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植物照明在不同种植条件下的选择建议


对于大麻栽培来说,选择种植环境可能算是头等大事。不同的种植环境包括室内、温室和室外意味着截然不同的运营和管理,尤其是在环境控制和照明方面。
 
对于室外栽培,作物处于自然环境和气候之下,绝大部分的要素都是天然免费的。温室则允许对环境进行更多控制,尤其是引入补光照明以后可进行光周期的控制。室内栽培则可以对种植环境进行全面控制,实现周年生产,从而可以提高产品质量和产品的一致性,但在设备和能源使用方面则花费一定的成本。
 
在园艺及花卉栽培行业中的很多方案可能用于大麻的栽培。根据目标的不同,需要尽量多地学习园艺技术中已有的经验。生产类型的决策也可能受到监管方法的影响,也需要考虑到能源使用、植株数量及总栽培面积等规则。
根据作物最适合的条件以及原产地特性,在全球的园艺种植中生长着多个物种。对于大麻来说,作物的生长计划是相同的,所以取决于各地的监管条件。对于种植商来说,真正影响其决策的因素有时候就是这些监管条件,因为对于其他行业来说没有那么多的监管,所以做决定时的条件也大相径庭。每种环境的风险和优势,也包括其照明方法,将在下文予以详述。
 
室外种植
室外种植环境中大多数要素是由大自然免费提供的。有充分的气流、水分、温度以及高强度的光照,充分提供作物所需。
 
目前室内的照明条件在某些程度上是无法与之匹敌的。在开放田地里,每天自动日出日落,并且每天不同的时间照射不同的光质量,即不同的光谱。室外的生产可以充分利用这些优势,因为这是自然的照明。作物在夏季充分生长,随着白天渐短,作物慢慢进入开花阶段。
 
另一方面在露天种植的环境下,种植户则需要靠天吃饭。病虫肆虐,雨露和温度变化也会导致疾病,尤其是由于空间限制而将作物密植的情况下。
 
由于自然照明和作物的自然生长周期,室外种植商通常每年能够收成一到两季。他们也可以采用在植株上方搭建拱形温室,用黑布来操纵日光时长,这样就可以通过遮盖作物在一天内制造出几个周期。在日照较短的时候,可采用某种光周期灯具的人工照明来延长白天的长度。但是,在现实世界里很少有人这样做,而只是利用免费的日光,完全靠自然光长短来种植作物。
 
温室种植
根据所在区域的地点以及每个季节所需的照明情况,可能需要将大麻种植在温室内。现在,种植商需要根据自然季节的情况决定如何对植物补光,通常都会用到补光以及光周期灯。
 
补光灯能够在每年的低光照日子里提供人工照明,主要是秋季、冬季和春季。在温室内也可以按季节使用光周期灯,根据作物对白昼长度的感知来触发不同的作物发育要素。
 
通过DLI(每天日照积分)这个术语,可通过灯具实施不同的照明方案,如周期性照明、日光延长、暗期中断等,目的是控制作物的发育。
 
温室可以提供对环境的轻度控制,但无法实现对气候的完整控制,尤其是在热天时的高温对某些植物响应产生负面影响,如开花。某些困难不光是季节性产生的高温相关问题,还可能是冬天的低温需要大量的加热,而温室中的热散发非常严重。这是所使用的热燃烧器通常会产生次生化合物,比如乙烯,对作物产生额外的问题,甚至会超过热源所带来的益处。

室内种植
在全室内的种植环境内,可采用单层或多层种植模式以最大化空间的利用率。在设施的设计时考虑的主要因素包括总的植冠空间、单位面积的功率以及总耗能量。此外,最好为不同的生长阶段设立不同的隔间环境,包括繁殖、营养和开花。
 
每个阶段需要注意的问题不光是光周期,还要注意光强度,因为在植株上所产生的光合作用反应对于植物所吸收的光能能量会有累积效应。如果作物无法在光照时间和受照强度(DLI)方面得到足够的能量,作物将无法达到全部的生物量潜能。
 
在繁殖阶段,植物受到光照的强度应逐渐加强,这样达到开花阶段时,作物的光合作用即可达到其开花时所需的速度。如果通过无性繁殖进行繁殖,那么光合光子通量密度(PPFD)或者说到达作物上的光量应从繁殖阶段的80umol/s/m2开始,截至这个生长阶段末期增加到250至275 umol/s/m2。
 
在营养生长阶段,植物应接受较长的白昼周期,使作物的光量每日增加,甚至高于繁殖阶段。这个阶段的长光照时间内PPFD应达到450至600 umol/s/m2。
 
当光周期切换到开花时期的短日照时,植物已经适应很高的光强度。在短日照周期内,植物仍以最大的速度进行光合作用。高光强非常适于开花阶段,此时的PPFD水平应保持在500至1000 umol/s/m2范围。
 
在完全受控的环境内植物所需的光照完全来自人工照明,因此室内种植设施的能量就显得非常重要。虽然如此,在完全控制的种植环境中所得到的某些优势会胜过能耗以及运营成本的增加。
 
这种环境能够更加精准地实现种植目标。但是挑战依然存在,因为在CO2、气流、温度、光强度、土壤湿度、灌溉频率、氮素有效性等方面的阈值是多少仍是未知数,虽然这些指标都能够精准测量,但我们仍不清楚植物的每个阶段采用何种合适的比率才能最大程度促进大麻的生长。这也正是室内种植大麻最令人着迷之处。
 
LED技术在能效和普及的进展 
在大麻栽培中,能耗成本占运营成本中的大头,不管在采用补光照明的温室中还是室内种植环境。LED灯具因其全方面的优势,正在取代传统的HPS高压钠灯。
 
在过去几年内,LED照明灯具将电能转化为光能的高效率正在吸引越来越多的行业在专用解决方案中采用LED技术,尤其是大量耗能的园艺和大麻种植行业。
 
LED通过半导体材料将电流中的电子转换成光中的光子,并调整电子的能级使其可用于照明。这种工作原理使得LED成为能效最高的照明技术,其他照明技术都无法直接将电子转换为光子。
 
虽然LED背后的科学原理自从发现以来并未有多大改变,但LED的能效以及普及率上升促进这项技术在短短几年里取得突飞猛进。
 
效果的一致性不论在颜色、通量或电压方面都得到提高,从而使其在多个行业中的成本都得到降低。过去几年里能效的提升主要来自于将更大的LED芯片应用到成本更低的封装内。这使其成本大幅降低,从而能够使用更多的半导体材料,制造出非常高效的LED。这成为了LED取代其他竞争照明技术的需要进展,让LED适合于园艺行业。
 
仅在几年前LED灯首次引入在园艺照明中时,还无法比拟传统的钠灯、金卤灯或荧光灯。现在,其能效已经从1.5 µmol/J 提升到2.5umol/J,对于某些光谱还能更高。LED灯具的成本也大幅降低,甚至可达到每瓦3.5元,与HPS持平。
最新DLC发布的LED园艺照明技术要求2.0版本中,将能效标准阈值从上个版本的1.8提高到2.10 µmol / J。这个新标准基于园艺QPL中当前列名的所有产品分析的结果,有85%的灯具已经达到这个新的标准。
 
 
 
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