Које су најпогодније фотосинтетички доступно зрачење (ПАР) и фотосинтетички употребљиво зрачење (ПУР) за различите биљке/алге у воденом узгоју или узгоју алги?

一, Разлике у светлосним потребама различитих група водених биљака и како учинити да ПУР боље функционише
1. Позитивним воденим биљкама је потребно много светлости и добро раде са црвеним и плавим светлом.
Да би задржале свој облик и живописну боју тела, позитивним воденим биљкама као што су црвени лептири и дворска трава је потребно много светлости. Најбољи опсег ПАР за њега је 150–300 μмол/м²/с, иако се ефикасност ПУР-а повећава за 40% када се 660нм црвено светло и 450нм плаво светло користе заједно. На пример, АДА Лабораторија за водене биљке у Немачкој користи ЛЕД систем да добије однос црвеног и плавог светла од 3:1. Због тога позитивне водене биљке расту 28% више од обичних флуоресцентних сијалица. Истовремено, 6500К бело светло се користи да попуни празнине у појасу зеленог светла од 550нм. Ово олакшава светлости да дође до дубље воде и решава проблем губитка светлости у дубоким водама.
2. Слаба адаптација на светлост и балансирање пуног спектра негативних водених биљака
Негативне водене биљке, као што су гвоздена круна и маховина, могу да напредују у опсегу ПАР од 20–70 μмол/м²/с. Међутим, ефикасност ПУР-а зависи од пуне спектралне покривености. Такаги Акуа, јапанска компанија, користила је технологију нано премаза за побољшање ЛЕД спектра. Успели су да добију енергетски однос 1:2 између плаве светлосне траке (400–500 нм) и црвене светлосне траке (600–700 нм). Користећи зелено светло од 550нм, температура боје воде је такође промењена на 6500К, што је учинило да изгледа као природно осветљење. Ово је учинило негативне водене биљке 35% више хлорофилом-и успорило раст алги за 60%.
3. Компензација светлости у прелазној зони водених биљака
Водене биљке, попут воденог лука и трске, захтевају да се стално мењају поставке ПАР/ПУР јер расту у области где се вода сусреће са копном. Према истраживању са Универзитета океан у Шангају, подводни део биљке најбоље расте при ПАР од 100–150 μмол/м²/с, док је за горњи-водени део потребно осветљење од 200–300 μмол/м²/с. ЛЕД низови са подесивим углом се користе у инжењерингу, а систем Интернета ствари аутоматски мења режим осветљења на основу фазе раста биљке. На пример, 450 нм плаво светло се користи углавном током фазе садница (ПУР чини 60%) за подстицање раста корена, а 660 нм црвено светло се користи углавном током фазе зрелости (ПУР чини 75%) за подстицање цветања.
2, Фотоеколошки праг и ПУР скрининг за узгој алги
1. Светлосне потребе микроалги су различите за сваку врсту.
Различите врсте алги сасвим различито реагују на ПАР/ПУР:
Најбољи ПАР за Цхлорелла вулгарис је 50–150 μмол/м²/с, док је најбоља ПУР ефикасност када се плаво светло на 450нм и црвено светло на 660нм користе заједно. Експеримент са фотобиореактором на Универзитету океан Кингдао показао је да коришћење односа плаве и црвене светлости 1:1 повећава биомасу хлореле за 2,3 пута у поређењу са растом под белим светлом, а концентрацију астаксантина за 40%.
Спирулина је алга која може да поднесе много светлости. Његов засићени ПАР је преко 500 μмол/м²/с, али његова ПУР ефикасност је најбоља у опсегу црвене светлости од 660нм. Иуннан Спирулина Индустри Басе користи 680нм ускопојасне ЛЕД диоде, што омогућава принос јединичне површине преко 120г/м²/годишње и чини традиционалну соларну културу 300% ефикаснијом.
Цијанобактерије: Постоји одређена количина црвене светлости коју могу да апсорбују на 620нм, али превише црвене светлости може лако да изазове цветање алги. У пројекту третмана басена језера Таиху, плава светлост од 450 нм инхибира активност фотосинтетског система ИИ у цијанобактеријама, а комбиновање црвене светлости од 660 нм са њом разлаже фикобилипротеин. Ово смањује биомасу цијанобактерија за 75% и повећава удео корисних алги попут зелених алги и дијатомеја на 80%.
2. Процес којим се зауставља светлосна конкуренција у групама алги
У мешовитом узгоју алги, регулисање квалитета светлости постало је важан начин побољшања структуре популације. На пример, док се узгајају микроалге као мамац, „припитомљавање светлости“ се врши променом ЛЕД спектра у реалном времену:
Током фазе клијања, плаво светло од 450 нм се углавном користи (ПУР чини 70%) да заустави раст филаментозних алги и подстакне једноћелијске алге да се размножавају.
Током фазе логаритамског раста, користите 660нм црвено светло као доминантни извор (ПУР чини 80%) да бисте подстакли деобу ћелија алги.
Стабилни период: Додавање зелене светлости од 550нм (ПУР чини 10%) да би се смањио ефекат фотоинхибиције и продужио циклус производње алги.
Овај план подиже проценат високо{0}}квалитетних алги као што су Цхлорелла и Сценедесмус са 60% на 92% и смањује трошкове филтрирања за 30%.
3, Пут до инжењерске имплементације и технолошке иновације
1. Смарт Лигхт Енвиронмент Цонтрол Систем
Коришћењем ИоТ технологије за повезивање ПАР сензора, модула за подешавање спектра и уређаја за праћење биолошког понашања, могуће је оптимизовати услове осветљења у реалном времену. На пример, океанаријум у Сањи користи систем АИ светлосног окружења да промени спектралне компоненте и дистрибуцију интензитета светлости у реалном времену на основу података као што су сјај корала и брзина пливања рибе.
Дневни режим: 6500К бело светло са додатком 10% црвеног светла, ПАР остаје између 200 и 250 μмол/м²/с; Ноћни режим: 2700К топло светло са 5% плаве светлости, ПАР се смањује на 50 μмол/м²/с;
Режим за хитне случајеве: Када нестане струје, црвена сигурносна светла ће се аутоматски укључити при слабом осветљењу (мање или једнако 20 μмол/м²/с) како би се смањио стрес на жива бића.
Ова техника подиже стопу преживљавања живих бића на 98% и смањује потрошњу енергије за 40%.
2. Употреба оптичких материјала који опонашају биологију
Нова техника нано премаза може опонашати како природна водена тијела утичу на спектар свјетлости. Тржни центар у Шенжену обложио је фотонски кристални филм на стаклу акваријума. Ово смањује стопу слабљења појаса црвене светлости (620–750 нм) за 60%, што чини осветљење у дубоким водама много бољим. Радите са подесивим фокусним ЛЕД низом да бисте добили дистрибуцију градијента подводног ПАР:
Горњи слој (0–30 цм) има ПАР од 300 μмол/м²/с, при чему црвено светло чини 70% укупног. Средњи слој (30–60 цм) има ПАР од 150 μмол/м²/с, при чему црвено светло чини 50% укупног. Доњи слој (60–90 цм) има ПАР од 75 μмол/м²/с, при чему црвено светло чини 30% укупног.
Овај дизајн омогућава позитивним воденим биљкама да остану мале у дубоким водама, што значи да им није потребно толико додатног светла.
3. Заједнички рад на дизајну у различитим областима
Инжењери осветљења треба да успоставе стандардни начин рада са морским биолозима и психолозима у боји. Хотел са пет-звезда у Хангџоуу откривен је кроз студију колаборативног тима која:
Када је риба кловн добила мешавину плаве светлости од 470 нм и жуте светлости од 590 нм уместо обичне беле светлости, положиле су 2,3 пута више јаја. Када су корално жуте алге добиле 6500К беле светлости и 10% љубичасте светлости (400-420нм), ефикасност експресије флуоресцентног протеина у њима је порасла за 40%.
Променом примарног спектра свака два сата, индекс разноликости понашања риба порастао је за 31%.