植物工廠里,植物在蓬勃生長:他們的葉綠素在忙著光合作用,類胡蘿卜素從旁協助,光敏素在努力伸直下胚軸“鉤”、調節莖葉生長……植物的這些色素在其生長發育過程中起到了至關重要的作用。
據了解,植物種類不同,所含的色素也不一樣,而不同的色素分子吸收不同的波長,例如葉綠素主要受紅光和藍紫光影響,隱花色素與向光素主要受藍光影響等。色素分子的這個特性,要求企業在光譜配比時需要有更強的針對性,根據植物的種類及生長需要制定相應的光配方。
圖片來源:晶元光電
不同植物種類對光譜的要求不同
植物色素對光的波長要求不同,單一的光譜控制顯然不能完全滿足各類植物的生長需要。但囿于時間,資源等因素,現在無法為各種植物一一匹配完美的光譜,幸運的是光譜的配比是有規律可循的。
Luminus(朗明納斯)中國區市場總監朱明認為,針對植物生長的不同階段,有一些基礎光譜配比可以滿足不同植物種類的生長需要,比如植物生長和開花階段,通常可以使用1:3:1或1:4:1(450nm:660nm:730nm)的光配方。而對于綠葉蔬菜(例如生菜)來說,簡單的450nm:660nm組合(1:4或更多)就已足夠。針對全球種植的開花植物,他認為配光時可以考慮將白光也加入其中。
“要求很高,需要精確優化的通常可以采用可調節光譜的智能植物燈或者對光源進行譜圖精準匹配。”易美芯光(北京)科技有限公司研發工程師羅軼對光譜配比方法進行了補充。
近年植物照明討論熱度高居不下,大量企業涌入,各種植物生長燈層出不窮。我國在LED植物照明技術的起步較晚,核心技術掌握不夠,光生物學規律及LED光源裝置和照明智能控制系統產業化存在不少障礙,高精確度的光譜配對方法還需進一步研究推廣。
“對植物生長影響較大的光照條件既有光譜配比、還有光照強度和光照時間等,需要綜合考慮。”羅軼最后說道。誠然,植物生長要素除了光,溫度、水、空氣等也缺一不可,但光要素的解決,無疑是重中之重。
植物的不同部位對光譜的要求不同
鴻利智匯高級工程師張強認為在光譜配比時,除了注意植物種類的區分,還應該考慮植物不同部位對光的要求,例如根、莖、葉等部位。
植物生長時缺少藍光會不利于根部的發育。如果人們需要的是葉類植物,缺少藍光雖然會導致根部發育不良,但葉子在光的作用下仍會生長,只是這棵植物就會出現“營養不良”的樣子;如果需要的是根莖類植物,光譜配比時缺少藍光則是致命的。
另外,在紅色段光譜的選擇上,根莖類植物要更多的補充紅光以及適當補充紅外光。如果紅外光照射過量,植物的根莖就會長得比較細。
LED封裝體積小,波長種類多,在植物照明應用可以發揮完全之優勢,依不同植物種類、目的與需求,設計成各種樣式的光源,滿足不同植栽技術,除光譜配比調整容易外,透過LED數量或是電控設計,光照強度和總光量也能精準控制。加上發光效率高(省電),操作壽命長,這些都是傳統燈具所缺乏的。
如今越來越多不同種類的植物被遷進植物工廠,常見的除了蔬菜瓜果、花卉等還有各種藥材。植物種類的增多為企業的光譜配比工作帶來更大挑戰,同時為光譜配比研究工作的進步帶來良好機遇。掌握核心技術,配比出滿足不同植物生長的光譜是企業在這場植物照明搶灘戰中的制勝法寶。