Tính toánYêu cầu PPFD đối với đèn LED thủy canh: Cây ăn lá và cây ăn quả

Giới thiệu

PPFD (Mật độ thông lượng photon quang hợp) là thước đo nền tảng để đánh giá hiệu suất ánh sáng phát triển trong hệ thống thủy canh. Được đo bằng μmol/m²/s, nó định lượng số lượng photon hoạt động quang hợp (400-700nm) tiếp cận bề mặt thực vật mỗi giây. Bài viết này cung cấp phương pháp-từng bước để tính toán nhu cầu PPFD và phân tích sự khác biệt đáng kể giữa rau xanh và rau ăn quả.

Phần 1: Tính toán yêu cầu PPFD

Bước 1: Xác định cắt-DLI cụ thể

Tích phân ánh sáng hàng ngày (DLI) biểu thị tổng số photon được phân phối hàng ngày (mol/m2/ngày). Giá trị tham khảo:

Các loại rau lá xanh (rau diếp/cải xoăn): 12-17 mol/m2/ngày

Cây ăn quả (cà chua/ớt): 20-30 mol/m2/ngày

Bước 2: Chuyển đổi DLI sang PPFD mục tiêu

Sử dụng công thức:

PPFD=DLI ÷ (Giờ ánh sáng × 0,0036)

Ví dụ:

Rau diếp ở 14 DLI với chu kỳ quang 16h:
14 `(16 × 0,0036)=243 μmol/m²/s

Cà chua ở 25 DLI với chu kỳ quang 18h:
25 `(18 × 0,0036)=386 μmol/m²/s

Bước 3: Điều chỉnh hiệu quả hệ thống

Yếu tố trong:

Tổn thất phản xạ(10-20% trong trang trại dọc)

tán thâm nhập(Giảm 30-50% cho lá phía dưới)

Mẹo thiết thực: Nhân PPFD được tính toán với 1,3 lần làm giới hạn an toàn.

Phần 2:Sự khác biệt chính giữa cây ăn lá và cây ăn quả

1. Yêu cầu về cường độ

Hiểu biết kỹ thuật: Cây ăn quả yêu cầu PPFD cao hơn 2-3 lần trong giai đoạn ra hoa/đậu quả do:

Nhu cầu carbohydrate cao hơn cho sự phát triển của trái cây

Lớp thịt diệp dày hơn làm giảm sự thâm nhập của ánh sáng

2. Độ nhạy quang phổ

rau lá xanh:
Ưu tiên quang phổ giàu màu xanh lam-(20-30% xanh lam, 450nm) cho hình thái nhỏ gọn
Ví dụ: Rau diếp bơ cho thấy tốc độ tăng trưởng nhanh hơn 15% dưới 450+660nm so với toàn phổ

Cây ăn quả:
Yêu cầu màu đỏ xa (730nm) để kích hoạt phản hồi tránh bóng râm
dữ liệu: Thêm 15% 730nm làm tăng năng suất cà chua lên 22% (HortScience, 2021)

3. Tương tác quang kỳ

rau lá xanh:
Năng suất tuyến tính tăng lên tới 18 giờ ánh sáng (DLI=14 ở mức 216 μmol/m2/s)

Cây ăn quả:
Yêu cầu thời kỳ tối để điều chỉnh ethylene
Chu kỳ tối ưu: 12h @ 600 μmol/m2/s (DLI=26) đối với ớt

Phần 3: Chiến lược thực hiện

Đối với rau lá xanh (Hệ thống NFT)

Cài đặt ánh sáng:

Thanh LED 120-150W trên mỗi mét vuông

Chiều cao: 30-50 cm trên tán

Phổ: 450nm (20%) + 660nm (80%)

Lợi ích kinh tế:
Giảm PPFD từ 300 xuống 200 μmol/m2/s giúp tiết kiệm 33% năng lượng và chỉ giảm năng suất 8%

Dành cho cây ăn quả (Hệ thống DWC)

Cài đặt ánh sáng:

Bảng đèn LED 300-400W mỗi m2

Chiều cao: 40-60cm (có thể điều chỉnh)

Phổ: 450nm (15%) + 660nm (70%) + 730nm (15%)

Lưu ý công nghệ:
Sử dụng đèn di động để duy trì PPFD đồng nhất trên các vùng đậu quả thẳng đứng

Phần kết luận

Tính toán PPFD chính xác yêu cầu cắt-các mục tiêu DLI cụ thể và điều chỉnh-cụ thể của hệ thống. Trong khi các loại rau lá xanh phát triển mạnh ở tốc độ 200-300 μmol/m²/s thì các loại rau ăn quả cần 400-600 μmol/m2/s khi bổ sung thêm màu đỏ xa. Hệ thống đèn LED hiện đại nên kết hợp:

Kiểm soát phổ động

Cảm biến giám sát PPFD theo thời gian thực-

Photo chu kỳ-bộ điều khiển có thể lập trình