[Abstrak]Berdasarkan sejumlah besar data eksperimental, artikel ini membahas beberapa isu penting dalam pemilihan kualitas cahaya di pabrik tanaman, termasuk pemilihan sumber cahaya, pengaruh cahaya merah, biru, dan kuning, serta pemilihan rentang spektral, untuk memberikan wawasan tentang kualitas cahaya di pabrik tanaman. Penentuan strategi pencocokan memberikan beberapa solusi praktis yang dapat digunakan sebagai referensi.
Pemilihan sumber cahaya

Pabrik tanaman umumnya menggunakan lampu LED. Hal ini karena lampu LED memiliki karakteristik efisiensi cahaya yang tinggi, konsumsi energi rendah, sedikit panas yang dihasilkan, umur pakai yang panjang, serta intensitas dan spektrum cahaya yang dapat disesuaikan, yang tidak hanya dapat memenuhi kebutuhan pertumbuhan tanaman dan akumulasi material yang efektif, tetapi juga menghemat energi, mengurangi panas yang dihasilkan, dan biaya listrik. Lampu LED untuk pertumbuhan tanaman dapat dibagi lagi menjadi lampu LED spektrum luas chip tunggal untuk keperluan umum, lampu LED spektrum luas chip tunggal khusus tanaman, dan lampu LED spektrum yang dapat disesuaikan multi-chip. Harga dua jenis lampu LED khusus tanaman terakhir umumnya lebih dari 5 kali lipat harga lampu LED biasa, sehingga sumber cahaya yang berbeda harus dipilih sesuai dengan tujuan yang berbeda. Untuk pabrik tanaman besar, jenis tanaman yang mereka tanam berubah sesuai dengan permintaan pasar. Untuk mengurangi biaya konstruksi dan tidak secara signifikan memengaruhi efisiensi produksi, penulis merekomendasikan penggunaan chip LED spektrum luas untuk penerangan umum sebagai sumber cahaya. Untuk pabrik tanaman skala kecil, jika jenis tanamannya relatif tetap, untuk mendapatkan efisiensi dan kualitas produksi yang tinggi tanpa meningkatkan biaya konstruksi secara signifikan, chip LED spektrum luas untuk penerangan khusus tanaman atau penerangan umum dapat digunakan sebagai sumber penerangan. Jika tujuannya adalah untuk mempelajari pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan tanaman dan akumulasi zat aktif, sehingga dapat memberikan formula cahaya terbaik untuk produksi skala besar di masa mendatang, kombinasi multi-chip lampu LED spektrum yang dapat disesuaikan dapat digunakan untuk mengubah faktor-faktor seperti intensitas cahaya, spektrum, dan waktu pencahayaan untuk mendapatkan formula cahaya terbaik untuk setiap tanaman sehingga memberikan dasar untuk produksi skala besar.

Lampu merah dan biru

Sejauh menyangkut hasil eksperimen spesifik, ketika kandungan cahaya merah (R) lebih tinggi daripada cahaya biru (B) (selada R:B = 6:2 dan 7:3; bayam R:B = 4:1; bibit labu R:B = 7:3; bibit mentimun R:B = 7:3), eksperimen menunjukkan bahwa kandungan biomassa (termasuk tinggi tanaman bagian atas, luas daun maksimum, berat segar dan berat kering, dll.) lebih tinggi, tetapi diameter batang dan indeks bibit yang kuat dari tanaman lebih besar ketika kandungan cahaya biru lebih tinggi daripada cahaya merah. Untuk indikator biokimia, kandungan cahaya merah yang lebih tinggi daripada cahaya biru umumnya bermanfaat untuk peningkatan kandungan gula larut dalam tanaman. Namun, untuk akumulasi VC, protein larut, klorofil, dan karotenoid dalam tanaman, lebih menguntungkan untuk menggunakan pencahayaan LED dengan kandungan cahaya biru yang lebih tinggi daripada cahaya merah, dan kandungan malondialdehida juga relatif rendah di bawah kondisi pencahayaan ini.

Karena pabrik tanaman terutama digunakan untuk budidaya sayuran berdaun atau untuk pembibitan industri, dapat disimpulkan dari hasil di atas bahwa dengan mempertimbangkan peningkatan hasil panen dan kualitas, penggunaan chip LED dengan kandungan cahaya merah yang lebih tinggi daripada cahaya biru sebagai sumber cahaya adalah pilihan yang tepat. Rasio yang lebih baik adalah R:B = 7:3. Terlebih lagi, rasio cahaya merah dan biru tersebut pada dasarnya berlaku untuk semua jenis sayuran berdaun atau bibit, dan tidak ada persyaratan khusus untuk tanaman yang berbeda.

Pemilihan panjang gelombang merah dan biru

Selama fotosintesis, energi cahaya terutama diserap melalui klorofil a dan klorofil b. Gambar di bawah menunjukkan spektrum penyerapan klorofil a dan klorofil b, di mana garis spektral hijau adalah spektrum penyerapan klorofil a, dan garis spektral biru adalah spektrum penyerapan klorofil b. Dapat dilihat dari gambar bahwa baik klorofil a maupun klorofil b memiliki dua puncak penyerapan, satu di wilayah cahaya biru dan yang lainnya di wilayah cahaya merah. Namun, kedua puncak penyerapan klorofil a dan klorofil b sedikit berbeda. Lebih tepatnya, dua panjang gelombang puncak klorofil a masing-masing adalah 430 nm dan 662 nm, dan dua panjang gelombang puncak klorofil b masing-masing adalah 453 nm dan 642 nm. Keempat nilai panjang gelombang ini tidak akan berubah pada tanaman yang berbeda, sehingga pemilihan panjang gelombang merah dan biru pada sumber cahaya tidak akan berubah pada spesies tanaman yang berbeda.

Spektrum absorbsi klorofil a dan klorofil b

Lampu LED biasa dengan spektrum luas dapat digunakan sebagai sumber cahaya pabrik tanaman, asalkan cahaya merah dan biru dapat mencakup dua panjang gelombang puncak klorofil a dan klorofil b, yaitu, rentang panjang gelombang cahaya merah umumnya 620~680 nm, sedangkan rentang panjang gelombang cahaya biru adalah 400 hingga 480 nm. Namun, rentang panjang gelombang cahaya merah dan biru tidak boleh terlalu lebar karena tidak hanya membuang energi cahaya, tetapi juga dapat memiliki dampak lain.

Jika lampu LED yang terdiri dari chip merah, kuning, dan biru digunakan sebagai sumber cahaya pabrik tanaman, maka panjang gelombang puncak cahaya merah harus diatur ke panjang gelombang puncak klorofil a, yaitu pada 660 nm, dan panjang gelombang puncak cahaya biru harus diatur ke panjang gelombang puncak klorofil b, yaitu pada 450 nm.

Peran lampu kuning dan hijau

Rasio cahaya merah, hijau, dan biru yang lebih tepat adalah R:G:B=6:1:3. Adapun penentuan panjang gelombang puncak cahaya hijau, karena terutama berperan sebagai pengatur dalam proses pertumbuhan tanaman, maka hanya perlu berada di antara 530 dan 550 nm.

Ringkasan

Artikel ini membahas strategi pemilihan kualitas cahaya di pabrik tanaman dari aspek teoritis dan praktis, termasuk pemilihan rentang panjang gelombang cahaya merah dan biru pada sumber cahaya LED serta peran dan rasio cahaya kuning dan hijau. Dalam proses pertumbuhan tanaman, kesesuaian yang wajar antara tiga faktor yaitu intensitas cahaya, kualitas cahaya, dan waktu pencahayaan, serta hubungannya dengan nutrisi, suhu dan kelembaban, dan konsentrasi CO2 juga harus dipertimbangkan secara komprehensif. Untuk produksi aktual, baik Anda berencana menggunakan spektrum luas atau kombinasi multi-chip LED spektrum yang dapat disesuaikan, rasio panjang gelombang adalah pertimbangan utama, karena selain kualitas cahaya, faktor lain dapat disesuaikan secara real-time selama operasi. Oleh karena itu, pertimbangan terpenting dalam tahap desain pabrik tanaman adalah pemilihan kualitas cahaya.

Penulis: Yong Xu

Sumber artikel: Akun WeChat Teknologi Rekayasa Pertanian (hortikultura rumah kaca)

Referensi: Yong Xu,Strategi pemilihan kualitas cahaya di pabrik tanaman [J]. Teknologi Rekayasa Pertanian, 2022, 42(4): 22-25.