Введение 13
1 Обзор литературы 16
1.1 Светокультура растений 16
1.2 Влияние спектрального состава и интенсивности излучения на рост,
урожайность и развитие растений 20
1.3 Геометрия выращивания 22
1.4 Фотобиологические процессы при воздействии оптического излучения
на растения 24
1.4.1 Красный свет 26
1.4.2 Синяя область 28
1.4.3 Зеленая область 28
1.5 Основные требования к источникам облучения, применяемых в
светокультуре растений 31
1.6 Динамика солнечной радиации (динамика ФАР) 33
1.7 Вывод по первой главе 36
2 Методики измерений 37
2.1 Многофункциональные оптоволоконные спектрометры Avantes B.V. .. 37
2.1.1 Измерительная система для растениеводства 38
2.1.2 Косинусный корректор 39
2.2 Градуировки спектральной чувствительности измерительного тракта
спектрометра 40
2.3 Онлайн калькулятор солнечной радиации 42
3 Результаты исследований 45
3.1 Динамика ФАР в г. Томске 46
3.1.1 Динамика солнечной радиации и режимы досвечивания растений 47
3.1.2 Суточные колебания потока солнечной радиации 57
3.2 Спектральный состав солнечной радиации 65
3.3 Обсуждение и выводы 66
Заключение 79

Купить

Для нормального развития растений требуется определенный набор благоприятных внешних факторов. Условия, близкие идеальным, можно создавать в теплицах.
Поэтому производство сельхозпродукции в теплицах постоянно расширяется. Тенденция такова, что из-за высоких цен на логистику производство выгодно приблизить к потребителю. Отсюда идеология - «Городская Ферма» или «Городская теплица». Поэтому в настоящее время теплицы есть во всех регионах мира: от Камчатки и Аляски до Израиля. Для России этот вид производства имеет явные перспективы развития, так как площади под теплицами в нашей стране в десятки раз меньше, чем в Голландии и Китае. Учитывая масштабы тепличного хозяйства, определяющим фактором развития становится решение ряда связанных между собой проблем.
Основные проблемы производства сельхозпродукции в теплицах:
- Повышение урожайности
- Повышение продуктивности теплиц
- Уменьшение потребления электроэнергии
Решение этих проблем требуют внедрения новых технологий производства сельскохозяйственной продукции, в частности внедрения светодиодной досветки растений.
На рост, развитие и продуктивность растений оказывают влияние следующие факторы:
- свет,
- вода,
- температура,
- окружающая среда (углекислый газ, например),
- удобрения.
Они должны быть сбалансированы между собой. Скорость роста лимитируется тем фактором, который является наименьшим относительно оптимального.
Одним из определяющих факторов является, падающий на растения поток фотонов. Под действием излучения в спектральном диапазоне фотосинтетической активной радиации (ФАР) происходит фотосинтез - основной процесс, а также фоторегуляция всех биохимических процессов в растении. Недостаток света приводит к замедлению роста растений и нарушению их развития, например, к чрезмерному удлинению и хрупкости стеблей, неправильному созреванию и т.д.
Солнце не является идеальным источником излучения, так как спектр действия фотохимического процесса в растении (например, фотосинтеза) определяется спектрами поглощения пигментов. Кроме того, количество солнечной радиации зависит от метеоусловий, места произрастания растения, времени года и других факторов. Поэтому для достижения требуемых идеальных условий облучения растений, в дополнение к солнечному излучению, требуется досветка. Ясно, что в условиях изменчивости потока солнечной радиации наиболее перспективной является создание управляемой по потоку и спектру досветки (адаптивная досветка). Такая возможность появилась в связи с применением светодиодов. Однако принципы управления еще не обоснованы в полном объеме. Одним из способов создания таких адаптивных систем досветки является применение системы мониторинга состояния (параметров излучения) окружающей среды и создание на ее основе обратной связи в схемах управления токами светодиодов.
Цель работы: обоснование принципов создания системы мониторинга адаптивных светодиодных облучательных установок для теплиц.
Из необходимости определения требуемых количественных и качественных параметров и характеристик досветки, выяснения доли излучения из различных участков спектра источников, применяемых для досветки,
установления пределов регулирования токами светодиодов в различные месяцы года и при разных погодных условий вытекают задачи настоящей работы:
- анализ динамики потока фотосинтетической активной солнечной радиации,
- анализ динамики спектрального состава фотосинтетической активной солнечной радиаций,
- обоснование выбора схемы и элементной базы системы мониторинга,
- экономическая оценка применения системы мониторинга.
Научная новизна работы: Впервые детально изучены необходимые
параметры (спектральный состав и плотность потока) внешнего излучения для досветки растений в телицах в районе г. Томске. Разработаны принципы управления параметрами досветки в зависимости от времени года, времени суток и погодных условий.
Купить