Nivîskar: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, hwd. Çavkaniya Medyayê: Teknolojiya Endezyariya Çandiniyê (baxçevaniya serayê)

Kargeha kargehê pîşesaziya nûjen, biyoteknolojî, hîdroponîka xurekê û teknolojiya agahdariyê bi hev re dike yek da ku kontrolkirina faktorên hawîrdorê yên rastbûna bilind di tesîsê de bicîh bîne. Ew bi tevahî girtî ye, hewcedariyên wê li ser hawîrdora derdorê kêm in, dema çinîna nebatan kurt dike, av û gubreyê teserûf dike, û bi avantajên hilberîna bê-dermanên kêzikan û nerijandina bermayiyan, karîgeriya karanîna erdê ya yekîneyê 40 heta 108 carî ji hilberîna zeviya vekirî ye. Di nav wan de, çavkaniya ronahiya sûnî ya jîr û rêziknameya hawîrdora ronahiyê ya wê rolek diyarker di karîgeriya hilberîna wê de dilîzin.

Wek faktorekî girîng ê jîngeha fîzîkî, ronahî di rêkxistina mezinbûna nebatan û metabolîzma materyalan de roleke sereke dilîze. "Yek ji taybetmendiyên sereke yên kargeha nebatan çavkaniya ronahiya çêkirî ya tevahî û pêkanîna rêkxistina jîr a jîngeha ronahiyê ye" di pîşesaziyê de bûye lihevkirinek giştî.

Pêdiviya nebatan ji bo ronahiyê

Ronahî tekane çavkaniya enerjiyê ya fotosenteza nebatan e. Şîddeta ronahiyê, qalîteya ronahiyê (spektrum) û guhertinên periyodîk ên ronahiyê bandorek kûr li ser mezinbûn û pêşveçûna çandiniyan dikin, ku di nav wan de şîddeta ronahiyê bandora herî mezin li ser fotosenteza nebatan dike.

■ Şiddeta ronahiyê

Şiddeta ronahiyê dikare morfolojiya çandiniyan, wek kulîlk, dirêjahiya navbera girêkan, stûriya qurmê, û mezinahî û stûriya pelan biguherîne. Pêdiviyên nebatan ji bo şiddeta ronahiyê dikarin werin dabeş kirin bo nebatan ku ji ronahiyê hez dikin, ji bo ronahiya navîn hez dikin, û ji bo ronahiya kêm tehemûl dikin. Sebze bi piranî nebatan ku ji ronahiyê hez dikin in, û xalên wan ên telafîkirina ronahiyê û xalên têrkirina ronahiyê nisbeten bilind in. Di kargehên nebatan de, pêdiviyên têkildar ên çandiniyan ji bo şiddeta ronahiyê bingehek girîng e ji bo hilbijartina çavkaniyên ronahiya çêkirî. Fêmkirina pêdiviyên ronahiyê yên nebatan ji bo sêwirandina çavkaniyên ronahiya çêkirî girîng e, ji bo baştirkirina performansa hilberînê ya pergalê pir girîng e.

■ Kalîteya ronahiyê

Belavbûna kalîteya ronahiyê (spektral) jî bandorek girîng li ser fotosentez û morfogeneza nebatan dike (Wêne 1). Ronahî beşek ji tîrêjê ye, û tîrêj pêlek elektromagnetîk e. Pêlên elektromagnetîk xwedî taybetmendiyên pêlan û taybetmendiyên kûantûm (partîkul) in. Kûantûma ronahiyê di warê baxçevaniyê de wekî foton tê binavkirin. Tîrêjiya bi rêza dirêjahiya pêlê ya 300~800nm ​​wekî tîrêjiya fîzyolojîkî ya çalak a nebatan tê binavkirin; û tîrêjiya bi rêza dirêjahiya pêlê ya 400~700nm wekî tîrêjiya fotosentetîk a çalak (PAR) a nebatan tê binavkirin.

Klorofîl û karoten du pîgmentên herî girîng di fotosenteza nebatan de ne. Wêne 2 spektruma vegirtina spektral a her pîgmenta fotosentezê nîşan dide, ku tê de spektruma vegirtina klorofîlê di xêzên sor û şîn de kom bûye. Sîstema ronîkirinê li ser bingeha hewcedariyên spektral ên çandiniyan e ku bi awayekî sûnî ronahiyê temam bike, da ku fotosenteza nebatan pêşve bibe.

■ fotoperiod
Têkiliya di navbera fotosentez û fotomorfogeneza nebatan û dirêjahiya rojê (an jî dema fotoperiodê) de wekî fotoperiodîteya nebatan tê binavkirin. Fotoperiodîtî bi demjimêrên ronahiyê ve girêdayî ye, ku tê wateya dema ku çandinî bi ronahiyê tê ronîkirin. Çandiniyên cûda ji bo temamkirina fotoperiodê û şînkirin û dayîna fêkiyan hejmareke diyarkirî ya demjimêrên ronahiyê hewce dikin. Li gorî fotoperiodên cûda, ew dikare were dabeş kirin li ser çandiniyên rojdirêj, wek kelem, hwd., ku di qonaxek diyarkirî ya mezinbûna xwe de ji 12-14 demjimêrên ronahiyê bêtir hewce dikin; çandiniyên rojkurt, wek pîvaz, soya, hwd., ji 12-14 demjimêrên ronîkirinê kêmtir hewce dikin; çandiniyên rojê-navîn, wek xiyar, tomato, bîber, hwd., dikarin di bin tîrêjên rojê yên dirêjtir an kurttir de şîn bibin û fêkî bidin.
Di nav sê hêmanên jîngehê de, şiddeta ronahiyê bingehek girîng e ji bo hilbijartina çavkaniyên ronahiya sûnî. Niha, gelek rê hene ji bo nîşandana şiddeta ronahiyê, bi taybetî sê yên jêrîn di nav de ne.
(1) Ronahîkirin behsa tîrbûna rûyê herikîna ronî (herikîna ronî li ser yekîneya rûberê) dike ku li ser rûbera ronîkirî tê wergirtin, bi lux (lx).

(2) Tîrêjiya fotosentetîk a çalak, PAR, Yekîne: W/m².

(3) Tîrbûna herikîna fotonê ya fotosentetîk a bi bandor PPFD an PPF hejmara tîrêjên fotosentetîk ên bi bandor e ku digihîje an jî di nav yekîneya dem û yekîneya rûberê re derbas dibe, yekîne: μmol/(m²·s). Bi giranî behsa şîdeta ronahiyê ya 400~700nm dike ku rasterast bi fotosentezê ve girêdayî ye. Ew di heman demê de nîşana şîdeta ronahiyê ya herî gelemperî ye ku di warê hilberîna nebatan de tê bikar anîn.

Analîza çavkaniya ronahiyê ya pergala ronahiya zêde ya tîpîk
Pêveka ronahiya sûnî ew e ku şîdeta ronahiyê li devera hedef zêde bike an jî dema ronahiyê bi sazkirina pergaleke ronahiya zêde dirêj bike da ku daxwaza ronahiyê ya nebatan bicîh bîne. Bi gelemperî, pergala ronahiya zêde alavên ronahiya zêde, devre û pergala kontrola wê dihewîne. Çavkaniyên ronahiya zêde bi giranî çend celebên hevpar ên wekî çirayên inkandesan, çirayên floresan, çirayên metal halîd, çirayên sodyûmê yên zexta bilind û LED vedihewîne. Ji ber karîgeriya elektrîkî û optîkî ya kêm a çirayên inkandesan, karîgeriya enerjiya fotosentezê ya kêm û kêmasiyên din, ew ji hêla bazarê ve hatiye rakirin, ji ber vê yekê ev gotar analîzek berfireh nake.

■ Çiraya floresan
Çirayên floresan ji cureyê çirayên derxistina gaza zexta nizm in. Lûleya cam bi buxara civayê an gaza bêbandor tije ye, û dîwarê hundir ê lûleyê bi toza floresan hatiye pêçandin. Rengê ronahiyê li gorî materyalê floresan ê di lûleyê de pêçayî diguhere. Çirayên floresan performansa spektral a baş, karîgeriya ronîkirinê ya bilind, hêza kêm, temenê wan dirêjtir (12000h) li gorî çirayên inkandesan hene, û lêçûnek nisbeten kêm e. Ji ber ku çiraya floresan bi xwe kêmtir germê derdixe, ew dikare ji bo ronîkirinê nêzîkî nebatan be û ji bo çandina sê-alî guncan e. Lêbelê, nexşeya spektral a çiraya floresan ne maqûl e. Rêbaza herî gelemperî li cîhanê ew e ku reflektor werin zêdekirin da ku pêkhateyên çavkaniya ronahiyê ya bi bandor ên çandiniyan di qada çandiniyê de herî zêde bibin. Şirketa adv-agri ya Japonî jî cureyek nû ya çavkaniya ronahiyê ya zêde HEFL pêşxistiye. HEFL bi rastî jî aîdî kategoriya çirayên floresan e. Ew terma giştî ye ji bo çirayên floresan ên katoda sar (CCFL) û çirayên floresan ên elektroda derveyî (EEFL), û çirayek floresan a elektroda tevlihev e. Lûleya HEFL pir zirav e, bi qasî 4 mm qûtra wê heye, û dirêjahiya wê li gorî hewcedariyên çandiniyê dikare ji 450 mm heta 1200 mm were sererast kirin. Ew guhertoyek pêşkeftî ya çiraya floresan a kevneşopî ye.

■ Çiraya halîdê metalî
Çiraya halojen a metal çirayek derxistina bi şîddeta bilind e ku dikare hêmanên cûda bi zêdekirina halojenên metal ên cûrbecûr (bromîda qalayê, iyodîda sodyûmê, hwd.) di lûleya derxistinê de li ser bingeha çirayek ciwê ya zexta bilind teşwîq bike da ku dirêjahiya pêlên cûda hilberîne. Çirayên halojen xwedî karîgeriya ronîkirinê ya bilind, hêza bilind, rengê ronahiyê yê baş, temenê dirêj û spektrumek fireh in. Lêbelê, ji ber ku karîgeriya ronîkirinê ji ya çirayên sodyûmê yên zexta bilind kêmtir e, û temenê jiyanê ji ya çirayên sodyûmê yên zexta bilind kurttir e, ew niha tenê di çend kargehan de tê bikar anîn.

■ Çira sodyûmê ya zexta bilind
Çirayên sodyûmê yên zexta bilind ji cureyê çirayên derxistina gazê yên zexta bilind in. Çiraya sodyûmê ya zexta bilind çirayek bi karîgeriya bilind e ku tê de buxara sodyûmê ya zexta bilind di lûleya derxistinê de tê dagirtin, û mîqdarek piçûk ji ksenon (Xe) û halîda metalê ya cîvayê tê zêdekirin. Ji ber ku çirayên sodyûmê yên zexta bilind xwedî karîgeriya veguherîna elektro-optîkî ya bilind in û lêçûnên çêkirinê yên kêmtir hene, çirayên sodyûmê yên zexta bilind niha di sepandina ronahiya zêde de li tesîsên çandiniyê de herî zêde têne bikar anîn. Lêbelê, ji ber kêmasiyên karîgeriya fotosentezê ya nizm di spektruma wan de, kêmasiyên karîgeriya enerjiyê ya nizm hene. Ji hêla din ve, pêkhateyên spektral ên ku ji hêla çirayên sodyûmê yên zexta bilind ve têne derxistin bi piranî di benda ronahiya zer-porteqalî de kom dibin, ku spektrumên sor û şîn ên pêwîst ji bo mezinbûna nebatan tune ne.

■ Dîyoda ronahîder
Wekî nifşek nû ji çavkaniyên ronahiyê, dîodên ronahîder (LED) gelek avantajên wekî karîgeriya veguherîna elektro-optîkî ya bilindtir, spektruma verastkirî, û karîgeriya fotosentezê ya bilind hene. LED dikare ronahiya yekreng a ku ji bo mezinbûna nebatan hewce ye derxe. Li gorî çirayên floresan ên asayî û çavkaniyên din ên ronahiyê yên zêde, LED xwedî avantajên teserûfa enerjiyê, parastina jîngehê, temenê dirêj, ronahiya yekreng, çavkaniya ronahiya sar û hwd. ye. Bi baştirkirina bêtir a karîgeriya elektro-optîkî ya LED-an û kêmkirina lêçûnên ji ber bandora pîvanê, pergalên ronahiya mezinbûnê yên LED dê bibin alavên sereke ji bo temamkirina ronahiyê li tesîsên çandiniyê. Di encamê de, çirayên mezinbûna LED li ser 99.9% ji kargehên nebatan hatine sepandin.

Bi berawirdkirinê, taybetmendiyên çavkaniyên ronahiyê yên zêde yên cûda dikarin bi zelalî werin fêmkirin, wekî ku di Tabloya 1 de tê nîşandan.

Amûrê ronîkirina mobîl
Şiddeta ronahiyê bi mezinbûna berheman ve girêdayî ye. Çandiniya sê-alî pir caran di kargehên nebatan de tê bikar anîn. Lêbelê, ji ber sînorkirina avahiya refikên çandiniyê, belavkirina neyeksan a ronahî û germahiyê di navbera refikan de dê bandorê li berhema berheman bike û dema çinînê dê nehevseng be. Şirketek li Pekînê di sala 2010-an de bi serkeftî amûrek lêzêdekirina ronahiya rakirina destan (amûrên ronahiyê yên HPS û amûra ronahiyê ya mezinbûna LED) pêşxistiye. Prensîb ew e ku şafta ajotinê û pêçandina li ser wê bi hejandina destikê bizivirîne da ku çerxa fîlma piçûk bizivirîne da ku armanca kişandin û vekirina têla têl pêk were. Têla têl a ronahiya mezinbûnê bi çerxa pêçandina asansorê ve bi gelek setên çerxên berevajî ve girêdayî ye, da ku bandora verastkirina bilindahiya ronahiya mezinbûnê pêk were. Di sala 2017-an de, pargîdaniya jorîn amûrek lêzêdekirina ronahiya mobîl a nû sêwirand û pêşxist, ku dikare bilindahiya lêzêdekirina ronahiyê di wextê rast de li gorî hewcedariyên mezinbûna berheman bixweber rast bike. Amûra verastkirinê naha li ser refika çandiniyê ya sê-alî ya celebê rakirina çavkaniya ronahiyê ya 3-qatî hatî saz kirin. Qata jorîn a cîhazê asta ku rewşa ronahiyê ya herî baş e ye, ji ber vê yekê ew bi çirayên sodyûmê yên zexta bilind ve hatî çêkirin; qata navîn û qata jêrîn bi çirayên mezinbûnê yên LED û pergala verastkirina rakirinê ve hatî çêkirin. Ew dikare bilindahiya çiraya mezinbûnê bixweber rast bike da ku ji bo çandiniyan hawîrdorek ronahiyê ya guncan peyda bike.

Li gorî cîhaza pêveka ronahiya mobîl a ji bo çandiniya sê-alî hatî çêkirin, Hollanda cîhazek ronahiya pêveka ronahiya mezinbûnê ya LED-ê ya bi awayekî horizontî ya tevgerbar pêşxistiye. Ji bo ku bandora siya ronahiya mezinbûnê li ser mezinbûna nebatan di bin tavê de dûr bikeve, pergala ronahiya mezinbûnê dikare bi rêya şemitoka teleskopîk di rêça horizontî de ber bi her du aliyên braketê ve were kişandin, da ku tav bi tevahî li ser nebatan were tîrêj kirin; di rojên ewrîn û baranî yên bê tîrêjên rojê de, pergala ronahiya mezinbûnê ber bi nîvê braketê ve bikişînin da ku ronahiya pergala ronahiya mezinbûnê nebatan bi rengek wekhev tijî bike; pergala ronahiya mezinbûnê bi awayekî horizontî bi rêya şemitoka li ser braketê ve bigerînin, ji veqetandin û rakirina dubare ya pergala ronahiya mezinbûnê dûr bisekinin, û şîdeta keda karmendan kêm bikin, bi vî rengî bi bandor karîgeriya kar çêtir bikin.

Fikrên sêwirana pergala ronahiya mezinbûnê ya tîpîk
Ne dijwar e ku meriv ji sêwirana cîhaza pêveka ronahîkirina mobîl bibîne ku sêwirana pergala ronahîkirina pêvek a kargeha kargehê bi gelemperî şiddeta ronahîkirinê, kalîteya ronahîkirinê û parametreyên fotoperiodê yên serdemên mezinbûna çandiniyê yên cûda wekî naveroka bingehîn a sêwiranê digire, û xwe dispêre pergala kontrola aqilmend da ku bicîh bîne, bigihêje armanca dawîn a teserûfa enerjiyê û berhema bilind.

Niha, sêwirandin û çêkirina ronahiya zêde ji bo sebzeyên pelî hêdî hêdî gihîştiye. Bo nimûne, sebzeyên pelî dikarin li çar qonaxan werin dabeş kirin: qonaxa şitlê, nîvê mezinbûnê, derengiya mezinbûnê û qonaxa dawî; sebzeyên fêkî dikarin li qonaxa şitlê, qonaxa mezinbûna vejeteryan, qonaxa kulîlkan û qonaxa berhevkirinê werin dabeş kirin. Ji taybetmendiyên şîdeta ronahiya zêde, şîdeta ronahiyê di qonaxa şitlê de divê hinekî kêmtir be, li 60~200 μmol/(m²·s), û dûv re hêdî hêdî zêde bibe. Sebzeyên pelî dikarin bigihîjin heta 100~200 μmol/(m²·s), û sebzeyên fêkî dikarin bigihîjin 300~500 μmol/(m²·s) da ku hewcedariyên şîdeta ronahiyê yên fotosenteza nebatan di her serdema mezinbûnê de misoger bike û hewcedariyên berhema bilind bicîh bîne; Di warê kalîteya ronahiyê de, rêjeya sor û şîn pir girîng e. Ji bo zêdekirina kalîteya nebatan û pêşîgirtina li mezinbûna zêde di qonaxa nebatan de, rêjeya sor û şîn bi gelemperî li ser astek nizm tê danîn [(1~2):1], û dûv re hêdî hêdî kêm dibe da ku hewcedariyên morfolojiya ronahiya nebatan bicîh bîne. Rêjeya sor û şîn ji bo sebzeyên pelî dikare wekî (3~6):1 were danîn. Ji bo fotoperiodê, mîna şîdeta ronahiyê, divê bi dirêjkirina dema mezinbûnê re meylek zêdebûnê nîşan bide, da ku sebzeyên pelî ji bo fotosentezê bêtir dem ji bo fotosentezê hebin. Sêwirana lêzêdekirina ronahiyê ya fêkî û sebzeyan dê tevlihevtir be. Ji bilî qanûnên bingehîn ên jorîn, divê em li ser danîna fotoperiodê di dema kulîlkbûnê de bisekinin, û kulîlk û fêkiya sebzeyan divê were pêşve xistin, da ku berevajî nebe.

Hêjayî gotinê ye ku formula ronahiyê divê dermankirina dawî ji bo mîhengên hawîrdora ronahî jî di nav xwe de bigire. Bo nimûne, zêdekirina ronahiya domdar dikare berhem û kalîteya şitlên sebzeyên pelî yên hîdroponîk pir baştir bike, an jî dermankirina UV bikar bîne da ku kalîteya xurekî ya şîn û sebzeyên pelî (bi taybetî pelên binefşî û kelemê pelên sor) bi girîngî baştir bike.

Ji bilî baştirkirina lêzêdekirina ronahiyê ji bo berhemên bijartî, di salên dawî de sîstema kontrolkirina çavkaniya ronahiyê ya hin kargehên nebatan ên ronahiya çêkirî jî bi lez pêş ketiye. Ev sîstema kontrolê bi gelemperî li ser avahiya B/S ye. Kontrolkirina ji dûr ve û kontrola otomatîk a faktorên hawîrdorê yên wekî germahî, şilbûn, ronahî û rêjeya CO2 di dema mezinbûna berheman de bi rêya WIFI-yê tê pêkanîn, û di heman demê de, rêbazek hilberînê ya ku ji hêla şert û mercên derveyî ve nayê sînordarkirin tê pêkanîn. Ev celeb sîstema ronahiya zêde ya jîr ronahiya mezinbûnê ya LED-ê wekî çavkaniya ronahiya zêde bikar tîne, ku bi sîstema kontrola jîr a ji dûr ve re tê hev kirin, dikare hewcedariyên ronîkirina dirêjahiya pêlê ya nebatan bicîh bîne, bi taybetî ji bo hawîrdora çandiniya nebatan a bi ronahiyê kontrolkirî guncan e, û dikare daxwaza bazarê baş bicîh bîne.

Gotinên dawî
Kargehên nebatan di sedsala 21-an de wekî rêyek girîng ji bo çareserkirina pirsgirêkên çavkaniyên cîhanê, nifûs û jîngehê têne hesibandin, û rêyek girîng ji bo bidestxistina xweseriya xwarinê di projeyên teknolojiya bilind ên pêşerojê de. Wekî celebek nû ya rêbaza hilberîna çandiniyê, kargehên nebatan hîn jî di qonaxa fêrbûn û mezinbûnê de ne, û bêtir baldarî û lêkolîn hewce ne. Ev gotar taybetmendî û avantajên rêbazên ronahîkirina zêde ya hevpar di kargehên nebatan de vedibêje, û ramanên sêwirana pergalên ronahîkirina zêde ya çandiniyê yên tîpîk dide nasîn. Bi rêya berhevdanê ne dijwar e ku meriv bibîne, da ku bi ronahiya kêm a ku ji ber hewaya dijwar wekî ewr û mijê domdar çêdibe re mijûl bibe û ji bo misogerkirina hilberîna bilind û aram a çandiniyên tesîsê, alavên çavkaniya ronahiya LED Grow herî zêde li gorî trendên pêşkeftina heyî ne.

Rêya pêşkeftina pêşerojê ya kargehên kargehan divê li ser sensorên nû yên rastbûna bilind û lêçûna kêm, pergalên cîhazên ronahiyê yên spektrumê yên verastkirî yên ji dûr ve kontrolkirî û pergalên kontrola pispor be. Di heman demê de, kargehên kargehên pêşerojê dê berdewam bikin ku ber bi lêçûna kêm, jîr û xwe-adapteyî ve pêşve biçin. Bikaranîn û populerkirina çavkaniyên ronahiya mezinbûna LED garantiya kontrola jîngehê ya rastbûna bilind a kargehên kargehan peyda dike. Rêkxistina jîngeha ronahiya LED pêvajoyek tevlihev e ku rêziknameya berfireh a kalîteya ronahiyê, şiddeta ronahiyê û fotoperiodê vedihewîne. Pispor û zanyarên têkildar hewce ne ku lêkolînên kûr bikin, ronahiya zêde ya LED di kargehên santralên ronahiya sûnî de pêşve bibin.