Ánh sáng là yếu tố cần thiết trong việc trồng cây trong nhà kính. Tốc độ tăng trưởng và thời gian cây duy trì hoạt động phụ thuộc vào lượng ánh sáng mà cây nhận được. Năng lượng ánh sáng được sử dụng trong quá trình quang hợp, quá trình trao đổi chất cơ bản nhất của thực vật. 

Khi xác định ảnh hưởng của ánh sáng đối với sự phát triển của cây, có ba khía cạnh khác nhau của ánh sáng cần được xem xét: chất lượng, cường độ và độ dài của ngày (quang kỳ). Cả ba đặc điểm này của ánh sáng đều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lương thực, mặc dù theo những cách khác nhau và ở mức độ khác nhau.

 Chất lượng ánh sáng mô tả bước sóng (màu sắc) của ánh sáng. Màu đỏ và màu xanh có tác động lớn nhất đến sự phát triển của thực vật. Ánh sáng xanh lá cây kém hiệu quả nhất (sự phản xạ của ánh sáng xanh lá cây mang lại màu xanh lục cho thực vật). Ánh sáng xanh chủ yếu chịu trách nhiệm cho sự phát triển của lá sinh dưỡng. Đèn đỏ, khi kết hợp với ánh sáng xanh sẽ kích thích ra hoa.

 Cường độ ánh sáng là tổng lượng ánh sáng cung cấp cho cây để cây quang hợp; cho đến một thời điểm lượng ánh sáng càng cao thì cây càng có thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn trong quá trình quang hợp. 

Thời lượng ánh sáng (nghĩa là quang kỳ) rất quan trọng vì tỷ lệ giữa ánh sáng và bóng tối mỗi ngày kiểm soát các quá trình như ra hoa và hình thức phát triển ở nhiều loại cây. 

Trong nhà kính thương mại, kế hoạch có thể được sử dụng để giúp quản lý hợp lý mức độ ánh sáng suốt cả ngày và theo mùa. Một số lý do chính khiến nhà kính  kiểm soát mức độ ánh sáng bao gồm quản lý nhiệt độ và tưới tiêu, kiểm soát quang kỳ, giảm thiểu căng thẳng cho cây trồng và tối ưu hóa quá trình quang hợp. Một số công nghệ chiếu sáng bao gồm, bóng đèn sợi đốt, bóng đèn sợi đốt halogen, đèn huỳnh quang.

Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục

Chất lượng ánh sáng

Chất lượng ánh sáng (Light quality) tức là thành phần của ánh sáng cũng như bước sóng (màu sắc) có hiệu quả trong quá trình quang hợp và các quá trình sinh trưởng khác của thực vật. Các bước sóng của ánh sáng thường được biểu thị bằng nanomet (nm). Các bước sóng nhìn thấy được của ánh sáng nằm trong khoảng từ 390 nm đến 760 nm, đây chỉ là một phần nhỏ trong toàn bộ quang phổ điện từ của bức xạ mặt trời.

 Ánh sáng nhìn thấy gần tương ứng với bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) từ khoảng 400 đến 700 nm. PAR đo cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp; nghĩa là phần quang phổ tạo nên màu sắc của cầu vồng đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. PAR là một cách chính xác hơn nhiều để đo cường độ ánh sáng vì nó xử lý phần quang phổ “điều khiển” quá trình quang hợp. Khoảng một nửa năng lượng đến từ mặt trời nằm trong dải sóng quang hợp. Lượng năng lượng còn lại có bước sóng ngắn hơn (chẳng hạn như tia UV) hoặc bước sóng dài hơn (chẳng hạn như bức xạ hồng ngoại).

 Các bước sóng khác nhau được sử dụng cho các chức năng cụ thể của thực vật, nhưng tất cả các bước sóng trong phạm vi này đều được hấp thụ với lượng khác nhau. Liên quan đến quá trình quang hợp, cho đến nay, ánh sáng đỏ và xanh lam là hai màu quan trọng nhất liên quan đến sự phát triển của thực

ánh sáng trong nhà kính
ánh sáng trong nhà kính

Ánh sáng xanh

Các bước sóng xanh quan trọng nhất là từ 430 đến 450 nm. Phần quang phổ này còn được gọi là ánh sáng mát. Những bước sóng này khuyến khích sự phát triển của thực vật và lá thông qua sự phát triển mạnh mẽ của rễ và quá trình quang hợp mạnh mẽ nhất.

Ánh sáng đỏ

Bước sóng dài hơn của ánh sáng có màu đỏ. Các bước sóng quan trọng nhất trong quang phổ đỏ là từ 600 đến 700 nm. Những bước sóng này khuyến khích sự phát triển của thân, sự hình thành củ và củ, ra hoa và tạo quả cũng như sản xuất chất diệp lục. Nó cũng giúp tăng đường kính thân và thúc đẩy phân nhánh.

Ánh sáng đỏ xa

Dải sóng này (700 đến 800 nm) không được coi là hoạt động quang hợp, nhưng màu đỏ xa có ảnh hưởng đến sự phát triển. Các cây trồng dưới tán cây (chẳng hạn như dưới các giỏ treo) hoặc các lá phía dưới của các cây trồng cách nhau gần nhận được tỷ lệ bức xạ đỏ xa lớn hơn so với bức xạ đỏ. Thực vật cảm nhận được quá trình lọc ánh sáng này và để đáp lại, thường kéo dài ra trong nỗ lực thu nhận ánh sáng có sẵn. Hiện tượng này được gọi là “phản ứng tránh bóng râm”. 

Ánh sáng xanh và vàng

Một số ánh sáng xanh lục (500 đến 570 nm) và vàng (570 đến 600 nm) chiếu tới cây bị phản xạ, tạo cho cây có màu xanh lục.

Phân phối ánh sáng từ các nguồn sáng chung

Đèn natri cao áp (HPS: High-pressure sodium) cung cấp ánh sáng có phổ đầy đủ, chúng dường như là nằm giữa các bước sóng trung bình (lục, vàng) và ánh sáng đỏ/đỏ xa. Ánh sáng này có màu hơi vàng. 

Đèn halogen kim loại (MH: Metal halide) cũng cung cấp ánh sáng toàn quang phổ, nhưng nhiều hơn, xanh lam và ít đỏ hơn và đỏ xa hơn so với HPS. Tỷ lệ ánh sáng xanh đậm hơn này có xu hướng làm giảm sự kéo dài của thân và ảnh hưởng đến quá trình sản xuất các hợp chất thứ cấp (ví dụ: cải thiện quá trình sản xuất anthocyanin cho màu sắc của lá). Ánh sáng từ các thiết bị MH có màu xanh lam hơn.

637afec84dadb Geotag ktdv
ánh sáng trong nhà kính

Chiếu sáng toàn phổ so với chiếu sáng một phần

Trong các nhà kính thương mại, chiếu sáng định kỳ và chiếu sáng bổ sung là hai chiến lược được sử dụng để đáp ứng tốt hơn nhu cầu phát triển của cây trồng suốt cả ngày, chu kỳ phát triển và theo mùa. Tùy thuộc vào mùa và các đặc điểm riêng của hoạt động nhà kính, có thể sử dụng ánh sáng toàn phổ hoặc một phần quang phổ để đáp ứng các yêu cầu của nhà kính về ánh sáng bổ sung hoặc ánh sáng định kỳ khi thiếu một trong hai hoặc cả hai.

Cường độ sáng

Cường độ ánh sáng (Light Intensity) hay lượng ánh sáng có nghĩa là tổng lượng ánh sáng mà thực vật nhận được. Cường độ ánh sáng thúc đẩy quá trình quang hợp, do đó, tạo ra carbohydrate. Chúng đóng vai trò là khối xây dựng cho sự phát triển của thực vật. Ngược lại với chất lượng ánh sáng, mô tả cường độ ánh sáng không xét đến bước sóng hoặc màu sắc.

 Cường độ ánh sáng có thể thay đổi theo thời gian trong ngày, mùa, vị trí địa lý, khoảng cách từ xích đạo và thời tiết. Nó tăng dần từ lúc mặt trời mọc đến giữa ngày rồi giảm dần về phía mặt trời lặn; nó cao vào mùa hè, vừa phải vào mùa xuân và mùa thu, và thấp vào mùa đông. Cường độ cực đại xảy ra ở xích đạo, và giảm dần khi tăng khoảng cách từ xích đạo đến cực nam và cực bắc. Tùy thuộc vào thời gian cụ thể trong năm, khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi; nó gần nhất vào tháng Giêng và xa nhất vào đầu tháng Bảy. Điều này gây ra một sự thay đổi nhỏ về lượng ánh sáng và nhiệt mà trái đất nhận được.

cảm biến lượng tử ánh sáng
cảm biến lượng tử ánh sáng

Đo chân nến và ánh sáng Lux

Chân nến (fc) và lux (LUX) đều là các loại đơn vị đo ánh sáng trắc quang. Mặc dù các đơn vị này, đặc biệt là fc, là một số đơn vị được sử dụng phổ biến nhất để đo ánh sáng trong nhà kính, nhưng chúng thiên về đo ánh sáng. Màu xanh lam (400 đến 500 nanomet) và đỏ (600 đến 700 nm) trong phép đo. Do đó, việc sử dụng đèn chân nến hoặc máy đo LUX sẽ gây ra một số lỗi khi người ta chỉ quan tâm đến việc đo lượng ánh sáng có sẵn cho thực vật để quang hợp. Chính vì lý do này mà việc sử dụng các máy đo này không được khuyến nghị khi đánh giá môi trường ánh sáng cho nhà kính.

Phép đo ánh sáng lượng tử

Các phép đo ánh sáng lượng tử (Quantum light measurements) đo lượng bức xạ hoạt động quang hợp PAR (photosynthetically active radiation), là ánh sáng trong khoảng từ 400 đến 700 nanomet (nm). Ánh sáng trong phạm vi này hiệu quả nhất cho quá trình quang hợp, đó là lý do tại sao người nông dân sử dụng các thiết bị định lượng ánh sáng được sử dụng cho sự phát triển của thực vật chứ không phải mắt người. 

Có hai cách khác nhau để đo ánh sáng lượng tử: tức thời hoặc tích lũy. Ánh sáng được định lượng bằng micromol trên mét vuông trên giây (µmol/m–2/s–1) của PAR khi đo ánh sáng tức thời.

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến sự phát triển của thực vật

Dưới cường độ ánh sáng tối thiểu, cây sẽ giảm xuống dưới điểm bù. Điểm bù là điểm trao đổi chất mà tại đó tốc độ quang hợp và hô hấp bằng nhau nên lá không thu được hoặc không bị mất chất khô. 

Điểm bù ánh sáng khác nhau đối với các loại cây khác nhau thuộc các loài và chi khác nhau. Nó thấp đối với những cây thường mọc trong bóng râm và cao đối với những cây thường cần ánh sáng mặt trời đầy đủ. Khi cường độ ánh sáng quá thấp, cây phát triển thân dài.

Yêu cầu về ánh sáng đối với cây trồng

Cây non cần ít ánh sáng hơn cây già. Cây con có thể được bắt đầu phát triển dưới ánh sáng tự nhiên ở mức độ thấp hoặc ánh sáng nhân tạo. Rất nhanh sau khi cây con nảy mầm và thậm chí trước khi chiếc lá thật đầu tiên xuất hiện, cây bắt đầu phản ứng với mức độ ánh sáng. 

Khi cây phát triển và tăng số lượng lá, nhu cầu về ánh sáng tăng lên. Một phần của điều này có lẽ là kết quả của việc các lá mới hơn trên cây có xu hướng che bóng các lá già hơn ở các tầng thấp hơn.

Độ dài trong ngày (Photoperiod)

Ngoài chất lượng ánh sáng và cường độ ánh sáng, độ dài của ngày (quang kỳ) có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của một số loại cây trồng. Quan trọng nhất, quang kỳ có thể ảnh hưởng đến sự ra hoa.

 Các quá trình sinh trưởng và phát triển khác của thực vật bị ảnh hưởng bởi quang kỳ bao gồm sinh trưởng sinh dưỡng, kéo dài gióng, thân, sự hình thành củ, thân rễ và củ, biểu hiện giới tính, sự hình thành các sắc tố như anthocyanin, số lượng và kích thước của các nốt sần ở rễ, đậu trái, rụng lá và ngủ đông. 

Chu kỳ sáng (Photoperiod) tức là khoảng thời gian trong 24 giờ mà thực vật tiếp xúc với ánh sáng. Ví dụ, quang kỳ 12 giờ bao gồm 12 giờ sáng và 12 giờ bóng tối, trong khi quang kỳ 8 giờ bao gồm 8 giờ sáng và 16 giờ bóng tối. Thời lượng của ánh sáng ban ngày được định nghĩa là khoảng thời gian giữa mặt trời mọc và mặt trời lặn. 

Trong điều kiện tự nhiên, thời lượng của ánh sáng ban ngày thay đổi trên bề mặt trái đất và phụ thuộc vào mùa và vĩ độ. Ở vùng ôn đới, nơi trồng cây trong nhà kính, độ dài ngày thay đổi theo mùa. Mặc dù chúng ta đề cập đến quang kỳ khi thảo luận về sự phát triển của thực vật, nhưng thực ra đó là khoảng thời gian bóng tối không bị gián đoạn kiểm soát phản ứng của thực vật đối với độ dài của ngày, chứ không phải độ dài của chu kỳ ánh sáng. 

Khoảng thời gian tối tự nhiên có thể được kéo dài (để tạo ra một ngày ngắn hơn), rút ​​ngắn hoặc gián đoạn bằng cách cung cấp ánh sáng (để tạo ra một ngày dài hơn) để quản lý các phản ứng quang kỳ của thực vật như ra hoa. 

ánh sáng trong nhà kính -quang kỳ
Độ dài ngày -quang kỳ

Phản ứng của thực vật đối với chu kỳ sáng

Tùy thuộc vào phản ứng của chúng với độ dài ngày, thực vật được phân loại thành thực vật dài ngày (LDP :long-day plants), thực vật ngắn ngày (SDP:short-day plants) hoặc thực vật trung tính trong ngày (DNP: day-neutral plants). 

LDP và SDP áp dụng cho các loại cây trồng nhạy cảm với quang kỳ trong khi DNP không nhạy cảm, nghĩa là chúng không biểu hiện quang kỳ. Cây dài ngày chỉ ra hoa nếu độ dài ngày dài hơn số giờ tới hạn. Đối với nhiều loại cây trồng dài ngày (LD), ngày dài xảy ra khi quang kỳ ít nhất là 14 đến 16 giờ. Nói chính xác hơn, những cây này ra hoa khi độ dài của thời kỳ tối ngắn hơn từ 8 đến 10 giờ.

Tạo ngày ngắn nhân tạo

Khi độ dài ngày tự nhiên dài, chỉ có một cách duy nhất để tạo ra quang kỳ ngắn trong nhà kính và đó là sử dụng vật liệu mờ đục không cho ánh sáng xuyên qua, thường được gọi là “vải đen” hoặc “lưới che nắng”. vải.” Nhiều người trồng sử dụng vải đen để cung cấp ngắn ngày để kích thích ra hoa trạng nguyên, hoa cúc và các loại cây ngắn ngày khác.

 Ngoài ra, ngày ngắn có thể được mong muốn khi người ta muốn trì hoãn hoặc ngăn chặn sự ra hoa của cây dài ngày.

Hoạt động của rèm vải đen

Tấm vải đen có thể được dùng thủ công kéo phủ lên cây vào một thời điểm xác định vào buổi chiều (thường là sau ngày làm việc) để cắt bớt độ dài ngày tự nhiên hoặc hệ thống rèm chắn sáng tự động có thể được sử dụng để bao bọc các băng ghế riêng lẻ hoặc toàn bộ nhà kính. Những người trồng trọt lớn hơn sử dụng bóng râm chạy bằng điện.

Vật liệu rèm chắn sáng

Vật liệu rèm chắn sáng bao gồm màng polyetylen, polyester dệt kim và vải tổng hợp trong đó tất cả các dải đều được tráng nhôm hoặc mờ đục. Hầu hết các vật liệu chắn sáng đều cố gắng giảm sự tích tụ nhiệt khi hệ thống rèm được che phủ để kiểm soát độ dài ngày vào mùa hè. Màng Poly đen trắng là một màng polyetylen được ép đùn cùng với đầu phát màu trắng để phản chiếu ánh sáng và lớp dưới cùng màu đen để tạo độ mờ.

Quy định nhiệt độ nhà kính

Áp dụng các phương pháp tạo SD nhân tạo trong thời tiết ấm áp có thể dẫn đến chậm nhiệt. Độ trễ nhiệt có thể phát sinh khi nhiệt độ quá cao dưới vật liệu chắn sáng. Điều này thường xảy ra vào cuối mùa xuân, mùa hè và đầu mùa thu. Nhiệt độ cao (vượt quá 85 độ F, 29 độ C) trong thời gian dài có thể làm chậm hoặc ức chế hoàn toàn quá trình ra hoa và/hoặc phát triển ở một số loại cây trồng trong nhà kính.

Tạo ra những ngày dài nhân tạo

Trong điều kiện ngày ngắn tự nhiên, ngày dài có thể được tạo ra do chiếu sáng vào cuối ngày, gọi là hiện tượng kéo dài ngày (DE); bằng cách chiếu sáng vào lúc nửa đêm, được gọi là gián đoạn ban đêm (NI) hoặc bằng cách chiếu sáng định kỳ gián đoạn, được gọi là chiếu sáng theo chu kỳ. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm, nhưng nhìn chung, chúng đều có hiệu quả tương tự nhau. Cả hai phương pháp đều yêu cầu bạn cung cấp ít nhất 10 foot-candle (fc) hoặc 1 đến 2 μmol/m−2/s−1 ánh sáng khi đo ở trong nhà kính.

Gia hạn ngày

Chiếu sáng kéo dài ngày (DE) là phương pháp cung cấp ánh sáng để kéo dài thời gian của ngày tự nhiên. Khoảng thời gian bạn thắp sáng sẽ phụ thuộc vào khoảng thời gian bóng tối mà cây yêu cầu và độ dài ngày tự nhiên.

Gián đoạn ban đêm

Khi quang kỳ tự nhiên ngắn, chiếu sáng gián đoạn ban đêm (chiếu sáng mở rộng ban đêm) được sử dụng để thúc đẩy sự ra hoa ở cây ngày dài và ngăn sự ra hoa ở cây ngày ngắn. Chiếu sáng gián đoạn ban đêm (NI) là phương pháp cung cấp ánh sáng cường độ thấp cho cây trồng vào lúc nửa đêm.

chiếu sáng theo chu kỳ

Chiếu sáng định kỳ theo chu kỳ hoặc gián đoạn là một giải pháp thay thế cho các chiến lược chiếu sáng ngày dài đã thảo luận ở trên. Kỹ thuật này sử dụng một loạt các chu kỳ sáng và tối xen kẽ ngắn để thay thế cho một lần ngắt sáng liên tục. Đó là việc sử dụng ánh sáng định kỳ vào nửa đêm, khi đèn bật trong 10 phút và tắt trong 20 phút trong khoảng thời gian bốn giờ. Nói chung, cây cần nhận ít nhất 10 fc (~2 μmol/m−2/s−1 PPFD) trong tối thiểu 5 phút mỗi nửa giờ.

Tùy chọn ánh sáng để kiểm soát chu kỳ sáng

Bóng đèn sợi đốt

Bóng đèn sợi đốt (INC) thường được sử dụng trong nhà kính để cung cấp ánh sáng DE và/hoặc NI. Bóng đèn sợi đốt có thể được sử dụng để chiếu sáng theo chu kỳ, vì việc bật và tắt thường xuyên sẽ không ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn hoặc tuổi thọ của vật cố định. Bóng đèn sợi đốt có dải bước sóng rộng nhưng ít ánh sáng xanh, tỏa nhiệt lớn và không hiệu quả về năng lượng.

ánh sáng trong nhà kính-đèn sợi đốt
ánh sáng trong nhà kính-đèn sợi đốt

Đèn huỳnh quang compact

Đèn huỳnh quang compact (CFL) cũng có thể được sử dụng. Bóng đèn CFL thường được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với bóng đèn sợi đốt sợi đốt hoặc halogen để kéo dài độ dài ngày ở một số loại cây trồng quang kỳ.

Đèn phóng điện cường độ cao

Đèn phóng điện cường độ cao (HID), chẳng hạn như đèn halogen kim loại và đèn natri cao áp (HPS), cũng có thể được sử dụng hiệu quả. Có một số cách sử dụng các loại đèn này để cung cấp ánh sáng DE và NI.

Điốt phát sáng

Đi-ốt phát quang (đèn LED) là một nguồn sáng mới nổi với các ứng dụng thực vật đầy hứa hẹn, bao gồm cả quy định ra hoa. Tuổi thọ dài, hiệu quả năng lượng và khả năng nhắm mục tiêu các bước sóng ánh sáng cụ thể khiến chúng trở thành một lựa chọn khả thi để quản lý quang kỳ.

Chiếu sáng bổ sung so cho chu kỳ sáng

Trong các nhà kính thương mại, chiếu sáng định kỳ và chiếu sáng bổ sung là hai chiến lược được sử dụng để đáp ứng tốt hơn nhu cầu phát triển của cây trồng suốt cả ngày, chu kỳ phát triển và theo mùa. Nói chung, nếu có nhu cầu kéo dài thời gian chiếu sáng ban ngày hoặc tăng DLI để cải thiện hoặc tăng tốc độ phát triển của cây, thì ánh sáng bổ sung có lẽ là giải pháp tốt nhất. Hệ thống chiếu sáng bổ sung thường được sử dụng khi mức độ ánh sáng ban ngày xung quanh thấp đến mức năng suất giảm đáng kể (ví dụ: trong mùa đông, vào sáng sớm hoặc chiều tối và trong những ngày nhiều mây).

Carbon Dioxide và ánh sáng bổ sung

Để quang hợp, thực vật cần cả ánh sáng (PAR) và carbon dioxide. Cả hai cần phải có đủ số lượng để một trong hai không trở thành yếu tố hạn chế (nếu có đủ ánh sáng nhưng không đủ carbon dioxide, carbon dioxide sẽ trở thành yếu tố hạn chế và ngược lại). Do đó, khi sử dụng ánh sáng bổ sung để tăng năng suất cây trồng, điều quan trọng là phải duy trì nồng độ carbon dioxide đủ cao bên trong nhà kính.

Tích hợp ánh sáng hàng ngày

Mặc dù cường độ ánh sáng rất quan trọng nhưng tích phân ánh sáng hàng ngày (DLI) là một phương tiện hiệu quả khác để theo dõi ánh sáng quang hợp trong nhà kính. Cường độ ánh sáng là một ảnh chụp tức thời trong suốt cả ngày trong nhà kính, nó có thể thay đổi theo thời gian trong ngày, vị trí của mặt trời trên bầu trời và mây che phủ. Do đó, lượng ánh sáng quang hợp tích lũy mà cây trồng nhận được trong ngày có thể là một cách hiệu quả hơn để đo lường và quản lý ánh sáng trong nhà kính. 

DLI là lượng ánh sáng có thể sử dụng (được biểu thị bằng PAR hoặc bức xạ hoạt động quang hợp) mà cây trồng nhận được bên trong nhà kính dưới dạng một hàm của cường độ ánh sáng (ánh sáng tức thời: μmol/m-2/s-1) trong khoảng thời gian 24 giờ (1 ngày). Đơn vị DLI phổ biến là Mol ánh sáng trên một mét vuông mỗi ngày (mol/m-2/d-1) hoặc như chúng tôi sẽ mô tả ở đây, “moles/day”). Nó là sự kết hợp của không chỉ cường độ ánh sáng thay đổi trong ngày mà còn cả thời lượng của chu kỳ ánh sáng. Ví dụ, một ngày u ám với thời lượng ngày dài là 20 giờ thực sự có thể cung cấp tổng lượng ánh sáng tương tự như một ngày ngắn 10 giờ với ánh sáng mặt trời chói chang và gay gắt.

Yêu cầu tích hợp ánh sáng hàng ngày đối với cây trồng trong nhà kính

DLI có tác động đáng kể đến một số biến số của thực vật, bao gồm sự phát triển của rễ và chồi, độ dày của thân, chiều cao cây, phân nhánh, số lượng hoa và thời điểm ra hoa. Tất cả những yếu tố này có tác động lớn đến sản lượng và chất lượng cây trồng nói chung. Để nhân giống cây con và nhiều cành giâm non, nên sử dụng DLI thấp từ 6 đến 8 mol/m-2/ngày, nên tăng lên 10 đến 12 mol/m-2/ngày đối với những cây cấy già hơn, cây ra hoa hàng năm và cây thân thảo nhỏ. Nhiều cây cảnh và cây cảnh trong nhà ưa bóng râm yêu cầu DLI tương đối thấp.

Ảnh hưởng của tích phân ánh sáng hàng ngày thấp

Ánh sáng yếu có một số tác động tiêu cực đối với nhiều loại cây trồng, trong đó đáng kể nhất là tăng trưởng chậm và mức sản xuất thấp hơn. Tuy nhiên, DLI thấp đối với cây nho ưa sáng như cà chua cũng hạn chế chất lượng quả về hàm lượng đường, trọng lượng quả và hương vị.

Xác định tích phân ánh sáng hàng ngày trong nhà kính

Có ba cách để tính toán DLI trong nhà kính: (1) cảm biến lượng tử, (2) máy đo foot-candle và (3) bản đồ DLI.

cảm biến lượng tử

Cảm biến ánh sáng lượng tử sẽ đo ánh sáng được sử dụng cho quá trình quang hợp hoặc bức xạ hoạt động quang hợp (PAR). Cảm biến lượng tử đo ánh sáng tức thời, được báo cáo bằng micromol (μmol) trên mét vuông (m-2) trên giây (s-1) hoặc: μmol/m-2/s-1 của PAR, cho phép tính tổng thành mol/m -2/d-1 hoặc Mol/ngày. Từ thông tin này, người trồng trọt có thể tính toán DLI. Nhiều nhà trồng trọt trong nhà kính sử dụng các hệ thống tự động có cảm biến lượng tử được kết nối với bộ ghi dữ liệu.

Vị trí của các cảm biến ánh sáng cố định phải tính đến bất kỳ hiệu ứng che bóng tiềm ẩn nào không điển hình hoặc đại diện cho khu vực đo mục tiêu. Cột điện, thành phần mái nhà, máng xối và tán cây trồng đang phát triển có thể tạo ra bóng râm không đại diện trên các cảm biến cố định. Phải cẩn thận để đảm bảo rằng không có vật cản tạm thời nào xảy ra do sự thay đổi hàng ngày và theo mùa của góc mặt trời. Việc hiệu chuẩn cảm biến ánh sáng trôi dần theo thời gian và thường theo cách không thể đoán trước.

Máy đo chân nến

Nhiều người trồng trọt trong nhà kính ở Mỹ sử dụng máy đo chân nến. DLI được tính bằng cách tính tổng tất cả các giá trị đo được thực hiện trong ngày và nhân giá trị này với số theo khoảng thời gian giữa mỗi lần đo. Để tính ra DLI gần đúng bên trong nhà kính, chỉ dưới ánh sáng tự nhiên (không bao gồm ánh sáng từ bất kỳ đèn HID hoặc đèn LED nào) bằng cách sử dụng đồng hồ đo chân nến, có thể sử dụng quy trình sau.

Bản đồ DLI

DLI tại địa điểm của bạn cũng có thể được ước tính bằng bản đồ DLI (Xem Hình 7.2) được phát triển bởi Jim Faust tại Đại học Clemson. Faust đã xác định DLI trung bình ngoài trời trong mỗi tháng cho Hoa Kỳ tiếp giáp. Người trồng trọt có thể sử dụng bản đồ để ước tính DLI được cung cấp cho cây trồng của họ dựa trên tỷ lệ truyền ánh sáng nhà kính của họ. Các bản đồ tích hợp ánh sáng hàng ngày chỉ mô tả lượng ánh sáng được truyền từ mặt trời ra bên ngoài nhà kính.

Truyền ánh sáng

Cách duy nhất để biết sự truyền sáng trong nhà kính của nhà kính là thực hiện các phép đo bằng cảm biến ánh sáng. Các phép đo này phải được thực hiện khi cường độ ánh sáng không thay đổi nhanh, do đó nên ưu tiên điều kiện bầu trời quang đãng hoặc u ám đồng đều. Điều kiện nhiều mây có lợi là môi trường ánh sáng nhà kính tương đối đồng đều, mặc dù tỷ lệ truyền có thể cao hơn một chút vào những ngày nhiều mây so với những ngày nắng.

Xem thêm: Hệ thống giám sát và kiểm soát môi trường nhà kính

Chiếu sáng nhà kính bổ sung

Ánh sáng bổ sung có thể kéo dài thời gian trong ngày, bù đắp cho các tác động hạn chế ánh sáng của thời tiết u ám và tăng lượng năng lượng ánh sáng có sẵn. Chúng có thể được sử dụng để tăng năng lượng ánh sáng có sẵn trên toàn bộ quang phổ nhìn thấy được hoặc trong phạm vi quang phổ cụ thể. Việc chiếu sáng bổ sung chỉ khả thi nếu ánh sáng là yếu tố duy nhất hạn chế năng suất. Nếu các yếu tố khác (ví dụ: nồng độ carbon dioxide, nước, tình trạng dinh dưỡng) không đủ, thì ánh sáng bổ sung sẽ không đạt được hiệu quả mong muốn.

 Khi lắp đặt hệ thống chiếu sáng bổ sung trong nhà kính, cần xem xét một số yếu tố:

  • Đầu tiên, cần điều tra lượng bức xạ mặt trời (trung bình) cho địa điểm. Điều này sẽ đưa ra ý tưởng về phạm vi điều kiện bức xạ mặt trời tại địa điểm.
  • Thứ hai, như đã thảo luận trước đây, loại cấu trúc và lớp phủ nhà kính sẽ có tác động đến việc truyền ánh sáng mặt trời. 
  • Thứ ba, loại cây trồng (hoặc các loại cây trồng) được trồng trong nhà kính sẽ chỉ ra các yêu cầu của cây trồng (chẳng hạn như cường độ ánh sáng, thời lượng chiếu sáng hoặc lượng ánh sáng tích hợp) và không gian có sẵn trong nhà kính để treo đèn (ít không gian hơn cho các loại cây cao hơn), cây trồng trong nhà kính thấp hơn dẫn đến mất tính đồng nhất của ánh sáng). 
  • Tiếp theo, các yêu cầu của cây nên được so sánh với lượng ánh sáng mặt trời có sẵn để tính lượng ánh sáng bổ sung cần thiết. Việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng cung cấp cường độ ánh sáng cao trong nhà kính thường không kinh tế vì số lượng đèn lớn cần thiết. 

Lợi ích của chiếu sáng bổ sung

Hầu hết các loại cây trồng đều được hưởng lợi từ việc chiếu sáng bổ sung, nhưng công nghệ này chỉ mang lại lợi nhuận khi tăng trưởng và chất lượng của cây trồng tạo ra đủ doanh thu để bù đắp chi phí đầu tư vào thiết bị chiếu sáng và các chi phí vận hành liên quan khác. Các loại cây trồng hoa được chiếu sáng thường xuyên nhất là hoa cắm và hoa cắt cành, bởi vì trong những trường hợp này, tốc độ tăng trưởng tăng lên cũng tương ứng với năng suất kinh tế cao hơn.

Các loại đèn cho nhà kính

Một số công nghệ đèn, mỗi công nghệ tạo ra ánh sáng có thành phần quang phổ và cường độ ánh sáng tổng thể khác nhau, có sẵn trên thị trường cho các ứng dụng nhà kính. Là yếu tố tạo ra ánh sáng, công nghệ đèn là nền tảng cho khả năng và tiềm năng của hệ thống chiếu sáng tổng thể. 

Tất cả các loại thiết bị chiếu sáng khác chỉ tồn tại để cung cấp hỗ trợ phụ trợ cho đèn, bằng cách tăng cường hoặc phân phối lượng ánh sáng phát ra hoặc bằng cách điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng và kiểm soát cường độ của nó.

Bóng đèn sợi đốt

Bóng đèn sợi đốt không được sử dụng cho mục đích chiếu sáng bổ sung vì nhiệt độ quá cao, chất lượng ánh sáng kém cho sự phát triển và hiệu quả thấp (chuyển đổi điện năng thành ánh sáng sử dụng được khoảng 7 phần trăm, phần còn lại bị mất dưới dạng nhiệt). Tuy nhiên, chúng hữu ích cho việc kiểm soát chu kỳ sáng phụ thuộc vào sắc tốt thực vật vì chúng tương đối rẻ để cài đặt và vận hành, chúng có thể được bật và tắt thường xuyên và chúng tạo ra một lượng lớn bức xạ đỏ và hồng ngoại.

Bóng đèn sợi đốt halogen

Đèn halogen hiệu quả hơn bóng đèn sợi đốt, nhưng giống như bóng đèn sợi đốt, ánh sáng chúng tạo ra một lượng ánh sáng đỏ xa tương đối lớn. Ngược lại, bóng đèn huỳnh quang tạo ra ánh sáng trải rộng trên một diện tích rộng hơn, cho phép một bóng đèn duy nhất chiếu sáng đồng đều một không gian rộng lớn hơn và hiệu quả hơn bóng đèn halogen. Bóng đèn halogen chứa đầy khí halogen—thường là brom hoặc các hợp chất của brom—trái ngược với chân không hoặc hỗn hợp argon/nitơ áp suất thấp trong bóng đèn sợi đốt thông thường.

đèn sợi đốt halogen
đèn sợi đốt halogen

Đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang thường được sử dụng nhất trong các buồng (phòng) tăng trưởng hoặc trong các cơ sở ươm mầm hạt nhỏ. Nhiệt độ đèn thấp hơn và cường độ ánh sáng vừa phải cho phép người trồng đặt đèn huỳnh quang gần tán lá cây hơn, làm cho đèn huỳnh quang trở thành ứng cử viên sáng giá cho giá ươm mầm.

den huynh quang
ánh sáng trong nhà kính

Đèn toàn phổ T5

Đèn quang phổ toàn phần T5 nhỏ gọn và hiệu quả hơn so với các dạng đèn huỳnh quang cũ, cho phép chúng được sử dụng cho tất cả các loại cây thay vì chỉ dành cho cây con Chữ “T” biểu thị hình dạng ống của đèn và số 5 biểu thị đường kính của nó tính bằng phần tám inch. Đèn T5 mỏng, chỉ có đường kính 5/8 inch, giúp đèn huỳnh quang T5 hiệu quả hơn so với đèn huỳnh quang tiêu chuẩn.

Đèn huỳnh quang Compact

Đèn huỳnh quang compact (CFL) đang thay thế bóng đèn sợi đốt trong một số ứng dụng. CFL cung cấp ánh sáng toàn quang phổ và rất lý tưởng trong nhà kính đang bắt đầu gieo hạt. Vì ánh sáng toàn phổ do đèn CFL cung cấp giống như ánh sáng mặt trời nên nó cho phép các hạt non tiếp xúc với nguồn sáng để đảm bảo chúng phát triển bình thường. Ánh sáng huỳnh quang trắng mát là lựa chọn tốt cho cây con. Bóng đèn CFL thường có sẵn với chấn lưu từ tính hoặc điện tử.

Đèn phóng điện cường độ cao

Các loại đèn hiệu quả nhất được sử dụng để chiếu sáng bổ sung trong nhà kính được gọi là đèn phóng điện cường độ cao (HID). Hai loại đèn như vậy là đèn halogen kim loại (MH) và đèn natri cao áp (HPS). Ngày nay, chúng là lựa chọn chính cho sự phát triển của cây trồng trong nhà. Cường độ ánh sáng và hiệu suất thu được từ đèn phóng điện cường độ cao cao hơn đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang. Những loại đèn này có hiệu suất ánh sáng cao (và tỏa nhiều nhiệt), vì vậy chúng nên được đặt cách ngọn cây khoảng 2 feet trở lên.

Halogen kim loại (MH)

Đèn halogen kim loại (MH) thường được sử dụng trong quá trình sinh trưởng của thực vật nhưng ít phổ biến hơn đèn HPS để chiếu sáng ra hoa, đậu quả hoặc toàn bộ vòng đời. Nếu đèn MH được sử dụng trong giai đoạn ra hoa, chúng thường có công suất định mức cao hơn, chẳng hạn như 1.000 W hoặc được “tăng cường” để cung cấp nhiều ánh sáng đỏ hơn. Một khẳng định phổ biến là đèn MH điển hình không cung cấp đủ ánh sáng đỏ cho sự phát triển tối ưu ở giai đoạn cuối của thực vật quang kỳ.

ánh sáng trong nhà kính-Halogen kim loại (MH)
ánh sáng trong nhà kính-Halogen kim loại (MH)
Natri áp suất cao (HPS)

Đèn natri cao áp (HPS) là loại đèn HID được sử dụng phổ biến nhất trong nhà kính thương mại. Đèn HPS tạo ra ánh sáng chủ yếu ở đầu màu vàng và đỏ của quang phổ ánh sáng, điều này làm cho các hệ thống chiếu sáng này rất phù hợp cho sự phát triển của cây ở giai đoạn cuối (ra hoa và đậu quả). Đèn HPS có thể yêu cầu bổ sung đèn huỳnh quang, halogen kim loại hoặc các nguồn sáng khác có nhiều ánh sáng xanh lam. Mặc dù cây có chất lượng tốt có thể được trồng dưới đèn HPS, nhưng việc thiếu ánh sáng xanh có thể dẫn đến sự thối rữa của cây.

Điốt phát sáng

Đi-ốt phát sáng (LED) đại diện cho một công nghệ đầy hứa hẹn cho ngành công nghiệp nhà kính có lợi thế kỹ thuật so với các nguồn chiếu sáng truyền thống nhưng chỉ mới được thử nghiệm gần đây cho các ứng dụng nhà kính .Đèn LED có thể được sản xuất để phát ra các màu photon phù hợp với các đỉnh hấp thụ của các sắc tố thực vật quan trọng, chẳng hạn như các dạng hấp thụ màu đỏ và đỏ xa của phytochrom, hoặc các đỉnh màu đỏ và xanh lam của quang phổ hoạt động quang hợp của lá. Do đó, năng lượng được tiết kiệm bằng cách sử dụng đèn LED dải hẹp cho các phản ứng cụ thể của thực vật bằng cách không cung cấp các màu ngoại lai của ánh sáng dải rộng mà nếu không sẽ trở thành gánh nặng năng lượng không hiệu quả.

Một trong những tính năng quan trọng nhất của đèn LED cho ứng dụng nhà kính là việc tạo ra ánh sáng trong đèn LED không tạo ra nhiệt trong chùm ánh sáng và đèn LED rất mát khi chạm vào. Nhiệt được tạo ra ở cấp độ cố định, nơi nó có thể dễ dàng tiêu tan hơn. Nhiệt độ hoạt động tiêu chuẩn của dãy đèn LED là khoảng 90 F° (32 C°), trong khi đèn HID thường hoạt động ở khoảng 600 độ F (315°C). Điều này có thể gây nguy hiểm khi làm việc và dẫn đến nhiệt dư thừa cần được loại bỏ khỏi môi trường. Điều này đặc biệt đúng trong những tháng mùa hè.\

đèn led trong nhà kính - diot phát sáng
Đèn led trong nhà kính – diot phát sáng

Kiểm soát ánh sáng nhà kính

Việc chiếu sáng bổ sung cho cây trồng vào ban ngày được tiến hành tiết kiệm nhất bằng cách chỉ chiếu sáng khi mức độ ánh sáng ban ngày xung quanh thấp đến mức năng suất giảm đáng kể (ví dụ: trong mùa đông, vào sáng sớm hoặc tối sớm và trong những ngày nhiều mây). 

Hoạt động của ánh sáng có thể được kiểm soát bằng bộ đếm thời gian hoặc hệ thống kiểm soát khí hậu nhà kính. Nếu được điều khiển bằng bộ hẹn giờ, có hai tùy chọn cơ bản: chiếu sáng từ một giờ trước khi mặt trời lặn cho đến một thời điểm nào đó trong đêm, chẳng hạn như nửa đêm hoặc 2 giờ sáng, hoặc chiếu sáng từ bốn đến năm giờ sau khi mặt trời lặn cho đến một giờ sau khi mặt trời mọc. 

Cả hai lựa chọn đều tạo ra một khoảng thời gian tối vì một số cây trồng không chịu được ánh sáng liên tục. Một bất lợi với phương pháp này là bộ hẹn giờ không tự động bật trong những ngày u ám.

Xác định yêu cầu chiếu sáng nhà kính

Khi lắp đặt hệ thống chiếu sáng bổ sung trong nhà kính, cần xem xét một số yếu tố:

  • Đầu tiên, cần điều tra lượng bức xạ mặt trời (trung bình) cho địa điểm. Điều này sẽ đưa ra ý tưởng về phạm vi điều kiện bức xạ mặt trời tại địa điểm. 
  • Thứ hai, như đã thảo luận trước đây, loại cấu trúc và lớp phủ nhà kính sẽ có tác động đến việc truyền ánh sáng mặt trời. 
  • Thứ ba, loại cây trồng (hoặc các loại cây trồng) được trồng trong nhà kính sẽ chỉ ra các yêu cầu của cây trồng (chẳng hạn như cường độ ánh sáng, thời lượng chiếu sáng hoặc lượng ánh sáng tích hợp) và không gian có sẵn trong nhà kính để treo đèn (ít không gian hơn cho các loại cây cao hơn). cây trồng trong nhà kính thấp hơn dẫn đến mất tính đồng nhất của ánh sáng).

Tính toán số lượng đèn để chiếu sáng bổ sung

Để tính toán số lượng đèn cho nhà kính, chúng ta cần thông tin cụ thể về thiết bị cố định. Hiệu suất của đèn (µmol/J-1 hoặc µmol/W-1/s-1) được định nghĩa là số lượng photon ánh sáng (µmol) trong phạm vi PAR đi ra khỏi vật cố định mỗi giây (s) trên mỗi watt điện (W). Các nhà sản xuất báo cáo các giá trị này trên bảng thông số kỹ thuật và chúng thường nằm trong khoảng từ 0,84 đến 2,3 µmol/W-1/s-1.

( tham khảo: https://www.greenhouse-management.com/greenhouse_management/light_lighting_control_greenhouses/daily_light_integral.htm)

3 thoughts on “Công nghệ và vận hành nhà kính: 2. Ánh sáng trong nhà kính

  1. Pingback: Carbon Dioxide trong nhà kính | MÀNG PHỦ NHÀ KÍNH

  2. Pingback: Trồng hoa hồng trong nhà kính | MÀNG PHỦ NHÀ KÍNH

  3. Pingback: Phân DAP là gì? cách sử dụng phân DAP | MÀNG PHỦ NHÀ KÍNH

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *