ضوء الشمس محاكاة يلعب دورا رئيسيا في عملية التمثيل الضوئي للنباتات . من خلال محاكاة ظروف الإضاءة الطبيعية بدقة ، يمكن السيطرة عليها منصة التجريبية المقدمة لدراسة آلية الاستجابة للضوء ، وتحسين البيئة وتعزيز زراعة المحاصيل . الحل يجب أن يكون حول أربعة عناصر أساسية ، وهي مطابقة الطيفية ، شدة الضوء التكيف ، الفترة الضوئية ومراقبة البيئة التكامل .
الطيفية مطابقة : الحد من الضوء الطبيعي
التمثيل الضوئي للنباتات هي حساسة للغاية إلى نوعية الضوء ( الطول الموجي ) ، الكلوروفيل أ / ب يمتص أساسا 400-500nm الضوء الأزرق و 600-700nm الضوء الأحمر . كامل الطيف LED أو مصباح زينون مصدر الضوء يجب أن تستخدم في ضوء الشمس محاكاة ، جنبا إلى جنب مع نظام الترشيح بدقة مطابقة الطيف الشمسي ( AM1.5G القياسية ) ، وذلك لضمان أن الأحمر والأزرق الفرقة تحتل نفس نسبة الضوء الطبيعي . على سبيل المثال ، من خلال تخصيص مجموعة الصمام ، محاكاة مجموعات نسبة الضوء الأحمر ( 660nm ) إلى الضوء الأزرق ( 450nm ) إلى 5 : 1 ، ويكمل الآن الضوء الأحمر ( 730nm ) تعديل شكل الضوء ، تماما يعيد المصنع الفعلي تلقي الضوء على البيئة .
ديناميكية التكيف من شدة الضوء : محاكاة النهار والليل التظليل
معدل التمثيل الضوئي للنباتات هو استجابة غير خطية مع تغير شدة الضوء ، محاكاة يجب أن تدعم 0-2000 μ mol / م ² / ث شدة الضوء ستبليس التكيف ، مع تخفيف الضوء أو وحدة إلكترونية ، لتحقيق لحظية التظليل ( مثل سحابة التظليل ) أو تغيير تدريجي في شدة الضوء ( مثل شروق الشمس وغروبها ) المحاكاة . في دراسة نقطة التشبع الضوئي C4 النباتات ( مثل الذرة ) ، منحنى معدل التمثيل الضوئي وشدة الضوء يمكن قياسها بدقة من خلال خطوة زيادة كثافة الضوء ( 200 μ mol / م ² / ث ) .
الفترة الضوئية و التحكم في النبض
هناك فرق كبير في الطلب على الفترة الضوئية بين النباتات مع أشعة الشمس قصيرة ( مثل فول الصويا ) و النباتات مع أشعة الشمس طويلة ( مثل القمح ) . على سبيل المثال ، في دراسة المزهرة اربیدوپسیس تالیانا ( ل arabidopsis ) ، تحول النمو الخضري إلى التكاثر يمكن أن يسببها التعرض لأشعة الشمس لمدة 16 ساعة .
التكامل البيئي : متعدد عامل التحكم التعاونية
جنبا إلى جنب مع نظام التحكم في درجة الحرارة والرطوبة ، co ₂ حقن وحدة تدفق الهواء جهاز محاكاة يمكن بناء " ضوء درجة الحرارة الغاز " اقتران البيئة . عتبة الضرر الضوئي آلية تم الكشف عنها من خلال زيادة كثافة الضوء ( 1500 μ mol / م ² / ث ) و درجة الحرارة ( 35 ℃ ) في وقت واحد في دراسة آلية تثبيط التمثيل الضوئي الأرز تحت درجة حرارة عالية الإجهاد .
حالة التطبيق والتحقق من البيانات
باستخدام ضوء الشمس محاكاة لدراسة تأثير الصمام الطيف على نمو الخس ، وجد الفريق أن تراكم المادة الجافة من الخس بنسبة 23 في المائة و محتوى فيتامين ( ج ) بنسبة 18 في المائة في الأحمر والأزرق نسبة 4 : 1 . من خلال الرصد على المدى الطويل ( 60 يوما ) ، العلاقة بين محاكاة البيانات ومؤشرات النمو تحت الضوء الطبيعي هو 0.92 ، وموثوقية محاكاة البيانات بوصفها بديلا عن الضوء الطبيعي هو التحقق من صحتها .
سادساً - الاتجاهات التقنية والاقتراحات المتعلقة باختيار النماذج
في الوقت الحاضر ، محاكاة هو النامية نحو التوحيد عالية ( الفرق في كثافة الفضاء أقل من 5 في المائة ) ، والاستجابة السريعة ( ميلي ثانية واحدة يعتم ) والذكاء ( إنترنت الأشياء التكامل ) . التركيز على مطابقة الطيفية درجة ( am1.5g الانحراف أقل من 10 في المائة ) ، شدة الضوء الاستقرار ( ± 2 في المائة ) و خدمة ما بعد البيع ، ويفضل أن يكون ذلك في دعم متعدد القنوات نظام مراقبة مستقلة لتلبية متطلبات معقدة التصميم التجريبي .