Awtor: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu we ş.m. Çeşme Media: Oba hojalyk inženerçiligi tehnologiýasy (ýellik bagçylygy)

Zawodyň zawody döwrebap senagaty, biotehnologiýany, iýmit gidroponikasyny we maglumat tehnologiýalaryny birleşdirip, desgada daşky gurşaw faktorlarynyň ýokary takyklyk bilen gözegçilik edilmegini amala aşyrýar. Ol doly ýapyk, daşky gurşawa pes talaplar goýýar, ösümlikleriň hasylynyň möhletini gysgaldýar, suwy we döküni tygşytlaýar, şeýle hem pestisidleriň öndürilmezligi we galyndylaryň çykarylmazlygy ýaly artykmaçlyklary bilen, ýer birliginiň ulanylyş netijeliligi açyk meýdan önümçiliginden 40-108 esse ýokarydyr. Olaryň arasynda akylly emeli ýagtylyk çeşmesi we onuň ýagtylyk gurşawyny düzgünleşdirmek önümçilik netijeliliginde aýgytlaýjy rol oýnaýar.

Yşyk möhüm fiziki daşky gurşaw faktory hökmünde ösümlikleriň ösüşini we maddalaryň alyş-çalşyny düzgünleşdirmekde möhüm rol oýnaýar. “Ösümlik zawodynyň esasy aýratynlyklarynyň biri doly emeli ýagtylyk çeşmesidir we ýagtylyk gurşawynyň akylly düzgünleşdirilmegini amala aşyrmakdyr” diýen pikir senagatda umumy ylalaşyga öwrüldi.

Ösümlikleriň ýagtylyga bolan zerurlygy

Ösümlik fotosinteziniň ýeke-täk energiýa çeşmesi ýagtylykdyr. Yşygyň intensiwligi, ýagtylygyň hili (spektri) we ýagtylygyň döwürleýin üýtgemeleri ekinleriň ösüşine we ösüşine uly täsir edýär, şolaryň arasynda ýagtylygyň intensiwligi ösümlik fotosintezine iň uly täsir edýär.

■ Yşyk intensiwligi

Yşygyň intensiwligi ekinleriň morfologiýasyny, mysal üçin, güllemegi, düwünleriň arasyndaky uzynlygy, göwde galyňlygy, ýapraklaryň ululygyny we galyňlygyny üýtgedip biler. Ösümlikleriň ýagtylygyň intensiwligine bolan talaplaryny ýagtylygy söýýän, orta ýagtylygy söýýän we pes ýagtylyga çydamly ösümliklere bölmek bolar. Gök önümler, esasan, ýagtylygy söýýän ösümliklerdir we olaryň ýagtylygyň kompensasiýa nokatlary we ýagtylygyň doýgunlyk nokatlary deňeşdirme boýunça ýokarydyr. Emeli ýagtylyk ösümlik zawodlarynda ekinleriň ýagtylygyň intensiwligine bolan degişli talaplary emeli ýagtylyk çeşmelerini saýlamak üçin möhüm esas bolup durýar. Dürli ösümlikleriň ýagtylyk talaplaryny düşünmek emeli ýagtylyk çeşmelerini dizaýn etmek üçin möhümdir, ulgamyň önümçilik işini gowulandyrmak örän zerurdyr.

■ Yşyk hili

Yşyk hiliniň (spektral) paýlanyşy ösümlikleriň fotosintezine we morfogenezine hem möhüm täsir edýär (1-nji surat). Yşyk radiasiýanyň bir bölegidir, radiasiýa bolsa elektromagnit tolkunydyr. Elektromagnit tolkunlaryň tolkun häsiýetnamalary we kwant (bölejik) häsiýetnamalary bar. Bagçylyk pudagynda ýagtylygyň kwanty foton diýlip atlandyrylýar. 300 ~ 800 nm tolkun uzynlygy diapazonyndaky radiasiýa ösümlikleriň fiziologiki taýdan aktiw radiasiýasy diýlip atlandyrylýar; 400 ~ 700 nm tolkun uzynlygy diapazonyndaky radiasiýa bolsa ösümlikleriň fotosintetiki taýdan aktiw radiasiýasy (PAR) diýlip atlandyrylýar.

Hlorofil we karotinler ösümlikleriň fotosintezinde iň möhüm iki pigmentdir. 2-nji suratda her bir fotosintez pigmentiniň spektral siňdiriş spektri görkezilýär, onda hlorofil siňdiriş spektri gyzyl we gök zolaklarda jemlenendir. Yşyklandyryş ulgamy ösümlikleriň fotosintezini höweslendirmek üçin ekinleriň şöhlesini emeli usulda doldurmak üçin spektral zerurlyklaryna esaslanýar.

■ fotoperiody
Fotosintez bilen ösümlikleriň fotomorfogenezi bilen günüň uzynlygynyň (ýa-da fotoperiodyň wagtynyň) arasyndaky baglanyşyk ösümlikleriň fotoperiody diýlip atlandyrylýar. Fotoperiody ýagtylyk sagatlary bilen ýakyn baglanyşyklydyr, bu bolsa ekinleriň ýagtylyk bilen şöhlelenýän wagtyna degişlidir. Dürli ekinler fotoperiody tamamlamak we miwe bermek üçin belli bir mukdarda ýagtylyk sagatlaryny talap edýär. Dürli fotoperioda görä, ony ösüşiniň belli bir tapgyrynda 12-14 sagatdan köp ýagtylyk sagatlaryny talap edýän kelem ýaly uzyn günlük ekinlere bölmek bolýar; sogan, soýa ýaly gysga günlük ekinler 12-14 sagatdan az ýagtylyk sagatlaryny talap edýär; hyýar, pomidor, burç ýaly orta günlük ekinler has uzyn ýa-da gysga gün şöhlesinde gülläp we miwe berip bilýär.
Daşky gurşawyň üç elementiniň arasynda ýagtylygyň intensiwligi emeli ýagtylyk çeşmelerini saýlamak üçin möhüm esas bolup durýar. Häzirki wagtda ýagtylygyň intensiwligini beýan etmegiň köp usuly bar, esasan hem aşakdaky üç usul.
(1) Yşyklandyrma yşyklandyrylan tekizlikde kabul edilen ýagtylyk akymynyň (birlik meýdana düşýän ýagtylyk akymynyň) ýüz dykyzlygyny lýuksda (lx) aňladýar.

(2) Fotosintetik taýdan işjeň şöhlelenme, PAR, Birlik: W/m².

(3) Fotosintez taýdan netijeli foton akymynyň dykyzlygy PPFD ýa-da PPF birlik wagt we birlik meýdana ýetýän ýa-da geçýän fotosintez taýdan netijeli radiasiýanyň sanydyr, birlik: μmol/(m²·s). Esasan, fotosintez bilen gönüden-göni baglanyşykly 400 ~ 700 nm ýagtylyk intensiwligini aňladýar. Şeýle hem, ösümlik önümçiligi ulgamynda iň köp ulanylýan ýagtylyk intensiwliginiň görkezijisidir.

Adaty goşmaça ýagtylyk ulgamynyň ýagtylyk çeşmesiniň seljermesi
Süni yşyk goşmaçasy, ösümlikleriň yşyk islegini kanagatlandyrmak üçin goşmaça yşyk ulgamyny gurnamak arkaly maksatly sebitdäki yşyk intensiwligini artdyrmak ýa-da yşyk wagtyny uzaltmakdyr. Umuman aýdanyňda, goşmaça yşyk ulgamy goşmaça yşyk enjamlaryny, zynjyrlary we onuň dolandyryş ulgamyny öz içine alýar. Goşmaça yşyk çeşmeleri, esasan, köz lampalary, flüoresan lampalar, metal galogenid lampalar, ýokary basyşly natriý lampalary we LED-ler ýaly birnäçe umumy görnüşleri öz içine alýar. Köz lampalarynyň pes elektrik we optiki netijeliligi, pes fotosintetik energiýa netijeliligi we beýleki kemçilikler sebäpli, bazar tarapyndan aradan aýryldy, şonuň üçin bu makala jikme-jik seljerme geçirmeýär.

■ Floresan lampasy
Floresan lampalary pes basyşly gaz çykaryjy lampalaryň görnüşine degişlidir. Aýna turba simap bugy ýa-da inert gaz bilen doldurylýar we turbanyň içki diwary floresan poroşogy bilen örtülen. Çyranyň reňki turbanyň içine örtülen floresan materialyna görä üýtgeýär. Floresan lampalary gowy spektral öndürijilige, ýokary ýagtylyk netijeliligine, pes güýje, közdüriji lampalara garanyňda has uzak ömürli (12000 sagat) we deňeşdirme boýunça arzan bahadan tapawutlanýar. Floresan lampasynyň özi az ýylylyk çykarýandygy sebäpli, ol yşyklandyrmak üçin ösümliklere golaý bolup biler we üç ölçegli ekin ekmek üçin amatlydyr. Şeýle-de bolsa, floresan lampasynyň spektral düzülişi akyla sygmaýar. Dünýäde iň köp ýaýran usul ekin meýdanyndaky ekinleriň netijeli ýagtylyk çeşmesiniň komponentlerini iň ýokary derejä çykarmak üçin şöhlelendirijileri goşmakdyr. Ýaponiýanyň adv-agri kompaniýasy goşmaça ýagtylyk çeşmesiniň täze görnüşini hem işläp düzdi. HEFL aslynda floresan lampalaryň kategoriýasyna degişlidir. Ol sowuk katodly floresan lampalaryň (CCFL) we daşarky elektrodly floresan lampalaryň (EEFL) umumy adydyr we garyşyk elektrodly floresan lampadyr. HEFL turbasy örän inçe, diametri diňe 4 mm töweregi we uzynlygyny ösdürip ýetişdirmegiň zerurlyklaryna görä 450 mm-den 1200 mm-e çenli sazlap bolýar. Ol adaty fluorescent lampanyň gowulandyrylan görnüşidir.

■ Metal galogenid lampasy
Metal galogenid lampasy ýokary intensiwli razrýad lampasy bolup, ýokary basyşly simap lampasynyň esasynda razrýad turbasyna dürli metal galogenidlerini (galaý bromid, natriý ýodidi we ş.m.) goşmak arkaly dürli elementleri oýaryp, dürli tolkun uzynlyklaryny öndürip bilýär. Galogen lampalary ýokary ýagtylyk netijeliligine, ýokary güýje, gowy ýagtylyk reňkine, uzak ömürlülige we giň spektre eýedir. Şeýle-de bolsa, ýagtylyk netijeliligi ýokary basyşly natriý lampalaryna garanda pes we ömri ýokary basyşly natriý lampalaryna garanda gysga bolany üçin, häzirki wagtda ol diňe birnäçe zawod zawodlarynda ulanylýar.

■ Ýokary basyşly natriý lampasy
Ýokary basyşly natriý lampalary ýokary basyşly gaz çykaryş lampalarynyň görnüşine degişlidir. Ýokary basyşly natriý lampasy ýokary basyşly natriý bugunyň çykaryş turbasyna doldurylýan we az mukdarda ksenon (Xe) we simap metal galogenidiniň goşulýan ýokary netijeli lampadyr. Ýokary basyşly natriý lampalarynyň elektro-optiki öwrüliş netijeliligi ýokary we önümçilik çykdajylary pes bolany üçin, ýokary basyşly natriý lampalary häzirki wagtda oba hojalyk desgalarynda goşmaça yşyklandyryşda iň giňden ulanylýar. Şeýle-de bolsa, spektrlerinde fotosintez netijeliliginiň pesligi sebäpli, olaryň energiýa netijeliliginiň pesligi ýaly kemçilikleri bar. Beýleki tarapdan, ýokary basyşly natriý lampalarynyň çykarýan spektral komponentleri, esasan, ösümlikleriň ösmegi üçin zerur bolan gyzyl we gök spektrleri bolmadyk sary-mämişi ýagtylyk zolagynda jemlenendir.

■ Ýagtylyk çykarýan diod
Täze nesil ýagtylyk çeşmeleri hökmünde ýagtylyk çykarýan diodlar (LED) ýokary elektro-optiki öwrüliş netijeliligi, sazlanyp bilýän spektr we ýokary fotosintez netijeliligi ýaly köp artykmaçlyklara eýedir. LED ösümlikleriň ösüşi üçin zerur bolan monohromatik ýagtylygy çykaryp bilýär. Adaty fluorescent lampalar we beýleki goşmaça ýagtylyk çeşmeleri bilen deňeşdirilende, LED energiýa tygşytlamak, daşky gurşawy goramak, uzak ömür, monohromatik ýagtylyk, sowuk ýagtylyk çeşmesi we ş.m. artykmaçlyklara eýedir. LED-leriň elektro-optiki netijeliliginiň has-da ýokarlanmagy we ölçeg täsiriniň sebäp bolýan çykdajylarynyň azalmagy bilen, LED ösüş yşyklandyryş ulgamlary oba hojalyk desgalarynda ýagtylygyň goşmaça üpjünçiligi üçin esasy enjama öwrüler. Netijede, LED ösüş çyralary ösümlik zawodlarynyň 99,9% -den gowragynda ulanyldy.

Deňeşdirme arkaly dürli goşmaça ýagtylyk çeşmeleriniň häsiýetlerini aýdyň düşünip bolýar, bu 1-nji tablisada görkezilişi ýaly.

Mobil yşyklandyryş enjamy
Yşygyň intensiwligi ekinleriň ösüşi bilen berk baglanyşyklydyr. Üç ölçegli ekin ekmek köplenç ösümlik zawodlarynda ulanylýar. Şeýle-de bolsa, ekin ekmek üçin stellažlaryň gurluşynyň çäkliligi sebäpli, stellažlaryň arasyndaky ýagtylygyň we temperaturanyň deň däl paýlanmagy ekinleriň hasyllylygyna täsir eder we hasyl ýygnamak döwri deňleşdirilmez. Pekindäki bir kompaniýa 2010-njy ýylda el bilen göterilýän çyra goşmaça enjamyny (HPS yşyklandyryş enjamy we LED ösüş yşyklandyryş enjamy) üstünlikli işläp düzdi. Prinsip, sim halatyny yza çekmek we açmak maksadyna ýetmek üçin kiçi plýonka rulonyny öwürmek üçin tutawaçyny silkmek arkaly hereketlendiriji walyny we oňa berkidilen sargydy aýlamakdyr. Ösüş çyrasynyň sim halaty ösüş çyrasynyň beýikligini sazlamak täsirini gazanmak üçin birnäçe yza süýşürilýän tigirler toplumy arkaly lifdiň sargy tigirine birikdirilendir. 2017-nji ýylda ýokarda agzalan kompaniýa täze ykjam çyra goşmaça enjamyny dizaýn etdi we işläp düzdi, ol ekinleriň ösüş zerurlyklaryna laýyklykda ýagtylyk goşmaça beýikligini awtomatiki usulda real wagtda sazlap bilýär. Sazlaýyş enjamy häzir 3 gatly ýagtylyk çeşmesini göterýän üç ölçegli ekin ekmek üçin stellaža gurnaldy. Enjamyň ýokarky gatlagy iň gowy ýagtylyk şertlerine eýe bolan derejedir, şonuň üçin ol ýokary basyşly natriý lampalary bilen enjamlaşdyrylan; orta gatlak we aşaky gatlak LED ösüş çyralary we göteriji sazlama ulgamy bilen enjamlaşdyrylan. Ol ekinler üçin amatly ýagtylyk gurşawyny üpjün etmek üçin ösüş çyrasynyň beýikligini awtomatiki usulda sazlap bilýär.

Üç ölçegli ekinleri ösdürip ýetişdirmek üçin niýetlenen ykjam yşyk goşundy enjamy bilen deňeşdirilende, Niderlandlar gorizontal hereket edýän LED ösüş yşyk goşundy enjamy işläp düzdi. Ösüş yşyklarynyň kölegesiniň gün şöhlesinde ösümlikleriň ösüşine täsir etmeginiň öňüni almak üçin, ösüş yşyk ulgamyny teleskopik sürgüç arkaly gorizontal ugurda iki tarapyna hem süýşürip bolýar, şeýdip gün ösümliklere doly şöhle saçýar; bulutly we ýagyşly günlerde, ösüş yşyk ulgamynyň çyrasynyň ösümlikleri deň derejede doldurmagy üçin ösüş yşyk ulgamyny sütünleriň ortasyna süýşüriň; ösüş yşyk ulgamyny sütünleriň üsti bilen gorizontal ýagdaýda süýşüriň, ösüş yşyk ulgamyny ýygy-ýygydan söküp we aýyrmagyň öňüni alyň we işgärleriň zähmet güýjüni azaldyň, şeýdip iş netijeliligini netijeli ýokarlandyryň.

Tipiki ösüş çyrasy ulgamynyň dizaýn ideýalary
Göçme yşyklandyryş goşmaça enjamynyň dizaýnyndan ösümlik zawodynyň goşmaça yşyklandyryş ulgamynyň dizaýnynda adatça dürli ekin ösüş döwürleriniň ýagtylygynyň intensiwligini, ýagtylygyň hilini we fotoperiodyň parametrlerini dizaýnyň esasy mazmuny hökmünde kabul edýändigini, amala aşyrmak üçin akylly dolandyryş ulgamyna daýanýandygyny, energiýany tygşytlamak we ýokary hasyl almak ýaly esasy maksada ýetilýändigini görmek kyn däl.

Häzirki wagtda ýaprakly gök önümler üçin goşmaça yşyklandyryşyň dizaýny we gurluşy kem-kemden ýetişen. Mysal üçin, ýaprakly gök önümleri dört tapgyra bölmek bolýar: nahal tapgyry, ösüş ortasy, ösüş giçki we soňky tapgyr; miweli gök önümleri nahal tapgyry, ösümlik ösüş tapgyry, güllemek tapgyry we hasyl ýygnamak tapgyryna bölmek bolýar. Goşmaça yşyklandyryşyň intensiwliginiň aýratynlyklaryndan nahal tapgyryndaky yşyklandyryşyň intensiwligi birneme pes, 60 ~ 200 μmol/(m²·s) bolmaly we soňra kem-kemden artmaly. Her ösüş döwründe ösümlik fotosinteziniň yşyklandyryş intensiwligi talaplaryny üpjün etmek we ýokary hasyllylyk talaplaryny kanagatlandyrmak üçin ýaprakly gök önümler 100 ~ 200 μmol/(m²·s) çenli ýetip biler; Yşyklandyryşyň hili babatda gyzyl we gök reňkleriň gatnaşygy örän möhümdir. Şitilleriň hilini ýokarlandyrmak we şitile tapgyrynda aşa köp ösüşiň öňüni almak üçin, gyzyl we gök reňkleriň gatnaşygy, adatça, pes derejede [(1~2:1] kesgitlenýär we soňra ösümlikleriň ýagtylyk morfologiýasynyň zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin kem-kemden azaldylýar. Gyzyl we gök reňkleriň ýaprakly gök önümleriň gatnaşygy (3~6):1 hökmünde kesgitlenip bilner. Fotoperiod üçin, ýagtylygyň intensiwligine meňzeş, ösüş döwrüniň uzalmagy bilen artmak meýlini görkezmelidir, şonuň üçin ýaprakly gök önümleriň fotosintez üçin has köp fotosintez wagty bolmaly. Miweleriň we gök önümleriň ýagtylyk goşundysynyň dizaýny has çylşyrymly bolar. Ýokarda agzalan esasy kanunlardan başga-da, gülleýiş döwründe fotoperiodyň ýerleşmegine üns bermelidiris we gök önümleriň güllemegi we miwe bermegi ters täsir etmez ýaly höweslendirilmelidir.

Ýagtylyk formulasynyň ýagty gurşaw şertleri üçin soňky bejergini öz içine almalydygyny aýtmak gerek. Mysal üçin, yzygiderli ýagtylyk goşmaçasy gidroponik ýaprakly gök önüm nahallarynyň hasyllylygyny we hilini ep-esli ýokarlandyryp biler ýa-da UB bejergisini ulanyp, şahalaryň we ýaprakly gök önümleriň (esasanam gyrmyzy ýapraklar we gyzyl ýaprakly salat) iýmitlik hilini ep-esli gowulandyryp biler.

Saýlanan ekinler üçin ýagtylyk goşundysyny optimizirlemekden başga-da, soňky ýyllarda käbir emeli ýagtylyk ösümlik zawodlarynyň ýagtylyk çeşmesini dolandyrmak ulgamy hem çalt ösdi. Bu dolandyryş ulgamy, umuman, B/S gurluşyna esaslanýar. Ekinleriň ösüş döwründe temperatura, çyglylyk, ýagtylyk we CO2 konsentrasiýasy ýaly daşky gurşaw faktorlarynyň uzakdan dolandyrylmagy we awtomatiki dolandyrylmagy WIFI arkaly amala aşyrylýar we şol bir wagtyň özünde daşarky şertler bilen çäklendirilmedik önümçilik usuly amala aşyrylýar. Bu görnüşli akylly goşmaça ýagtylyk ulgamy goşmaça ýagtylyk çeşmesi hökmünde LED ösüş çyrasyny ulanýar, uzakdan akylly dolandyryş ulgamy bilen utgaşdyrylyp, ösümlikleriň tolkun uzynlygynyň yşyklandyrylmagynyň zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilýär, ýagtylyk bilen dolandyrylýan ösümlik ösdürip ýetişdirmek üçin has amatlydyr we bazaryň isleglerini gowy kanagatlandyryp bilýär.

Jemleýji sözler
Ösümlik zawodlary XXI asyrda dünýä baýlyklaryny, ilat we daşky gurşaw meselelerini çözmegiň möhüm usuly we geljekki ýokary tehnologiýaly taslamalarda azyk bilen öz-özüni üpjün etmegiň möhüm usuly hasaplanýar. Oba hojalyk önümçiliginiň täze görnüşi hökmünde ösümlik zawodlary henizem öwrenmek we ösüş tapgyrynda, şonuň üçin has köp üns we ylmy-barlag işleri zerurdyr. Bu makala ösümlik zawodlarynda umumy goşmaça yşyklandyryş usullarynyň häsiýetlerini we artykmaçlyklaryny beýan edýär we adaty ekin goşmaça yşyklandyryş ulgamlarynyň dizaýn ideýalaryny tanyşdyrýar. Yzygiderli bulutly we dumanly ýaly agyr howanyň sebäp bolýan pes yşyklylygy bilen göreşmek we desga ekinleriniň ýokary we durnukly önümçiligini üpjün etmek üçin deňeşdirme arkaly tapmak kyn däl, LED Grow yşyk çeşmesi enjamlary häzirki ösüş meýillerine iň laýyk gelýär.

Zawod zawodlarynyň geljekki ösüş ugry täze ýokary takyklykly, arzan bahaly datçiklere, uzakdan dolandyrylýan, sazlanyp bilýän spektrli yşyklandyryş enjamlary ulgamlaryna we hünärmen dolandyryş ulgamlaryna gönükdirilmelidir. Şol bir wagtyň özünde, geljekki zawod zawodlary arzan bahaly, akylly we öz-özüni uýgunlaşdyrýan tarap ösüşini dowam etdirer. LED ösüş çyralarynyň çeşmeleriniň ulanylmagy we giňden ýaýradylmagy zawod zawodlarynyň ýokary takyklykly daşky gurşaw gözegçiligini üpjün edýär. LED çyra gurşawyny düzgünleşdirmek çyranyň hilini, çyranyň intensiwligini we fotoperiody doly düzgünleşdirmegi öz içine alýan çylşyrymly prosesdir. Degişli bilermenler we alymlar emeli çyra zawodlarynda LED goşmaça çyralaryny öňe sürmek üçin çuňňur gözleg geçirmelidirler.