et 550 nm esse debet.

Summarium

Hic articulus rationem delectus qualitatis luminis in officinis plantarum et ex aspectibus theoreticis et practicis tractat, inter quas delectus longitudinum undarum lucis rubrae et caeruleae in fonte luminis LED, necnon munus et proportio lucis flavae et viridis. In processu crescentiae plantarum, etiam diligenter consideranda est congruentia rationabilis inter tres factores intensitatis luminis, qualitatis luminis, et temporis luminis, necnon eorum nexus cum nutrimentis, temperatura et humiditate, et concentratione CO2. Pro productione actuali, sive lucem LED spectri lati sive combinationis multi-chip adaptabilis adhibere cogitas, proportio longitudinum undarum est consideratio primaria, quia praeter qualitatem luminis, alii factores tempore reali durante operatione adaptari possunt. Ergo, consideratio gravissima in stadio designationis officinarum plantarum debet esse selectio qualitatis luminis.

Author: Yong Xu

Fons articuli: Ratio Wechat Technologiae Ingeniariae Agriculturae (horticultura tepidaria)

Relatio: Sicardi Xu,Ratio selectionis qualitatis lucis in officinis plantarum [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42(4): 22-25.