气候变化和人口膨胀,以及技术进步和其他变量,将改变农业在未来。这意味着未来的农场将不得不生产更多的越来越频繁越来越困难的条件下。
技术进步将使未来农业现在正在开发。
植物生理学研究
植物生理学、植物如何成长,发展和繁殖,有多种对作物产量和质量的影响。植物生理学是受光线的影响,这可能是最重要的环境因素。
植物在环境光信号的反应不同的数量、质量、方向和持续时间。它们产生的激素以及其他次生代谢产物对农业产出产生影响,食品质量和味道。
成功的室内培养需要了解植物光信号的反应。不同光照条件的影响,分析了植物生理学研究人员来自丹麦、保加利亚和比利时。植物的光感受器检测紫外线b, ultraviolet-A,红色,和蓝色的光。这些感光细胞能够感知光强度、质量、方向,和时间。
红色和蓝色的光
在400 - 700范围的波长的光合有效辐射(PAR)光合光量子通量密度(PPFD)反映了光子的数量用于光合作用。
最重要的波长进行光合作用是红色的和蓝色的光,这是有效地吸收接近水面。蓝色(420 - 450 nm)和红色(600 - 7100 nm)光被叶绿素吸收——主要负责光合作用植物色素。
叶绿素吸收峰在蓝色的430 nm和665 nm的红色范围,而叶绿素B吸收峰蓝范围的453 nm和642 nm的红色范围(红色)。在550 nm,叶绿素吸收最少的光。(Ouzounis 2019)
蓝光以来更多的能量比红光更高频率和更短的波长。然而,而不是单个光子的能量,光合作用的整体数量是由光子吸收。多余的能量以热量丢失的蓝光。降低效率的蓝色显示了这个范围的影响。(Ouzounis 2019)
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植物应对红色和蓝色光线不同,甚至同一物种的不同类型可能不同光线下蓬勃发展最好的情况。由于光线质量差,植物在容器销售往往是在拥挤的环境光线不足和下胚轴,还延长了阀杆位于低于种子叶和根的正上方。
这将导致异常高,薄叶植物和低鲜重输出。香草和香料植物往往这个扩展的特点。由于在萌发期间光质量差,莳萝植物有很多伸长,叶少之又少,叶面积减少。
改变的影响水平的蓝光在10 - 15%之间具有一致的红光比例由波兹南大学研究人员研究生命科学在波兹南,波兰。亚博老虎机网登录
科学家发现植物莳萝暴露在红光越来越高,节间较长,但植物暴露于蓝光小茎节和生成的高草产量。植物对蓝光的反应,另一方面,是极为敏感的部位,不仅取决于蓝色或红色的光的数量也由植物的生长阶段。(2016年,Frszczak)
周发芽,早期大剂量的蓝光下胚轴的伸长降低最多,茎结构与植物种植在50%以下蓝色光有最低的下胚轴长度。
低剂量的蓝光可以适当限制伸长后期的开发,同时提供优势,净光合速率、最大的值出现在工厂接受蓝光在30%左右。(Frszczak, 2016)
在各种情况下,其他植物物种显示最优发展。1:1比例的红色,蓝色光被证明有利于樱桃番茄;然而,红变蓝的比例0.9:0.1可能是一个更好的比生菜、菠菜、萝卜。
而蓝色光抑制茎伸长莳萝和莴苣,茄子生长在蓝光长茎比种植在其他任何颜色。
非食品商业植物表达也可能受到光线的影响。玫瑰、菊花的高度减少蓝光的数量增加的时候。(Frszczak 2016)
紫外线辐射
紫外线b光(280 - 315 nm)正在日益破坏影响臭氧层耗尽地球的生物,而Ultraviolet-C光被吸收在高层大气中几乎到达地球表面,除了可能已不再是这样。
1997年,科学家在马德里观察直接UV-C太阳对地球的辐射。(Katerova 2009)
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uv - b和UV-C辐射的影响在三个重要植物激素控制灵敏度外部压力,脱落酸(ABA)、indole-3-acetic酸(IAA), 1-aminocyclopropane-a-carboxylic酸是由研究人员研究保加利亚科学院(ACC)。亚博老虎机网登录
为了应对环境信号,这些激素调节发育过程,如植物生长和侧根的起始。(Katerova 2009)
人造光的光谱特性
温室植物每天接收16 - 20小时的人造光,强度从100年到200年μmol m2年代1。因为他们的效率很高(1.9μmol m2W1将力量转化为光合成有效辐射),高压钠(HPS)灯泡一直在行业标准室内植物文化多年。
然而,HPS灯产生光,主要是黄色和橙色,和一些红光在550到650纳米之间。只有大约5%的HPS所产生的光的灯泡是蓝色的,和没有方法改变这些灯泡的光谱输出。
led产生的光在限制范围从紫外到近红外光谱,允许修改的光谱引起生理变化,可以提高植物的发展。led光分布相当于或优于HPS的品质,使其完全可伸缩的替代。
led正变得更有竞争力和HPS灯的量子效率,和一些现代的荷兰和丹麦的比赛(2.2 - -2.4μmol m2W1),他们甚至可能超越他们。
led固态,持久的光源可以持续100000小时,比通常的HPS灯泡10000 - 20000小时的生活。(Ouzounis 2019)
先锋派的先驱在光谱学在温室条件下的使用。先锋派的光谱仪已被用于提高LED照明灯混合并自动改变遮阳系统在温室控制每日光积分(DLI),这是光的总量在24小时收到工厂。
植物健康监测和质量评估
开发一种非侵入性的方法,评估工厂卫生和质量是一个更普遍的话题集中在智能农业。光谱漫反射很好对于这个应用程序,因为它需要很少的装置,可以很快完成(例如每秒600光谱)。
图1显示了一个传感器头安装在拖拉机牵引着肥料实施——这项技术的一个值得注意的例子。
雅苒AG开发和市场这个设备,检测太阳照明和比较它与作物反射数据。作物的反射光提供了大量的信息关于叶绿素含量,使健康得分的计算,实时控制施肥水平和随后被映射到GPS位置为未来的监控。
这个方法是一个优秀的插图better-using智能农业如何促进农业生产的资源。
作物质量是农业生产的另一个关键方面,得益于光谱方法。的设备被瓦伦西亚app亚博体育理工大学的研究人员在西班牙建立一个芒果质量指数预测建模和机器人抓手能同时触觉和近红外光谱测量检测芒果质量和成熟度。(2017年议会)
芒果的生化和生理特征样本用于这无损评价果实品质的方法。芒果很少准备吃时达到完全成熟。他们需要时间成熟的果实经历几个化学和物理变化。
可溶性固形物的变化,评价抗坏血酸,含水量和皮肤颜色、漫反射光谱分析,光纤探针在芒果皮肤直接接触。
这个质量指数创建使用的多通道光谱设备。app亚博体育的可见范围AvaSpec-ULS2048CL-EVO Starline光谱仪600 - 100纳米,而avaspec - nir256的可见范围1.7 - evo NIRLine光谱仪是900 - 1750 nm。
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光谱光特性
在农业、光谱仪和光谱仪是描述自然和人造光的关键工具。这些设备通常被误认为是传感器,提供可靠的数据质量和数量的光吸收,或通过植物。
相比之下,一个传感器通常局限于监测特定但窄的波长的光在聚合。收到的光波长成分的植物是如此的重要,光谱仪是有用的工具来决定这篇作文。
旅行车AvaSpec设备承受的光谱学领域。AvaSpec-ULS2048CL-EVO和AvaSpec-Mini2048CL是最经常使用UV / VIS仪器在这个应用程序中。由于他们健壮的小设计,高速数据采集和热稳定性,都是现场使用的理想选择。
avaspec - nir256/512 1.7 - evo和冷却avaspec nir256/512 - 1.7 - hsc - evo是近红外应用程序的工具。该设备特别app亚博体育适合于粮食和青贮饲料分析领域。
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