Beth yw'r ymbelydredd sydd ar gael yn ffotosynthetig (PAR) ac ymbelydredd y gellir ei ddefnyddio'n ffotosynthetig (PUR) mwyaf addas ar gyfer gwahanol blanhigion/algâu mewn tyfu dyfrol neu algaidd?

一, Gwahaniaethau yn anghenion golau gwahanol grwpiau o blanhigion dŵr a sut i wneud i PUR weithio'n well
1. Mae angen llawer o olau ar blanhigion dyfrol positif ac maent yn gweithio'n dda gyda golau coch a glas.
Er mwyn cadw eu siâp a lliw corff bywiog, mae angen llawer o olau ar blanhigion dyfrol cadarnhaol fel glöynnod byw coch a glaswellt y palas. Yr ystod PAR gorau ar ei gyfer yw 150-300 μ mol / m ² / s, er bod effeithlonrwydd PUR yn cynyddu 40% pan ddefnyddir golau coch 660nm a golau glas 450nm gyda'i gilydd. Er enghraifft, mae Labordy Planhigion Dyfrol ADA yn yr Almaen yn defnyddio system LED i gael cymhareb golau coch: golau glas o 3:1. Mae hyn yn gwneud i blanhigion dyfrol positif dyfu 28% yn fwy na bylbiau fflwroleuol rheolaidd. Ar yr un pryd, defnyddir golau gwyn 6500K i lenwi'r bylchau yn y band golau gwyrdd 550nm. Mae hyn yn ei gwneud hi'n haws i olau gyrraedd dŵr dyfnach ac yn datrys y broblem o golli golau mewn ardaloedd dŵr dwfn.
2. Addasiad golau gwan a chydbwyso sbectrwm llawn o blanhigion dyfrol negyddol
Gall planhigion dyfrol negyddol, megis Iron Crown a Moss, ffynnu yn yr ystod PAR o 20-70 μ mol / m ²/s. Fodd bynnag, mae effeithlonrwydd PUR yn dibynnu ar sylw sbectrol llawn. Defnyddiodd Takagi Aqua, busnes Siapaneaidd, dechnoleg cotio nano i wella sbectra LED. Roeddent yn gallu cael cymhareb egni o 1:2 rhwng y band golau glas (400-500nm) a'r band golau coch (600-700nm). Gan ddefnyddio golau gwyrdd 550nm, newidiwyd tymheredd lliw y dŵr hefyd i 6500K, a wnaeth iddo edrych fel lleoliad goleuo nant naturiol. Gwnaeth hyn blanhigion dyfrol negyddol 35% yn fwy cyfoethog o ran cloroffyl ac arafu twf algâu 60%.
3. Iawndal ysgafn yn y parth pontio o blanhigion dyfrol
Mae angen i blanhigion dŵr, fel nionod dŵr a brwyn, newid y gosodiadau PAR / PUR drwy'r amser oherwydd eu bod yn tyfu mewn ardal lle mae dŵr yn cwrdd â thir. Yn ôl ymchwil gan Brifysgol Shanghai Ocean, mae rhan danddwr y planhigyn yn tyfu orau ar PAR o 100-150 μ môl/m ²/s, tra bod angen golau uchel o 200–300 μ mol/m ²/s ar y rhan ddŵr uchod. Defnyddir araeau LED ongl addasadwy mewn peirianneg, ac mae system Internet of Things yn newid y modd goleuo yn awtomatig yn seiliedig ar gyfnod twf y planhigyn. Er enghraifft, defnyddir golau glas 450nm yn bennaf yn ystod y cyfnod eginblanhigyn (mae PUR yn cyfrif am 60%) i annog twf gwreiddiau, a defnyddir golau coch 660nm yn bennaf yn ystod y cyfnod aeddfed (mae PUR yn cyfrif am 75%) i annog blodeuo.
2, Trothwy ffotoecolegol a sgrinio PUR ar gyfer algâu sy'n tyfu
1. Mae anghenion ysgafn microalgae yn wahanol ar gyfer pob rhywogaeth.
Mae gwahanol fathau o algâu yn ymateb yn dra gwahanol i PAR/PUR:
Y PAR gorau ar gyfer Chlorella vulgaris yw 50-150 μ mol / m² / s, a'r effeithlonrwydd PUR gorau yw pan ddefnyddir golau glas ar 450nm a golau coch ar 660nm gyda'i gilydd. Dangosodd arbrawf ffotobio-adweithydd ym Mhrifysgol Cefnfor Qingdao fod defnyddio cymhareb 1:1 o olau glas a choch wedi codi biomas Chlorella 2.3 gwaith o'i gymharu â'i dyfu o dan olau gwyn, a'r crynodiad astaxanthin 40%.
Mae Spirulina yn algâu sy'n gallu trin llawer o olau. Mae ei PAR dirlawn dros 500 μ mol / m ² / s, ond mae ei effeithlonrwydd PUR orau yn y band golau coch 660nm. Mae Sylfaen Diwydiant Yunnan Spirulina yn defnyddio band cul 680nm LED, sy'n gadael i'r cynnyrch arwynebedd uned fynd dros 120g / m ² / blwyddyn ac yn gwneud diwylliant solar traddodiadol 300% yn fwy effeithlon.
Cyanobacteria: Mae yna rywfaint o olau coch y gallant ei amsugno ar 620nm, ond gall gormod o olau coch ysgogi blymau algaidd yn hawdd. Ym mhrosiect trin basn Llyn Taihu, mae golau glas 450 nm yn atal gweithgaredd system ffotosynthetig II mewn cyanobacteria, ac mae cyfuno golau coch 660 nm ag ef yn torri i lawr phycobiliprotein. Mae hyn yn lleihau biomas cyanobacteria 75% ac yn cynyddu cyfran yr algâu buddiol fel algâu gwyrdd a diatomau i 80%.
2. Y broses a ddefnyddir i atal cystadleuaeth ysgafn mewn grwpiau o algâu
Mewn ffermio algâu cymysg, mae rheoleiddio ansawdd y golau wedi dod yn ffordd bwysig o wella strwythur y boblogaeth. Er enghraifft, wrth dyfu microalgâu fel abwyd, perfformir "domestigaeth ysgafn" trwy newid y sbectrwm LED mewn amser real:
Yn ystod y cyfnod eginblanhigyn, defnyddir golau glas 450nm yn bennaf (mae PUR yn cyfrif am 70%) i atal algâu ffilamentaidd rhag tyfu ac annog algâu ungellog i atgynhyrchu.
Yn ystod y cyfnod twf logarithmig, defnyddiwch olau coch 660nm fel y brif ffynhonnell (mae PUR yn cyfrif am 80%) i annog rhaniad celloedd algaidd.
Cyfnod sefydlog: Ychwanegu golau gwyrdd 550nm (mae PUR yn cyfrif am 10%) i leihau'r effaith ffoto-ataliaeth ac ymestyn y cylch cynhyrchu algaidd.
Mae'r cynllun hwn yn codi canran yr algâu o ansawdd uchel fel Chlorella a Scenedesmus o 60% i 92% ac yn torri'r gost hidlo 30%.
3, Y llwybr i weithredu peirianneg ac arloesi technolegol
1. System Rheoli Amgylchedd Ysgafn Smart
Trwy ddefnyddio technoleg IoT i gysylltu synwyryddion PAR, modiwlau addasu sbectrol, a dyfeisiau monitro ymddygiad biolegol, mae'n bosibl gwneud y gorau o amodau goleuo mewn amser real. Er enghraifft, mae oceanarium yn Sanya yn defnyddio system amgylchedd golau AI i newid y cydrannau sbectrol a dosbarthiad dwyster golau mewn amser real yn seiliedig ar ddata fel pa mor llachar yw'r cwrel a pha mor gyflym mae'r pysgod yn nofio.
Modd yn ystod y dydd: golau gwyn 6500K gyda 10% o olau coch wedi'i ychwanegu, mae PAR yn aros rhwng 200 a 250 μ mol / m ²/s; Modd nos: golau cynnes 2700K gyda golau glas 5%, mae PAR yn gostwng i 50 μ mol / m ² / s;
Modd brys: Pan fydd y pŵer yn diffodd, bydd y goleuadau diogelwch coch yn troi golau isel ymlaen yn awtomatig (Llai na neu'n hafal i 20 μ mol / m ² / s) i leihau'r straen ar bethau byw.
Mae'r dechneg hon yn codi cyfradd goroesi pethau byw i 98% ac yn lleihau'r defnydd o ynni 40%.
2. Defnydd o ddeunyddiau optegol sy'n dynwared bioleg
Gall y dechneg cotio nano newydd ddynwared sut mae cyrff dŵr naturiol yn effeithio ar y sbectrwm golau. Mae canolfan siopa yn Shenzhen wedi gorchuddio ffilm grisial ffotonig ar wydr acwariwm. Mae hyn yn torri cyfradd gwanhau'r band golau coch (620-750nm) 60%, gan wneud y goleuo mewn rhannau dŵr dwfn yn llawer gwell. Gweithio gydag arae LED ffocws addasadwy i gael dosbarthiad graddiant PAR tanddwr:
Mae gan yr haen uchaf (0–30 cm) PAR o 300 μ môl/m²/s, gyda golau coch yn cyfrif am 70% o'r cyfanswm. Mae gan yr haen ganol (30–60 cm) PAR o 150 μ môl/m²/s, gyda golau coch yn cyfrif am 50% o'r cyfanswm. Mae gan yr haen isaf (60–90 cm) PAR o 75 μ môl/m²/s, gyda golau coch yn cyfrif am 30% o'r cyfanswm.
Mae'r dyluniad hwn yn gadael i blanhigion dyfrol cadarnhaol aros yn fach mewn lleoliadau dŵr dwfn, sy'n golygu nad oes angen cymaint o olau ychwanegol arnynt.
3. Cydweithio ar ddylunio ar draws meysydd
Mae angen i beirianwyr goleuo sefydlu ffordd safonol o weithio gyda biolegwyr morol a seicolegwyr lliw. Darganfuwyd gwesty pum seren yn Hangzhou trwy astudiaeth tîm cydweithredol:
Pan roddwyd cymysgedd o olau glas 470nm a 590nm o olau melyn i bysgod clown yn lle golau gwyn arferol, fe wnaethon nhw ddodwy 2.3 gwaith yn fwy o wyau. Pan roddwyd golau gwyn 6500K i algâu melyn cwrel a 10% o olau porffor (400-420nm), cynyddodd effeithlonrwydd mynegiant protein fflwroleuol ynddynt 40%.
Drwy newid y sbectrwm cynradd bob dwy awr, cynyddodd y mynegai amrywiaeth ymddygiad pysgod 31%.