دليل إضاءة LED الداخلية للنمو: PPFD، والطيف، ونصائح الإضاءة للنباتات الصحية

تتوفر في السوق حاليًا العديد من منتجات إضاءة LED للنباتات، وقد تتشابه في مظهرها. ومع ذلك، هناك اختلافات جوهرية في أدائها الفعلي، لا سيما في قصر عمرها الافتراضي، حيث تتعطل بعض المنتجات بعد بضع ساعات فقط من الاستخدام، أو تعاني من انخفاض حاد في الإضاءة خلال عمرها الافتراضي المحدد، وقد لا تلبي شدة الإضاءة الأولية المواصفات المحددة للمنتج. لذلك، أصبح اختيار منتج عالي الجودة وموثوق به أمرًا بالغ الأهمية للعديد من المستخدمين.

تتناول هذه المقالة مصابيح LED لزراعة النباتات الورقية الخضراء الداخلية كمثال لتقديم بعض المعلومات الأساسية حول مصابيح النباتات وكيفية ضبط طيفها بشكل معقول، مما يوفر للمستخدمين معايير يجب مراعاتها عند مقارنة المنتجات المختلفة. نأمل أن تساعد هذه المعلومات المستخدمين في اختيار ما يناسبهم.

ما هي PAR وPPFD وPPF؟

يشير مصطلح "الإشعاع الضوئي النشط" (PAR) إلى الإشعاع الذي يقع ضمن نطاق طول موجي محدد (400-700 نانومتر) والذي تستخدمه النباتات في عملية البناء الضوئي. يختلف نطاق الطول الموجي الذي تتأثر به النباتات بالضوء عن نطاق حساسية العين البشرية، كما تختلف وحدات قياس شدة الضوء. فالعين البشرية أكثر حساسية للضوء الأصفر المخضر، حيث تُقاس شدة الضوء باللومن واللوكس. أما النباتات فهي أكثر حساسية للضوء الأحمر والأزرق، حيث تُقاس شدة الضوء بالميكرومول/ثانية والميكرومول/متر مربع/ثانية.

تستخدم النباتات الضوء بشكل أساسي في نطاق الطول الموجي 400-700 نانومتر لعملية البناء الضوئي، وهذا النطاق هو ما يُشار إليه عادةً بالإشعاع النشط ضوئيًا (PAR). يتكون PAR من وحدتين: الأولى هي الإشعاع الضوئي (w/m²)، وتُستخدم بشكل أساسي لدراسة عملية البناء الضوئي تحت أشعة الشمس؛ والثانية هي كثافة تدفق الفوتون الضوئي (PPFD) (μmol/m²/s)، وتُستخدم بشكل أساسي لدراسة تأثيرات مصادر الضوء الاصطناعي وأشعة الشمس على عملية البناء الضوئي في النباتات.

يُمثل PPFD عدد الفوتونات في الثانية (PAR) ضمن مستوى مُضاء مُحدد، أي كثافة تدفق الفوتونات الضوئية، بوحدات ميكرومول/م²/ثانية. وهو مؤشر رئيسي لتقييم التأثير الضوئي الفعلي لنظام إضاءة النبات على النباتات، إذ يؤثر بشكل مباشر على عملية التمثيل الضوئي ونموها. وكما هو موضح في الشكل أدناه، يبلغ عدد الفوتونات في الثانية ضمن مستوى مساحته متر مربع واحد 33 ميكرومول/م²/ثانية.

يشير تدفق الفوتون الضوئي (PPF) إلى وحدة شدة الضوء في عملية البناء الضوئي، وتحديدًا عدد الفوتونات لكل وحدة مساحة في وحدة الزمن ضمن نطاق الإشعاع النشط ضوئيًا (PAR) (طول موجي يتراوح بين 400 و700 نانومتر). في ظل نفس ظروف الطاقة، كلما زاد عدد الفوتونات المنبعثة في الثانية من مصدر الضوء (أي كلما زادت قيمة ميكرومول/ثانية)، زادت الكفاءة الضوئية وزادت كفاءة وحدة الإضاءة في استهلاك الطاقة. وحدة تدفق الفوتون الضوئي هي عدد الفوتونات في الثانية، ويُشار إليها عادةً بـ ميكرومول/ثانية.

معلمات إضاءة النبات	فيأحمق	معلمات الإضاءة العامة	فيأحمق
تدفق الفوتون (PPF)	ميكرومول/ثانية	التدفق الضوئي	لومن
كفاءة تدفق الفوتون (η)	ميكرومول/ثانية/وزن	مصدر الضوء	لو م/ و
كثافة تدفق الفوتون (PPFD)	ميكرومول/م²/ثانية	الاستضاءة	لوكس (lm/m²)

يقيس مؤشر PAR طاقة الإشعاع التي تستخدمها النباتات في عملية التمثيل الضوئي؛ بينما يقيس مؤشر PPF إجمالي عدد فوتونات التمثيل الضوئي المنبعثة من مصدر الضوء في الثانية، ولكنه لا يشير مباشرةً إلى وصول هذه الفوتونات إلى سطح النبات. يُعد مؤشر PPFD (كثافة تدفق الفوتونات الضوئية) بالغ الأهمية في إضاءة النباتات، إذ لا يقتصر دوره على قياس إجمالي ناتج الفوتونات لنظام الإضاءة فحسب، بل يُقيّم أيضًا تأثير مصادر الضوء المختلفة على نمو النبات. يرتبط ارتفاع مؤشر PPFD بارتفاع معدلات التمثيل الضوئي وزيادة إنتاجية النبات؛ ويُستخدم مؤشر PPFD لتقييم شدة الضوء الفعلية التي تصل إلى النباتات، وهو مؤشر رئيسي لتحسين بيئات نمو النبات.

يوضح الشكل المرفق تقرير الاختبار لمصباح النمو LED القابل للطي بقوة 1000 واط والذي أنتجته SignliteLED، مع PPF يبلغ 2895.35 μmol/s.

ما هو الطيف (الطول الموجي) المطلوب لإضاءة النبات؟

بالإضافة إلى الضوء الأبيض كامل الطيف، فإن الأطياف الرئيسية التي تُعزز نمو النباتات هي الضوء الأزرق، والضوء الأحمر، والأشعة تحت الحمراء البعيدة، بأطوال موجية تبلغ 450 نانومترًا للأزرق الغامق، و660 نانومترًا للأحمر، و730 نانومترًا للأشعة تحت الحمراء البعيدة. يُساعد دمج هذه الأطياف المختلفة النباتات على النمو بسرعة.

ضوء أبيض كامل الطيفتوفر مصابيح LED ذات الطيف الكامل طيفًا مشابهًا لأشعة الشمس، ومناسبًا لجميع مراحل النمو، ويمكنه تلبية احتياجات الإضاءة الشاملة للنباتات.

الضوء الأزرقيُعزز الضوء الأزرق نمو البلاستيدات الخضراء ونمو السيقان والأوراق. وله تأثير كبير على المراحل المبكرة من نمو المحاصيل، إذ يُعزز نمو الجذور بفعالية. يُثبط الضوء الأزرق نمو الساق والأوراق الرئيسية، ولكنه يُعزز سُمكها. بالإضافة إلى ذلك، يُنظم الضوء الأزرق حركة الأعضاء والعضيات، مثل الانتحاء الضوئي، وفتح الثغور، وحركة البلاستيدات الخضراء.

الضوء الأحمريُعزز الضوء الأحمر الإزهار والإثمار بشكل ملحوظ. فهو يزيد من تراكم الكلوروفيل والكاروتينات ومواد أخرى، ويُنظم عملية الإزهار، ويُعزز كفاءة التمثيل الضوئي. يُعد الضوء الأحمر المحرك الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي، وفي البيئات منخفضة الإضاءة، تُظهر النباتات المعرضة للضوء الأحمر أعلى كفاءة في التمثيل الضوئي.

الضوء الأحمر البعيد:يُعدّ الضوء الأحمر البعيد بطول موجة 730 نانومتر في تطبيقات الإضاءة البستانية عاملاً أساسياً في قدرته على التحكم في دورة الإزهار من خلال إضاءة بطول موجة 660 نانومتر و730 نانومتر. كما أن أحد تأثيراته الرئيسية على النباتات هو التظليل: فإذا تعرّض نبات لضوء أحمر بعيد بطول موجة 730 نانومتر، فإنه يشعر بأنه مُظلل بنبات أطول، مما يدفعه إلى النمو بقوة أكبر لاختراق العائق.

تأثير النطاقات الطيفية المختلفة على فسيولوجيا النبات

280-315 نانومتر: له تأثير ضئيل على العمليات المورفولوجية والفسيولوجية.

315-400 نانومتر: يؤثر امتصاص الكلوروفيل المنخفض على التأثيرات الضوئية الدورية ويمنع استطالة الساق.

400-520 نانومتر (أزرق): أعلى نسبة لامتصاص الكلوروفيل إلى الكاروتينات، مع التأثير الأكبر على عملية التمثيل الضوئي.

520–610 نانومتر (أخضر): معدل امتصاص منخفض للصبغة.  

610–720 نانومتر (أحمر): معدل امتصاص منخفض للكلوروفيل، مما يؤثر بشكل كبير على عملية التمثيل الضوئي والتأثيرات الضوئية الدورية.

720–1000 نانومتر: معدل امتصاص مرتفع، يحفز استطالة الخلايا ويؤثر على الإزهار وإنبات البذور.

>1000 نانومتر: يتم تحويلها إلى حرارة.

بالإضافة إلى الضوء الأزرق والأحمر، فإن أطيافًا أخرى، مثل الضوء الأخضر والبنفسجي والأشعة فوق البنفسجية، لها تأثيراتٌ مُحددة على نمو النباتات. فالضوء الأخضر يُساعد على تخفيف شيخوخة الأوراق المُبكرة، بينما يُحسّن الضوء البنفسجي اللون والرائحة، بينما يُنظم الضوء فوق البنفسجي عملية تخليق النواتج الأيضية النباتية. تعمل هذه الأطياف معًا لمحاكاة الضوء الطبيعي، مما يُعزز نموًا صحيًا للنبات.

تكمن ميزة الإضاءة كاملة الطيف في الضوء الأحمر البعيد، مما يحقق تأثير كسب الضوء المزدوج. لا يشمل نطاق الطيف الكامل، الذي يتراوح بين 400 و800 نانومتر، شريحة الضوء الأحمر البعيد التي تتجاوز 660-800 نانومتر فحسب، بل يشمل أيضًا المكون الأخضر عند 500-540 نانومتر. ووفقًا للتجارب، يُعزز المكون الأخضر النفاذية، ويُسرّع الكفاءة الكمية للضوء، وبالتالي يُحقق عملية بناء ضوئي أكثر كفاءة. واستنادًا إلى "تأثير كسب الضوء المزدوج"، فعندما يتجاوز الطول الموجي 685 نانومتر، فإن إضافة ضوء أحمر بطول 650 نانومتر يزيد بشكل كبير من الكفاءة الكمية للضوء، متجاوزًا إجمالي هذين الطولين الموجيين عند الإضاءة بشكل منفصل. تُعرف هذه الظاهرة، حيث يُعزز طولان موجيان من الضوء كفاءة البناء الضوئي، باسم تأثير كسب الضوء المزدوج أو تأثير إيمرسون.

صُممت مصابيح نمو النباتات بنسبة طول موجي مناسبة تتراوح بين 380 و800 نانومتر، مما يوفر للنباتات النسبة الطيفية المثالية اللازمة للنمو، مع دعمها للضوء الطبيعي. ينتج عن ذلك نباتات أكثر صحة وحيوية، ومناسبة لأي مرحلة نمو، وفعالة في الزراعة المائية وفي التربة. وهي مثالية للحدائق الداخلية، والنباتات المحفوظة في الأصص، وإكثار الشتلات، والتكاثر، والمزارع، والصوبات الزراعية، وغيرها.

كيف يتم تصميم خلط الضوء الأحمر والأزرق في أضواء نمو النبات؟

أهمية خلط الضوء الأحمر والأزرق في إضاءة نمو النباتات:

1. تعظيم كفاءة التمثيل الضوئي

يُظهر الكلوروفيل أ و ب ذروة امتصاص عند طول موجة الضوء الأحمر 660 نانومتر وطول موجة الضوء الأزرق 450 نانومتر، على التوالي. يغطي الضوء المختلط الأحمر والأزرق بدقة الطيف الأساسي لعملية التمثيل الضوئي، مما يُعزز كفاءة تحويل الطاقة الضوئية بأكثر من 20%. يُنشط الضوء الأحمر النظام الضوئي الثاني، بينما يُحفز الضوء الأزرق النظام الضوئي الأول، مما يُسرّع إنتاج ATP وNADPH بشكل تآزري خلال مرحلة التفاعل الضوئي، مما يُوفر طاقة كافية للتفاعل الضوئي.

يُعزز الضوء الأزرق كثافة النبات عن طريق تثبيط استطالة الساق، وتعزيز سماكة الأوراق، وتحسين القوة الميكانيكية؛ بينما يُحفز الضوء الأحمر استطالة الساق ويُسرّع النمو التكاثري. يُحقق الجمع بين الضوءين توازنًا بين بنية النبات وإنتاجيته. يُعزز الضوء الأزرق تراكم المستقلبات الثانوية (مثل الفيتامينات والأنثوسيانين)، بينما يزيد الضوء الأحمر من محتوى السكريات القابلة للذوبان. يُحسّن الضوء المختلط في الوقت نفسه تخليق المركبات الغذائية والنكهة.

2. نسب ضوء مختلفة خلال مراحل النمو

خلال مرحلة شتلات الخضراوات الورقية، يلزم توفر نسبة عالية من الضوء الأزرق (4:1-7:1) لتعزيز نمو الساق والأوراق. وخلال مرحلتي الإزهار والإثمار، يُحسّن التحول إلى نسبة عالية من الضوء الأحمر (9:1) المحصول.

3. Significant improvement in efficiency

وبالمقارنة مع مصادر الضوء ذات الطيف الكامل، يركز الضوء المختلط باللونين الأحمر والأزرق على نطاقات الطول الموجي الفعالة، مما يقلل من استهلاك الطاقة من الأطياف غير الفعالة، مما يؤدي إلى إنتاج كمية أكبر من الكتلة الحيوية لكل وحدة من الطاقة الكهربائية.

4. Integrated multi-dimensional effects

يستطيع نظام التحكم الذكي دمج أطوال الموجات فوق البنفسجية لتحقيق وظائف مركبة، مثل نمو الجذور، ومنع بهتان اللون، وتحسين لون الإزهار. على سبيل المثال، يمكن للنباتات العصارية الحصول على أشكال نباتية مدمجة وألوان زاهية من خلال التعتيم الديناميكي.

فيما يلي نسب الضوء المختلطة الحمراء والزرقاء الشائعة للنباتات المختلفة، مقدمة للتصميم أو مرجع الشراء:

1) مناسب للخضراوات الورقية أو النباتات الزخرفية ذات الأوراق العريضة، مثل الخس والسبانخ والملفوف الصيني.

2) مناسب للنباتات التي تتطلب إضاءة تكميلية طوال دورة نموها بالكامل، مثل النباتات العصارية.

3) مناسب للنباتات المزهرة والمثمرة، مثل الطماطم والباذنجان والخيار.

مزايا الزراعة الداخلية باستخدام أضواء النباتات

مصابيح LED للنباتات هي نوع جديد من مصابيح نمو النباتات، تُحاكي ضوء الشمس لتوفير ظروف إضاءة ثابتة للنباتات، مما يُلبي احتياجاتها الغذائية والإضاءة اللازمة لنموها. مقارنةً بالإضاءة الطبيعية التقليدية، تُقدم مصابيح LED للنباتات المزايا التالية في الزراعة:

1. يمكن التحكم في شدة ومدة الضوء الصادر من أضواء النباتات وتعديلها في أي وقت ومكان، دون التأثر بالعوامل الخارجية مثل الطقس والموسم، وهو أمر مفيد للغاية لنمو النبات وتطوره.

٢. يمكن تعديل طيف ضوء مصابيح النباتات وفقًا لاحتياجاتها الخاصة، مما يوفر احتياجات إضاءة متنوعة في مراحل نموها المختلفة. هذا يُعزز امتصاص النباتات للطيف الضوئي والاستفادة منه، وبالتالي يُعزز نموها.

٣. مقارنةً بمصادر الإضاءة التقليدية، مثل مصابيح الفلورسنت، تُعدّ مصابيح النباتات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وصديقة للبيئة، حيث يبلغ عمرها الافتراضي أكثر من ٣٥,٠٠٠ ساعة. كما أنها تُقدّم قيمة اقتصادية وعملية عالية.

باختصار، من أهم فوائد استخدام مصابيح نمو النباتات في الزراعة الداخلية القدرة على التحكم في نمو النبات. فمن خلال ضبط الطيف الضوئي المناسب، وشدة الضوء المثلى، ودرجة الحرارة، ومستويات ثاني أكسيد الكربون، يمكننا تحقيق توازن مثالي بين النمو التكاثري والنمو الخضري. ويعني التحكم في جميع معايير النمو هذه تحسين المحصول والجودة بشكل كبير.

فهم نقطة التعويض ونقطة تشبع الضوء في عملية البناء الضوئي

نقطة تعويض الضوءما هي نقطة تعويض الضوء تحديدًا؟ ببساطة، هي الحد الأدنى لشدة الضوء اللازمة للنباتات لتحقيق التوازن بين عمليتي البناء الضوئي والتنفس. وهي في جوهرها نقطة التعادل للنبات. فأقل من هذه النقطة، تتجاوز الطاقة التي يستهلكها النبات الطاقة التي ينتجها، مما يؤدي إلى تقزم النمو. تُجري النباتات عملية البناء الضوئي بنفس الطريقة التي نأكل بها للحصول على الطاقة. فإذا لم يكن هناك ضوء كافٍ، فلن تتمكن من "الحصول على ما يكفيها"، وستموت النباتات جوعًا.

نقطة تشبع الضوء: ضمن نطاق معين من شدة الضوء، يزداد معدل عملية البناء الضوئي بازدياد شدة الضوء. بمجرد وصول شدة الضوء إلى مستوى معين، يتوقف معدل البناء الضوئي عن الزيادة. تُعرف هذه الشدة بنقطة تشبع الضوء. عند الوصول إلى هذه النقطة، يكون معدل البناء الضوئي في أعلى مستوياته، مما يعني أن النبات ينمو بأسرع معدل. بعد هذه النقطة، تصبح زيادة شدة الضوء غير فعالة، تمامًا كما لو أن النبات قد شبع. علاوة على ذلك، فإن التعرض المطول لشدة ضوء تتجاوز نقطة التشبع عادةً ما يُسرّع شيخوخة الأوراق.

يُعد فهم نقاط تعويض الضوء والتشبع أمرًا أساسيًا لنجاح البستنة الداخلية. تختلف نقاط تعويض الضوء باختلاف النباتات، ويحتاج كل نبات إلى كمية محددة من الضوء للنمو والتكاثر، مما يعني أن لكل نبات نقطة تعويض ضوء فريدة. تختلف نقاط تشبع الضوء ونقاط تعويض الضوء باختلاف نوع النبات. إذا لم تحصل النباتات على ضوء كافٍ للوصول إلى هذه النقطة، فلن تزدهر. وبالمثل، إذا تجاوز الضوء نقطة التشبع هذه، فإن أي ضوء إضافي لن يُعزز نموها، بل قد يكون ضارًا.

يوضح الجدول التالي نقاط تعويض الضوء ونقاط التشبع للخضروات الشائعة للرجوع إليها.

الخضروات	ضوء جنقطة التعويض(PPFD)ميكرومول/م²/ثانية	نقطة تشبع الضوء(PPFD)ميكرومول/م²/ثانية	الحد الأقصىمعدل البناء الضوئي
قرنبيط	43	1095	17.3
كرنب	32	1324	20.3
الفجل	48	1461	24.1
الثوم المعمر	29	1076	11.3
خَسّ	29.5	857	17.3
سبانخ	45	889	13.2
خيار	51	1421	21.3
طماطم	53.1	1985	24.2
الفلفل الحلو	35	1719	19.2
باذنجان	51.1	1682	20.1

كيفية توفير الضوء للنباتات

غالبًا ما يعجز الضوء الطبيعي عن تلبية احتياجات المحاصيل لنمو صحي. باستخدام مصابيح LED لنمو النباتات، يمكنك التحكم بفعالية في اتجاهات نمو المحاصيل وزيادة الغلة. سواء كنت تزرع الخضراوات أو الفواكه أو الزهور في البيوت الزجاجية أو أنظمة الزراعة العمودية أو غيرها من المرافق الداخلية، توفر مصابيح LED لنمو النباتات رعاية مثالية مصممة خصيصًا لخصائص كل محصول. وقد أثبتت مصابيح LED لنمو النباتات التي تنتجها شركة Sainai Optoelectronics فعاليتها في تعزيز نمو المحاصيل بشكل منتظم ومتسق، مما يعزز الجودة والإنتاجية.

من خلال التجارب والأبحاث، تبيّن أنه بعد الإضاءة التكميلية، تتحسن بيئة الإضاءة، ويتحسن طول الساق وقطرها وحجم أوراق النباتات. بعد الإضاءة التكميلية، يمكن تعديل شدة الإضاءة الفعلية وفقًا لذلك، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة استخدام الضوء بشكل عام. ونتيجةً لذلك، يزداد إنتاج المحاصيل بنسبة 25% تقريبًا، وتتحسن كفاءة استخدام المياه بنسبة 3.1%.

علاوةً على ذلك، عند استخدام إضاءة LED التكميلية في الصوبات الشتوية، لتحقيق أقصى فعالية، يجب التحكم في درجة حرارة الصوب بشكل مناسب، مما قد يزيد من استهلاك طاقة التدفئة. سيساعد هذا على تحسين استراتيجيات إضاءة LED التكميلية بشكل شامل، مما يعزز كفاءة إنتاج الصوبات ويزيد من فوائدها الاقتصادية. تُستخدم عادةً أشكال الإضاءة التكميلية التالية:

أ) مزيج الضوء الأحمر والأزرق: يُعزز الضوء الأحمر (660 نانومتر) تكوين الكلوروفيل والإزهار والإثمار، بينما يُعزز الضوء الأزرق (450 نانومتر) نمو الساق والأوراق. ويُحسّن دمج الضوءين كفاءة التمثيل الضوئي.

ب) مصابيح الطيف الكامل: تحاكي الضوء الطبيعي وهي مناسبة لاحتياجات الإضاءة التكميلية طويلة الأمد، مما يمنع استطالة النبات أو تقليل مقاومته.

ج) مصابيح الزينون: تُوفر هذه المصابيح شدة إضاءة قريبة من شدة الضوء الطبيعي، وهي مناسبة للنباتات عالية القيمة. إلا أنها تُولّد حرارة عالية، وتستهلك كميات كبيرة من الطاقة، وبالتالي تكون تكلفتها أعلى.

في الأيام الغائمة أو الممطرة، يُنصح بتوفير إضاءة إضافية طوال اليوم. أما في الأيام المشمسة، فيمكن تفعيل الإضاءة بعد الساعة 3-4 مساءً عندما يضعف الضوء الطبيعي، مع التحكم في مدة الإضاءة اليومية الإجمالية بين 10 و12 ساعة. قد يؤدي استمرار الإضاءة الإضافية لأكثر من 16 ساعة إلى تثبيط الضوء، والذي يتجلى في احتراق حواف الأوراق أو اصفرارها.

يجب توفير الإضاءة التكميلية عندما تكون درجة الحرارة المحيطة ≥ 15 درجة مئوية. درجات الحرارة المنخفضة تعيق عملية التمثيل الضوئي. خلال فصل الشتاء أو عندما يكون الضوء الطبيعي غير كافٍ، يمكن تمديد مدة الإضاءة التكميلية إلى 14 ساعة، مع مراعاة أنواع النباتات.

عندما تنخفض شدة الضوء الطبيعي عن ١٠٠ ميكرومول/م² ثانية، يجب تفعيل إضاءة تكميلية للحفاظ على كثافة تدفق الفوتون الضوئي (PPFD) بين ٢٠٠ و١٠٠٠ ميكرومول/م² ثانية. استخدم مستشعر ضوء لمراقبة اتساق ضوء الأوراق وتجنب الإضاءة الزائدة أو الناقصة الموضعية. يجب استخدام مصادر إضاءة عالية الكثافة مع ستائر أو مخفتات مانعة للضوء لمنع تلف الأوراق بالأشعة فوق البنفسجية.

بالنسبة للنباتات الموجودة على الشرفة أو داخل المنزل (مثل نباتات البوثوس أو العنكبوت)، يوصى باستخدام إضاءة LED تكميلية منخفضة الطاقة (8-12 ساعة يوميًا).

في البيوت الزجاجية، يمكن دمج أنظمة آلية لضبط ارتفاع الإضاءة التكميلية ديناميكيًا بناءً على طول النبات، مما يقلل من استهلاك الطاقة. من خلال الجمع بين تصميم الإضاءة العلمي والصيانة الدقيقة، يمكن للنباتات الخضراء الحفاظ على مظهرها اللامع وتسريع نموها. ينبغي تحسين فعالية الإضاءة التكميلية بالتزامن مع إدارة درجة الحرارة والماء والأسمدة.

كيفية اختيار الإضاءة المناسبة للنباتات الخضراء الداخلية؟

عند زراعة مجموعة متنوعة من المحاصيل في منشآت داخلية لا تتوفر فيها أشعة الشمس الطبيعية، تُستخدم مصابيح LED لنمو النباتات لتسريع نموها وتعزيز نموها الصحي. سواء كنت تزرع الخضراوات أو الفواكه في الداخل، تُكمل مصابيح LED لنمو النباتات الضوء الطبيعي، وتُعزز طيف الضوء، وتزيد من شدته دون إضافة حرارة إضافية.

بالإضافة إلى ذلك، تُحسّن إضاءة LED السطوع بفعالية مع تقليل استهلاك الطاقة. اختيار مصابيح مناسبة لنمو الخضراوات الورقية يُساعد المزارعين على زيادة إنتاجية وحدة المساحة، مع مراعاة الخصائص الفريدة للمحاصيل، مثل تحسين المذاق، وتعزيز القيمة الغذائية، وإطالة مدة صلاحيتها. تختلف وحدات الإضاءة باختلاف أطيافها ومستويات شدتها، مما يؤثر على نمو الخضراوات الورقية وتطورها. عمومًا، تُعدّ مصابيح النباتات التي تجمع بين الضوء الأزرق والأحمر هي الأنسب.

يُنصح باستخدام نسبة ضوء أحمر إلى أزرق 4:1 لمعظم الخضراوات الورقية خلال مرحلة النمو الخضري (فترة نمو الساق والأوراق). تُوازن هذه النسبة بين التأثير الترويجي للضوء الأحمر على عملية التمثيل الضوئي والميزة التنظيمية للضوء الأزرق على شكل الأوراق. على سبيل المثال، يُمكن للخضراوات الورقية الشائعة، مثل الخس والسبانخ، تحقيق تراكم فعال للكربوهيدرات ونمو مُتناسق للساق والأوراق بهذه النسبة.

يجب تعديل نسبة الضوء الأحمر إلى الأزرق لزراعة الخضروات الورقية الداخلية بشكل ديناميكي وفقًا لمرحلة الزراعة:

1. مخطط التحكم القائم على المرحلة

مرحلة الشتلات

مرحلة هيمنة الضوء الأزرق: استخدم نسبة ضوء أحمر إلى أزرق تتراوح بين 3:1 و5:1. زيادة نسبة الضوء الأزرق إلى 30%-50% تُعزز نمو الجذور وتمايز الأوراق، وتمنع الاستطالة المفرطة للساق، وتُحسّن بشكل ملحوظ قوة الشتلات.

مرحلة النمو السريع

مرحلة تعزيز الضوء الأحمر: اضبط نسبة الضوء الأحمر إلى الأزرق تدريجيًا إلى 4:1-5:1. تُسرّع زيادة نسبة الضوء الأحمر (630-660 نانومتر) معدلات التمثيل الضوئي. وعند دمجها مع شدة 200-300 ميكرومول/م²/ثانية، يُمكن أن تزيد معدلات النمو اليومية بأكثر من 30%.

مرحلة ما قبل الحصاد

‌تكملة الضوء الأحمر البعيد‌: مع الحفاظ على الطيف الأساسي 4:1، يمكن إضافة كمية صغيرة من الضوء الأحمر البعيد (720-740 نانومتر).

لتعزيز توسع الأوراق واستطالة الخلايا، مما يعزز وزن الخضروات الورقية الطازجة وقابليتها للتسويق.

2. تعديلات المتطلبات الخاصة‌

أصناف متعددة الحصاد (على سبيل المثال، الثوم المعمر، السبانخ المائية):حافظ على نسبة 4:1 دون تغيير لتجنب استنزاف العناصر الغذائية.

أصناف عالية الكلوروفيل (على سبيل المثال، الكرنب):زيادة نسبة الضوء الأزرق إلى 25% -30% لتعزيز تخليق الصبغة.

ملحوظة:في التطبيقات العملية، يوصى باستخدام مصابيح LED للنباتات ذات الأطياف القابلة للتعديل وإجراء تعديلات دقيقة بناءً على الأصناف والبيئات الزراعية المحددة باستخدام المؤشرات المورفولوجية مثل سمك الأوراق وصلابة الساق.

تختلف احتياجات الخضراوات المختلفة من الضوء الأزرق في مراحل نموها المختلفة، تمامًا كما هو الحال مع تفضيلات الإنسان للطعام. على سبيل المثال، تحتاج الخضراوات الورقية إلى ضوء أزرق مرتفع نسبيًا طوال دورة نموها. يعزز الضوء الأزرق نمو الأوراق، مما يجعلها أكثر خضرة وكثافة، مثل الخس والسبانخ، حيث ينتج عن الضوء الأزرق الكافي أوراق أوسع وملمس طري. بالنسبة للخضراوات المثمرة مثل الفلفل الحار والطماطم، يلعب الضوء الأحمر دورًا حاسمًا أثناء الإزهار والإثمار، حيث يحفز تمايز براعم الزهور ويحسن عقد الثمار، مما ينتج عنه ثمار أكبر وأكثر امتلاءً. عند شراء مصابيح النمو، من الضروري التحقق من المعلمات الطيفية للمنتج واختيار طراز يمكنه تعديل النسبة الطيفية بمرونة لتتناسب مع متطلبات النمو الخاصة بخضراواتك.

ما الذي يجب مراعاته عند استخدام أضواء النمو الداخلية؟

1. التحكم في مدة وشدة التعرض للضوء

تُقاس شدة الضوء (PPFD) بوحدة ميكرومول/م² ثانية، وهي مؤشر رئيسي لأداء مصابيح النمو. تتطلب الخضراوات الورقية تعرضًا كافيًا للضوء، إلا أن شدة الضوء المفرطة أو التعرض المطول للضوء قد يؤثر سلبًا على نموها.

بشكل عام، يجب ضبط التعرض اليومي للضوء لمدة تتراوح بين ١٠ و١٢ ساعة. خلال مرحلة الإزهار، تكون النباتات أكثر حساسية، ويكفي استخدام شدة إضاءة تتراوح بين ٨٠ و١٥٠ ميكرومول/م² ثانية. توفر هذه الشدة رعاية لطيفة، مما يساعد الشتلات على النمو بقوة. مع دخول الخضراوات مرحلة النمو السريع، يزداد احتياجها لشدة الضوء تدريجيًا، حيث تحتاج إلى ما يقارب ٢٠٠-٤٠٠ ميكرومول/م² ثانية من شدة الضوء لتلبية احتياجاتها من التمثيل الضوئي وتوفير الطاقة الكافية لنمو النبات السريع. خلال مرحلتي الإزهار والإثمار، قد تتطلب بعض الخضراوات شدة إضاءة تتجاوز ٥٠٠ ميكرومول/م² ثانية لتعزيز نمو الثمار.

لذلك، من الضروري اختيار مصابيح النمو ذات نطاقات شدة الضوء القابلة للتعديل والتي تلبي متطلبات مرحلة نمو الخضروات.

الملحق عبارة عن جدول لأوقات الإضاءة الموصى بها للخضروات الشائعة، مقدم للرجوع إليه:

اسم	وقت الإضاءة	تأثير
خَسّ	10-12	يعمل على تعزيز نمو الساق والأوراق، والحصول على أوراق أكثر سمكًا.
سبانخ	10-12	يعمل على تعزيز نمو الساق والأوراق، مما يجعل الأوراق أكثر طراوة وخضرة.
الملفوف الصيني	12-14	يزيد الطول ويزيد عدد الأوراق ويمنع ظهور البياض الدقيقي.
الطماطم	11-13	يمنع تشوه الثمار ويعزز النضج المبكر.
خيار	8-10	يعمل على تعزيز الإزهار والإثمار المبكر، مما يؤدي إلى الحصاد المبكر والعائدات العالية.
الباذنجان	10-13	يعمل على تعزيز نمو النبات، ويعزز الإزهار المبكر، ويزيد من المحصول.
الفلفل الأخضر	10-12	يعزز نمو النباتات ويمنع تساقط الأزهار والفواكه.
بطيخ	10-12	يعمل على تعزيز الإزهار ويزيد من إنتاج الثمار وجودتها.
البطيخ المر	8-10	يعمل على تعزيز الإزهار والإثمار المبكر، وينتج ثمارًا جذابة.
البطاطس	10-12	يعمل على تعزيز نمو النباتات، ويعزز عملية التمثيل الضوئي، وينتج ثمارًا أكبر حجمًا.

2. التحكم في إمدادات المغذيات والمياه

بينما تُوفر إضاءة النباتات الضوء، فإن توفير المغذيات والماء لا يقل أهمية. عند زراعة الخس، من الضروري توفير كمية مناسبة من محلول المغذيات والماء لضمان نموه وتطوره. يُعزز التسميد بالأسمدة النيتروجينية (مثل سماد فول الصويا) تكوين الكلوروفيل، ويجب إضافة المغنيسيوم بانتظام، باعتباره مكونًا أساسيًا للكلوروفيل.

بالإضافة إلى ذلك، يُمكن أن يُحسّن إضافة قشور الجوز المُتعفّنة جيدًا (مثل قشور بذور دوار الشمس) إلى التربة التهويةَ ويزيد من قدرة الجذور على امتصاص الماء. كما يجب تطبيق التهوية وتنظيم الغازات (زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون) مع ضبط درجة الحرارة والرطوبة (50-70% رطوبة نسبية) لمنع ارتفاع درجات الحرارة والرطوبة من التسبب في الأمراض.

3. ارتفاع التركيب والتجانس

تختلف مستويات الطاقة لمصابيح النباتات المختلفة، مما يؤدي إلى اختلاف شدة الإضاءة. عند اختيار مصباح، ضع في اعتبارك ارتفاع التركيب. توفر المصابيح التكميلية عالية الطاقة شدة إضاءة عالية نسبيًا.

بشكل عام، كلما اقترب مصدر الضوء من النبات، زادت كثافة تدفق الفوتون الضوئي (PPFD)، مما يسمح للنبات بتلقي ضوء أكثر فعالية. ومع ذلك، كلما زادت المسافة عن مصدر الضوء، وتوسعت المنطقة المُضاءة، انخفضت شدة الضوء. تختلف إضاءة النباتات غير المصممة بصريًا بشكل كبير في الإضاءة المركزية والحواف، مما يؤدي بسهولة إلى إضاءة تكميلية غير متساوية وهدر ضوئي.

باختصار، يمكن لإضاءة النباتات توفير إضاءة وظروف بيئية مثالية لزراعة الخضراوات الورقية، مما يُسرّع معدلات النمو ويُحسّن نتائجها. تتطلب هذه العملية تحكمًا دقيقًا في مدة الإضاءة وشدتها، بالإضافة إلى إدارة دقيقة لإمدادات المغذيات والمياه.

سأماري

منذ سنوات عديدة، كرست SignliteLED جهودها للبحث والتطوير مصابيح النمو LED لنمو النباتات. مصابيح النمو LED من SignliteLED مناسبة لمختلف المحاصيل، مثل القنب والخضراوات والأعشاب والفواكه والزهور الصالحة للأكل، مما يجعلها مثالية لزراعة الخضراوات في البيوت البلاستيكية وغيرها من المجالات ذات الصلة.

صُمم مصباح SignliteLED T8 خصيصًا للزراعة الداخلية، ويتميز بوضع إضاءة هجين يجمع بين ضوء النهار كامل الطيف والإضاءة التكميلية. يدمج هذا التصميم الضوء الأحمر والأزرق ضمن الطيف الكامل. يُلبي هذا التصميم احتياجات النباتات من الإضاءة كاملة الطيف في جميع مراحل نموها، مع دمج خاصية التعتيم، مما يُتيح تحكمًا دقيقًا في مستويات إنتاج الضوء الكمي خلال مراحل النمو المختلفة، مما يُعزز نمو النباتات السريع. بفضل قدرته على تنظيم الطيف، ومتانته، وفعاليته من حيث التكلفة، يُعد خيارًا مثاليًا للزراعة الداخلية التي تُوازن بين الأداء والكفاءة من حيث التكلفة. للاستفسارات أو لمزيد من المعلومات، يُرجى التواصل مع فريق المبيعات.