Fil-preżent, hemm diversi opinjonijiet dwar din il-kwistjoni:
1) L-ispettru tax-xemx huwa l-ispettru bl-ogħla effiċjenza fotosintetika, u d-dwal li jikbru għandhom ikunu simili għall-ispettru tax-xemx .
2) Pjanti madwar id-dinja jikbru u jevolvu taħt dawl tax-xemx, u l-ispettru solari huwa l-aħjar spettru għal lampi tal-pjanti .
3) Lampi tal-pjanti bi spettru solari jistgħu jagħmlu l-pjanti jikbru l-aħjar .
L-ewwel, ejja nagħmlu punt ċar .
L-ispettru solari huwa l-ispettru tal-plażma bl-iktar komponenti spettrali kompluti .
Sussegwentement, se nagħtu t-tweġibiet għat-tliet mistoqsijiet ta 'hawn fuq .
1) Għall-fotosintesi tal-pjanti, l-ispettru tax-xemx mhuwiex l-ispettru bl-ogħla effiċjenza fotosintetika . Minħabba dan, għandna bżonn nistudjaw it-teknoloġija spettrali .
2) Il-pjanti madwar id-dinja jikbru bid-dawl tax-xemx taħt latitudnijiet differenti, ħfief, klima, u kundizzjonijiet ġeografiċi . Għall-pjanti, m'hemm l-ebda spettru l-aħjar, biss l-iktar adattat wieħed .
3) Meta mqabbel ma 'sorsi tad-dawl LED, l-indikaturi bijokimiċi u nutrittivi tal-pjanti mkabbra taħt dawl artifiċjali mhumiex agħar minn dawk taħt ix-xemx, u xi indikaturi huma kkontrollati aħjar minn dawk taħt ix-xemx .
Biex nitgħallmu t-teknoloġija spettrali tal-bijo-ottika, l-ewwel irridu niċċaraw il-konjizzjoni li ġejja:
Il-fotosintesi hija sinonima ma 'l-assorbiment ta' enerġija ħafifa mill-pjanti .
Il-fotosintesi hija mod kif tikkonverti l-enerġija ħafifa f'materja .
L-ekwazzjoni tal-enerġija tal-massa ta 'Einstein turi li l-enerġija hija l-materja u l-materja hija wkoll enerġija .
Id-dawl huwa bla kulur, u d-dawl ta 'tul ta' mewġ differenti huwa biss id-differenza fl-enerġija tal-fotoni .
Sussegwentement, ejja nispjegaw għaliex .
1. Kontenut ta 'enerġija tax-xemx
Id-dawl tax-xemx huwa l-enerġija tar-radjazzjoni (elettromanjetika) tax-xemx . tipprovdi dawl u sħana lid-Dinja, u tipprovdi enerġija għall-fotosintesi . Din l-enerġija tar-radjazzjoni hija meħtieġa għall-ambjent bijoloġiku u l-metaboliżmu uman . l-ispettru tar-radjazzjoni solari għandu tliet meded relevanti, jiġifieri: 400-700 nm) u infrared .
Nota Hawnhekk: Imbiegħed u infrared mhumiex l-istess ħaġa .
56% tal-enerġija tar-radjazzjoni solari li tilħaq id-Dinja tista 'tilħaq il-wiċċ tad-Dinja . Madankollu, ftit minn dan id-dawl huwa rifless minn borra jew art qawwi oħra, u għalhekk 48% biss ta' l-enerġija jistgħu jiġu assorbiti mill-art jew l-ilma (innota li l-wiċċ tal-ilma jirrifletti wkoll xi radjazzjoni solari) {.
Ta 'dawl tax-xemx li jilħaq il-wiċċ tad-Dinja, ir-radjazzjoni infra-aħmar tammonta għal 49 . 4% u dawl viżibbli jammonta għal 42 . 3% . radjazzjoni ultravjola ta' kontijiet għal ftit iktar minn 8% tar-radjazzjoni solari totali. Kull waħda minn dawn il-faxex għandha impatt differenti fuq l-ambjent.
2. l-ispettru meħtieġ għall-fotosintesi
Il-faxxa tad-dawl tax-xemx li tista 'tiġi pprovduta lill-fotosintesi hija msejħa radjazzjoni attiva fotosintetikament par, li hija: 400-700 nm . Ix-xjenza għadha ma nqalebx din il-perċezzjoni komuni .
UV-C jinkludi tul ta 'mewġ bejn 100 - 280 nm . Din il-firxa ta' radjazzjoni tirrappreżenta biss 0 . 5% tar-radjazzjoni solari kollha, iżda hija l-iktar ta 'ħsara għall-organiżmi . madankollu, il-biċċa l-kbira tar-radjazzjoni tal-mewġ qasir hija assorbita mill-gassijiet stratospheriċi (ozone) u b'mod rari.
Dawl infra-aħmar u dawl ultravjola huma fuq iż-żewġ naħat tal-ispettru par .
The wavelength of infrared light radiation >760 nm jipprovdi 49 . 4% tal-enerġija solari . radjazzjoni infrared hija faċilment assorbita mill-ilma u l-molekuli tad-dijossidu tal-karbonju u kkonvertita f'enerġija tas-sħana . it-tul ta 'mewġa ta' dawl infra-li jiġġeneraw sħana eċċitanti minn elettroni eċċitanti minn elettroni eċċitanti f'sustanzi li jassorbuhom . Wiċċ tad-Dinja . Dawl infra-aħmar jirrifletti aktar minn ultravjola jew dawl viżibbli minħabba t-tul ta 'mewġa itwal tagħha . Din ir-riflessjoni tippermetti li radjazzjoni infra-aħmar tittrasferixxi s-sħana bejn uċuħ, ilma, u arja.
Minbarra l-UVC, UVA u UVB biss jistgħu jilħqu l-wiċċ tad-Dinja . Ir-rispons ta 'assorbiment tal-pjanti għal din il-parti tad-dawl huwa relatat mal-karatteristiċi tal-pjanti u għadu taħt studju . Ħaġa waħda hija ċerta li l-fotosintesi għandha ftit jew xejn korrelazzjoni ma' din il-parti ta 'enerġija ħafifa .
3. Effiċjenza Quantum Photosynthesis
Il-fotosintesi sseħħ prinċipalment fil-weraq tal-pjanti, li fihom l-ogħla konċentrazzjoni ta 'kloroplasti . pjanti għandhom pori ċkejkna fuq il-weraq tagħhom li jassorbu d-dijossidu tal-karbonju mill-arja tal-madwar .
Il-kloroplasti fihom il-klorofilla, u l-enerġija li l-kloroplasti jikkonvertu f'enerġija kimika hija billi tassorbi l-enerġija tax-xemx . Iż-żewġ ingredjenti l-oħra meħtieġa għall-fotosintesi huma l-enerġija tal-karbonju u l-ilma . il-kombinazzjoni ta 'dawn it-tliet sustanzi tipprovdi enerġija għall-proċess ta' fotosintesi, u b'hekk tipprovdi ossidazzjoni tkabbir .
L-effiċjenza massima tad-dawl tax-xemx għall-fotosintesi tista 'tiġi spjegata mill-valur kwantitattiv .
Għall-enerġija ħafifa fil-faxxa par, it-tul ta 'mewġa medju huwa ta' 570 nm; Għalhekk, l-enerġija ħafifa użata fil-proċess tal-fotosintesi hija ta 'madwar 50 cal għal kull nanometru .
Normalment, in-numru ta 'fotoni assorbiti għal kull molekula ta' ossiġnu rilaxxat jissejjaħ ir-rekwiżit kwantistiku .
Ir-rekwiżit kwantistiku huwa ġeneralment 8-12 fotoni (enerġija par) . Aħna nikkalkulawha bbażata fuq 9 fotoni, u l-enerġija tal-fotoni użata hija 9 × × × × 50=450 cal, jiġifieri, 450 cal huwa meħtieġ għal kull molekula ta 'ossiġenu rilaxxata .}
L-enerġija maħżuna għal kull ossiġnu rilaxxat hija 117 cal, u l-effiċjenza fl-enerġija massima stmata tal-fotosintesi hija 117 / 450=0.26, jew 26% . Dan huwa l-valur massimu teoretiku ta 'enerġija ħafifa konvertit fil-materja .
Diversi fatturi jnaqqsu din l-effiċjenza, bħat-temperatura, l-umdità, l-inibizzjoni tad-dawl, l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija tal-assimilazzjoni, l-effiċjenza taċ-ċiklu ta 'calvin, ilma, nutrijenti, eċċ . Meta wieħed iqis diversi fatturi, il-valur massimu tal-effiċjenza fotosintetika tipika li tista' tiġi rreġistrata hija ta 'madwar 12%, jiġifieri, l-effiċjenza fl-enerġija tal-parti ta' l-art maħżuna fil-photosintesi 12% .
L-effiċjenza kwantistika fotosintetika tad-dawl artifiċjali bit-teknoloġija spettrali hija ħafna akbar minn dik tal-ispettru solari, li jista 'jiġi kkalkulat .
Il-fotosintesi tuża biss parti żgħira tad-dawl tax-xemx inċidentali (PAR) biex tikkonverti f'komposti organiċi . L-effiċjenza medja netta tal-iffissar tal-karbonju tal-pjanti terrestri hija biss 3 {. 3%, u l-biċċa l-kbira tal-pjanti għandhom effiċjenza baxxa fl-użu tad-dawl tax-xemx.
Il-konklużjoni hija: l-effiċjenza fotosintetika tal-ispettru solari hija inqas minn dik tal-ispettru tad-dawl tal-pjanti mqabbel artifiċjalment minħabba li ħafna enerġija tinħela fil-komponenti spettrali {.
4. Kontenut nutrittiv u togħma ta 'partijiet li jittieklu tal-pjanti
Xi ħadd jista 'jissuġġerixxi li l-pjanti taħt l-ispettru solari għandhom nutrizzjoni u togħma aħjar . naħseb li n-nies li jżommu din il-fehma għandhom jipprovdu dejta sperimentali ripetibbli, bħalma huma l-indikaturi bijokimiċi u l-indikaturi tal-kontenut nutrittiv {. mill-perspettiva tal-mekkaniżmu tal-assorbiment tal-pjanti ta' enerġija ħafifa, m'hemmx differenza fil-karatteristiċi tal-pjanti ta 'l-enerġija u l-provvisti ta' l-enerġija ta 'l-enerġija u artifiċjaliċi L-unika differenza hija l-effett integrali tal-ħin u l-effett tal-istress .
Minħabba l-istess ambjent ta 'tħawwil u livell tad-dawl, mhux se jkun hemm differenza fil-kontenut nutrittiv u t-togħma tal-partijiet li jittieklu tal-pjanti, minħabba li l-pjanti ma jistgħux jiddistingwu bejn dawl tax-xemx u dawl artifiċjali kollu {. mhuwiex xjentifiku li tqabbel pjanti li qed jikbru malajr u li qed jikbru bil-mod, minħabba li xi sustanzi li jaffettwaw it-togħma tal-pjanti li għandhom bżonn effetti tal-ħin biex jaffettwaw l-effetti tal-ħin biex jakkumulaw .}}}}}}}}
5. Huwa meħtieġ li ssegwi metodi sperimentali xjentifiċi biex tispjega
Għall-istudju komparattiv tal-fotosintesi taħt dawl tax-xemx u dawl artifiċjali, l-istudju aktar sistematiku huwa l-esperiment tax-xjentist Amerikan Maukley .
Ir-riċerka ta 'Maukley turi li l-effiċjenza ta' l-użu tal-pjanti ta 'l-enerġija ħafifa hija riflessa fil-forma spettrali, u l-forma spettrali hija l-bażi għad-disinn ta' l-ispettru tad-dawl artifiċjali {. Teknoloġija spettrali tipprovdi l-proporzjon spettrali (formula) bl-inqas konsum ta 'enerġija . Dan il-proporzjon Enerġija .
6. L-iskop tar-riċerka tat-teknoloġija spettrali tal-pjanti
The essence of any technological progress is to improve application efficiency. Plant artificial lighting technology is also for this purpose. In greenhouses and plant factories, due to insufficient natural light energy supply, artificial lighting has been applied. Artificial lighting proposes spectral technology based on the light absorption properties of plants. Through application, it Jinstab li d-dawl artifiċjali jista 'jissostitwixxi kompletament id-dawl naturali . Fl-istess ħin, l-effiċjenza tat-tħawwil hija mtejba ħafna, li hija konformi mal-proċess ta' industrijalizzazzjoni tal-konverżjoni tat-tħawwil agrikolu .
L-iskop tar-riċerka tat-teknoloġija spettrali huwa li ttejjeb l-effiċjenza tat-tħawwil, u għalhekk it-teknoloġija spettrali għandha tiġi studjata abbażi tal-proprjetajiet ta 'assorbiment tal-pjanti ta' enerġija ħafifa, aktar milli bbażata fuq l-ispettru solari {.
Il-mekkaniżmu fotosintetiku għandu l-okkorrenza, it-tkabbir u l-proċess tax-xjuħija tiegħu bħal mekkaniżmi oħra tal-pjanti . Ir-rata fotosintetika hija baxxa fl-istadju bikri tal-iżvilupp; Huwa għoli wara t-tkabbir u stabbli għal xi żmien; jonqos meta x-xjuħija . l-istat fiżjoloġiku u l-kundizzjonijiet esterni tal-pjanti għandhom impatt sinifikanti fuq it-tul ta 'kull stadju tar-rata fotosintetika u l-livell ta' rata fotosintetika . meta d-domanda għal prodotti fotosintetiċi f'partijiet oħra f'partijiet oħra tal-pjanta tiżdied, ir-rata fotosintetika ta 'spiss tiżdied {{3} konversità, meta l-użu ta' prodotti fotosintitiċi imblukkat, ir-rata fotosintetika tonqos gradwalment .
Permezz tat-teknoloġija tal-ispettru tad-dawl artifiċjali, dawn il-karatteristiċi ta 'assorbiment tal-pjanti jistgħu jintlaħqu sew biex jipprovdu effiċjenza tat-tħawwil għall-akbar, li huwa skop ieħor tar-riċerka dwar it-teknoloġija tal-ispettru tal-lampa tal-pjanti .
7. Teknoloġija tal-Ispettru tal-Lampa tal-Pjanti Avukati Użu sħiħ tad-Dawl tax-Xemx
L-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-ispettru tal-lampa tal-pjanti qatt ma eskludiet l-użu sħiħ tad-dawl tax-xemx, u r-relazzjoni bejniethom hija marbuta aktar mill-qrib taħt l-effett tal-ekonomija tas-suq .
Teknoloġija ta 'spettru eċċellenti hija prestazzjoni teknika taħt il-premessa li timmassimizza l-użu tad-dawl tax-xemx .
Hawnhekk, prinċipju huwa mtenni:
M'hemm l-ebda spettru l-aħjar, biss l-iktar adattat .
F'termini ta 'teknoloġija kontrollabbli, it-teknoloġija tal-ispettru tal-lampa tal-pjanti u t-teknoloġija tal-ispettru tal-proċess tat-tħawwil iġġorr il-missjoni storika tal-agrikoltura tal-faċilità .
