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광합성 GUIDE:원예 조명 에 대한 광합성 고려 사항

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發表於 2014-2-7 22:35:28 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
원예 조명 광원 을 선택할 때 특정 중요한 고려 사항이 있습니다 . 첫 번째 그룹은파장 범위 및 식물 의기본적인 대사 과정이다 광합성 에 필요한 빛의 양 에 관한 것이다 . 일반적인 오해 는 엽록소 가 스펙트럼 (식물 의 녹색 을 선도 하는 잎) 의 빨간색과 파란색 부분에서 주로 빛을 흡수 하기 때문에 , 녹색 빛이 광합성 에 식물에 의해 사용 되지 않는 것입니다 . 현실에서 , McCree 와 이나 다 에 의해 다른 파장 에서 광합성 활동의 정확하고 독립적 인 측정 이 녹색 빛이 각각의 광합성 활동 스펙트럼 사이 에만 작은 차이 , 작물 종 의 상당한 수의 푸른 빛 과 거의 같은 효과가 있음을 명확하게 증명하고있다 . 이 실험 사실 에 대한 간단한 설명 은 고등 식물 이 더 나은 녹색 빛을 활용하는 생화학 및 생물 물리학 두 솔루션 ( 예 : " 안테나 " 분자와 빛 트래핑 구조 ) 진화 것입니다.




또한 ,도 에서 볼 수있다. 1 있음 은 붉은 빛 ( 600 ~ 700 nm의 ) 사이 에있는 녹색 ( 500 ~ 600 nm의 ) 빛 , 광 입사 와트 당 블루 ( 400 ~ 500 nm의 ) 등의 효과 로 거의 두 배 입니다 . 따라서 빛 에너지 의 각 유닛 이 탑재 된 광자 의 수 는 파장에 직접적으로 비례한다는사실에 주로 기인한다. 복사 에너지 는 광자 카운트 로 변환되고광합성 수율 이후자 의 측면 에 그려진 경우 ,결과 곡선은 상당히 평평 해진다. 이러한 사실 에 대한설명은 광합성 활성 광자의 유사한 번호가 화학적 이산화탄소 한 분자 를 변형 하는 다양한 파장 에 필요하다는 점 이다 .

이러한 이유로, 한가롭게은 일상적입사 광합성 광자 플럭스 밀도 ( PPFD )를 구하는 것이 400 nm 내지 700 nm의 스펙트럼 영역 사이를 측정 양자 미터 를 사용한다. PPFD 은 일반적으로식물 캐노피 수준 면적 1m2 당 초당 떨어지고 ,상기 파장 범위 에서 광자의 마이크로 몰 로 표현된다 . 이것은 효과적으로정사각형 대신실제 플랜트 의 응답 곡선 이 고려 된다는 것을 의미한다. 이 방법은 오버 추정치 다소 전체적으로청색 및 ( 400 내지 550 ㎚에 대한 )녹색 스펙트럼 영역 의 일부 및 전부가 400 나노 미터 미만 및 700 nm의 상기스펙트럼 영역 을 무시 하더라도 , 대부분의 실용적인 용도에 적합한 . 광합성 활성의더 정확한 추정치 가 필요한 경우 ,공장의실제 응답 곡선 이항복 광자 플럭스 밀도 ( YPFD ) 로 이어지는 것으로 간주 될 수있다. 필요한 경우 YPFD 정확히동일한 방식 대신에 사용될 수 있지만다음의 예 에서는, 단지 PPFD 가 사용될 것이다. 또한, 용어 PAR (또는 광합성 활동적인 방사선 )의 일부 실무자들에 의해 대신 PPFD 의 사용 하지만 , PPFD 는 CIE ( 조명 에 관한 국제 위원회 ) 에서 권장하는 용어입니다. 일부 연구 논문 에서,약어 PPF ( 광합성 광자 플럭스 ) PPFD 와 상호 교환 적으로 사용 되지만, 엄밀히 말하자면 , 그것은주어진 영역 위에PPFD 의적산 값 을 의미한다. 그 지역 이 완전히 광원 을 둘러싼 경우 PPFD 가 광속 밀도 와 유사하다 또는 조도 가 사용되는 반면 , PPF 는 일반 조명 에 사용되는 광속 유사하다. 그런 그들이 모두 대신 광합성 활동 의 인간의 시각 에 연결되어 있기 때문에 직접 원예 조명의 루멘 , 룩스 와 발 촛불 로 일반 조명 장치를 사용하지 않는 것이 매우 중요합니다. 그러나,대응하는 스펙트럼 이 알려진 경우 , PPFD 값으로 이러한 단위 변환을위한계수 를 계산 하는 것이 가능하다. 이들 양자 미터 데이터 의 부재에 가끔 사용될 있지만 스펙트럼 의존적 이다, 그래서 서로 다른 스펙트럼 사이 일반적 양도 않는다. 예를 들어,LX 값 ( 예컨대작가 조도계 로 얻어진 ) 및 PPFD ( mmol/m2s 소재 ) 간의변환 계수 는 0.018 햇볕 , 고압 나트륨 광에 대한 0.012 , 0.014 금속 할로겐 라이트 , 등등 이다 인하여 특정 파장에서 인인간의 눈의감도 의 최대 -후자는 555 나노 미터 주위에 거의 또는 전혀 방출을 가지고 특히 LED 광원 에 대한유사 변환 계수 , 범위 및 0.100 을 초과 할 수 있음을 주목해야한다. 이 모든 일반 조명 메트릭 원예 응용 프로그램에 얼마나 적합 강조 .

원예 조명 의 핵심 개념은 매일 빛 의 적분 ( DLI )입니다. 이날 지역 의 평방 미터 당 떨어지는 광자 의 수 입니다 , 몰수 로 표현 . 각 식물은 개발하기 위해특정 DLI 요건 을 가지며, 이러한 값은 식물의범위에 대해 공지되어있다. 이것은 광합성 작용 은식물 에 의해 흡수 된 광자의총 수 에 비례한다는사실 의 또 다른 표현이다 . 10-12 mol/m2.d 의 DLI 값 은 대부분의 그늘 관용 식물 에 충분한 것으로 밝혀졌다 . 낮은 것 (6 mol/m2.d 또는 이하) - 전체 태양 을 필요로하는 식물은 높은 DLI 값 (18 mol/m2.d 혹은 그 이상 ) 및 전체 그늘을 필요로하는 이 필요할 수 있습니다. 다음과 같이 ( 인공 조명 에서 일반 ) 일정 PPFD 수준을 가정 할 때, 그것은 DLI 관련이있다 :

DLI = PPFD 하루에 X 0.0036 에 빛의 시간 의 X 번호,

0.0036 의단위 변환 계수만 나눈시간 (초)수이다 . 시간 의 수 (예를 들어, 11 시간 10 분 40 초 는 11.1111 H 됩니다) 이 수식 에서 사용될 소수점 형식으로 변환 되어야한다.

하기 위해 마지막 수식을 정리 하여 하나관련 PPFD 값 그 점화 하루 에 있어야 시간 의지정된 수 또는 시간 의필요 매수 이상관련 DLI 목표 에 도달하기 위해필요한 PPFD 값 중 하나 를 산출 할 수있다 특정 DLI 목표 를 달성한다. 예를 들어, 12 mol/m2d 의DLI 는 16 시간에 걸쳐 빛의 200 mmol/m2s 하고 40 분 , 13 시간에 걸쳐 빛의 250 mmol/m2s 하고 20 분 , 11 시간에 걸쳐 광의 300 mmol/m2s 을 사용 함으로써 달성 될 수있다 등 으로 10 분, 40 초 ,DLI 의 어떤 부분이 자연광 에 의해 제공 되는 경우 , 그것은 적절한 인공 조명 계산 에 대한일본어 DLI 목표 값 으로부터 감산 되어야한다. 야외 DLI 수준은 계절과 위도 에 따라 변화 하고, 지역별 월평균 값은 연속 미국 사용할 수 있습니다. 또한 야외 일광 의 약 절반 이 전형적으로 인해 구조에 의해 흡수 ,온실 에 들어가는 시간 에 의해 손실되는 것을 염두에 보관해야합니다.

상기 계산 으로부터,PPFD 값과관련 DLI 목표 에 도달하는 데 필요한 시간 빛 의수 사이의트레이드 오프 관계가 있다는 것은 명백하다 . 원예학 조명비용 PPFD 에 직접적으로 비례 하기 때문에,좋은 전략 은대응하는 최장 시간 광식물이 견딜 수 에서 가장 낮은 값을 사용하는 것이다. ( 대부분의 식물은 별도로 논의 될 것이다 , 어둠 의 일일 기간 을 필요로합니다. ) 원예 기구 의 필요한 수 의 계산은 다음과 같이 필요한 평균 PPFD 값에서 수행 할 수 있습니다 :

일정 = 수 / ( PPF 당 기구 X CU ) ( PPFD 대상 은 전체 공장 캐노피 지역 을 X) .

이 공식 에서 , PPFD 가 mmol/m2s 에 있어야합니다 ,식물 캐노피 면적은 m2 에 있어야합니다 ,고정 당 PPF - 밀리몰 / S 및 CU 는 차원 분율 활용 의 계수 입니다. 조명기 당 PPF 일반 조명고정물 루멘원예학 아날로그 이고, 앞서 언급 LX 값으로부터 PPFD 의계산 과 동일한 계수를 이용갑 으로부터 계산 될 수있다. ( 예 : LED 조명기 와 같은) 다른 스펙트럼 들어,PPF 값은제조자 로부터 얻을 수있다. CU 는작업 표면 상에 떨어지는조명기 에 의해 발생되는 빛의 비율을 나타낸다. 그 빛 의 75 % 가작업 표면에 도달 하고, 다른 25 % 가 아닌 경우, 예를 들어, CU 는 0.75 = . CU 는광원과전체 셋업 양자의형상 에 따라 , 이러한 Dialux 로 자유롭게 사용할 수있는 소프트웨어 를 사용하여 , 예를 들어 , 정확하게 산출 할 수있다. 이것은 0.50 또는 0.90 으로 높은 만큼 낮을 수 있고, 일반적으로 다른 모든 인자 가동일 되고 ,면적이 증가 할 것이다. CU 가 불명 인 경우 , 0.70 의값은시작 추정치 로서 사용될 수있다.

예를 들어, 0.77 의CU 에서 200 mmol/m2s 와 20m2 의영역을 제공하기 위해 필요한 설비, 각 발광 50 밀리몰 / S 의총 개수 는 ( ( 200 × 20 ) / ( 50 X 825 ) = 107 이 될 것이다 소수 해답 )PPFD 목표 에 도달하기 위해 반올림 되어야한다.

또 다른 고려 사항은일정 에 의해 생성 된빛의균일 성 이다 . 이 계정에 각 기구 의 배광 패턴 을 고려하여 작업 영역 에 걸쳐 고르게 가능한설비 를 확산 을 극대화 해야한다. 이것은조명 설계 단계에서 수행 할 수 있고, 또한 예를 들어 ,구현 단계에서 확인해야 휴대용 PPFD 미터 와 .

원예 조명기 의에너지 효율은 광의비용 의중요한 부분이며, 일반적으로 소비 단위 전력 당PPF ( W) 로 정의 하고,문자 J ( 주울 ) 밀리몰 / J 의단위로 주어진다 에너지의 국제 단위 를 나타낸다 ( 1J = 1W.s ) . 고효율 원예 광원 은 좋은 기준 값 으로 사용할 수 있습니다 1 밀리몰 / J, 을 통해 제공 할 수 있습니다. 붉은 빛 이 풍부한 소스 ( 660 nm의 LED를 1.8 밀리몰 / J 까지 예를 들어 , ) 가장 높은 효율을 가지고 하는 경향이있다. 또한후자의 빛이 광합성가장 효율적인광합성 작용 곡선 을 따른다 . 대부분의 식물 은 광합성 을 넘어 , 빛 스펙트럼 에 대한 추가 성장 요구 사항을 가지고 있기 때문에 그러나, 몇 종은 순수 붉은 빛 에서 잘 성장 한다 . 전기 와트 또는 LM / W ( 일반 조명 의 광 효율 메트릭 되는 ) 당 루멘 mmol/m2s ( PPFD ) 로 lx로 변환 같은 계수를 사용하여 밀리몰 / J 로 변환 LM 밀리몰 / S 에 ( PPF ) 할 수 있습니다 앞서 언급 . 일반 조명 소스가 원예 응용 프로그램에서 사용 하는 경우 일 수 있으므로 전용 LM / W 값이 주어진 경우이 도움이 될 수 있습니다. 그것은 바로원예학 점화 제조자 에 의해 제공 될 수있다 ( 때로는 PPF / W 로 기록 )실제 밀리몰 / J 값 을 구하는 것이 바람직하다.

요약하면 ,주어진 프로젝트 에 필요한 원예학 조명기구 의전체 수는 차례로 어떤 고정 된 조명 시간 값 에서식물을DLI 타겟으로부터 계산 될 수평균 PPFD 목표 로부터 계산 될 수있다 . 별도의 문서 에서 자세히 언급 될 것이다후자의 값 에 대한 어떤 추가적인 중요한 고려 사항 뿐만 아니라,빛의스펙트럼 적절한 조성물 이있다. 붉은 빛 이 풍부한 소스 는 일반적으로 더 효율적이고 광합성을 위해 있습니다.

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