Quang hợp xảy ra khi thực vật chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng sử dụng được để phát triển. Các màu sắc khác nhau trong ánh sáng thực tế ảnh hưởng đến cách thực vật phát triển ở các giai đoạn khác nhau. Ánh sáng xanh trong khoảng 400 đến 500 nanomet giúp lá và thân phát triển đúng cách, trong khi ánh sáng đỏ từ 600 đến 700 nanomet thường thúc đẩy sự hình thành hoa và quả, theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature năm 2019. Đối với các cơ sở nhà kính, việc đạt được sự cân bằng phù hợp giữa cường độ ánh sáng và phổ màu là rất quan trọng. Khi bức xạ PAR không đủ mạnh trong dải bước sóng từ 400 đến 700 nm, năng suất cây trồng sẽ giảm sút. Một số nghiên cứu cho thấy sản lượng có thể giảm gần một phần ba khi nhà kính gặp điều kiện chiếu sáng kém.
Máy đo lux hoạt động bằng cách đo ánh sáng nhìn thấy được theo độ nhạy của mắt người đối với các bước sóng khác nhau, với độ nhạy cực đại khoảng 550 nm trong dải màu xanh lục-vàng. Nhưng vấn đề ở đây là chúng bỏ qua khoảng 43% phổ ánh sáng thực tế mà thực vật cần để quang hợp. Kết quả? Có một sự chênh lệch khá lớn giữa những gì trông sáng sủa đối với chúng ta và những gì thực sự hiệu quả cho thực vật. Lấy ví dụ mức đọc 10.000 lux—nó có vẻ rất sáng khi chúng ta quan sát bằng mắt, nhưng cây cà chua lại cần mức từ 400 đến 600 micromol trên mỗi mét vuông mỗi giây để phát triển tốt. Điều đó có nghĩa là ngay cả khi ánh sáng trông đầy đủ đối với mắt người, nó vẫn có thể không đáp ứng đủ nhu cầu thực tế cho sự phát triển khỏe mạnh của cây trồng.
Các phép đo lux thực tế không cung cấp nhiều thông tin về giá trị PAR hay theo dõi Tổng lượng Ánh sáng Hàng ngày (DLI), vốn về cơ bản đo lường lượng ánh sáng hữu ích thực tế mà cây trồng nhận được trong suốt cả ngày. Hầu hết các loại rau lá phát triển tốt nhất với khoảng 12 đến 17 mol ánh sáng mỗi mét vuông mỗi ngày, nhưng điều này thay đổi khi xét đến các loại cây ra hoa như cà chua, vốn cần tới khoảng 20-30 mol để đạt tăng trưởng tối ưu. Nghiên cứu gần đây từ các nhà kính năm 2023 cũng cho thấy một điều thú vị: ngay cả khi người trồng duy trì mức độ lux hoàn toàn giống nhau, sản lượng cây trồng vẫn chênh lệch 22% do các yếu tố như chất lượng phổ ánh sáng và thời gian chiếu sáng hàng ngày không được tính toán đầy đủ. Điều này cho thấy các phương pháp đo đạc ánh sáng truyền thống có thể hạn chế đến thế nào khi chúng chủ yếu dựa trên cảm nhận của con người thay vì nhu cầu thực tế của thực vật.
Bức xạ hoạt động quang hợp, hay còn gọi tắt là PAR, bao gồm dải bước sóng ánh sáng từ 400 đến 700 nanomet – chính là phần ánh sáng thúc đẩy quá trình quang hợp ở thực vật. Điều này khác với phép đo lux, vốn chủ yếu cho biết mức độ sáng mà mắt người cảm nhận được. Thay vào đó, PAR được đo bằng micromol trên mét vuông mỗi giây và cho biết loại ánh sáng nào thực sự hữu ích đối với thực vật. Một nghiên cứu được công bố năm ngoái trên tạp chí Scientific Reports đã chỉ ra kết quả thú vị khi người trồng điều chỉnh đèn tăng trưởng theo tỷ lệ 3 phần ánh sáng đỏ và 1 phần ánh sáng xanh. Các vụ mùa xà lách và húng tây trồng trong điều kiện này cho năng suất cao hơn khoảng 18% so với những vụ trồng dưới ánh sáng trắng thông thường. Điều này cho thấy việc tinh chỉnh phổ ánh sáng PAR cung cấp cho cây trồng thực sự ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.
DLI đo lượng ánh sáng PAR mà cây trồng nhận được trong suốt một ngày, điều này làm cho nó trở nên rất quan trọng khi cố gắng điều chỉnh điều kiện chiếu sáng phù hợp với nhu cầu thực tế của các loại cây trồng khác nhau. Cây non nói chung phát triển tốt với mức khoảng 8 đến 12 mol mỗi mét vuông mỗi ngày, nhưng nhu cầu này thay đổi khi cây lớn lên. Ví dụ như cà chua thường cần từ 20 đến 30 mol/m²/ngày để phát triển và cho năng suất tốt. Việc sử dụng cảm biến thông minh để theo dõi DLI theo thời gian thực giúp người trồng tránh được những vấn đề phổ biến. Thiếu ánh sáng sẽ làm chậm quá trình phát triển của cây, trong khi ánh sáng quá nhiều sẽ làm lãng phí điện năng và có thể gây hại cho cây do tiếp xúc quá mức. Việc cân bằng đúng mức ánh sáng này tạo nên sự khác biệt lớn trong hoạt động sản xuất nhà kính.
Mặc dù một số người trồng sử dụng phép chuyển đổi gần đúng (1 μmol/m²/s ≈ 54 lux đối với đèn LED trắng), cách làm này có những điểm sai sót đáng kể:
Một phân tích ngành cho thấy 500 lux từ đèn LED màu hồng cung cấp lượng PAR sử dụng được nhiều hơn 72% so với cùng mức đọc lux từ đèn LED trắng, nhấn mạnh sự thiếu tin cậy khi chuyển đổi giữa các nguồn ánh sáng khác nhau.
Các cảm biến lượng tử đã được chế tạo đặc biệt để đo PAR và PPFD trong dải bước sóng quan trọng từ 400 đến 700 nm, nơi thực vật thực sự phản ứng với ánh sáng. Không giống như các máy đo lux thông thường hoạt động dựa trên cách con người nhìn thấy vật thể, những cảm biến đặc biệt này cung cấp các chỉ số có ý nghĩa đối với sự phát triển của cây trồng. Một số nghiên cứu từ năm ngoái cũng cho thấy kết quả khá tốt – khi người trồng sử dụng các hệ thống điều khiển bằng cảm biến lượng tử thay vì chỉ dựa vào phép đo lux, năng suất cây trồng thực tế tăng thêm 18 phần trăm. Đối với những người vận hành nhà kính lớn với nhiều khu vực khác nhau, việc kết nối các cảm biến lượng tử bằng cáp cho phép họ kiểm tra đồng thời cả những điểm có ánh sáng mạnh và những khu vực bị che bóng. Điều này giúp duy trì độ chiếu sáng đồng đều trong toàn bộ không gian canh tác, từ đó mang lại sự khác biệt rõ rệt về sức khỏe và năng suất của cây trồng.
Mặc dù các máy đo lux kỹ thuật số cơ bản (<100 USD) có giá cả phải chăng để kiểm tra ánh sáng môi trường nói chung, nhưng độ lệch quang phổ của chúng làm hạn chế độ chính xác trong trồng trọt. Các thiết bị chuyên nghiệp mang lại độ chính xác và chức năng vượt trội:
| Tính năng | Máy đo Lux cơ bản | Thiết bị chuyên nghiệp |
|---|---|---|
| Dải quang phổ | 400-700 nm (con người) | 400-700 nm (thực vật) |
| Ghi dữ liệu | LIMITED | hơn 30.000 lần đọc |
| Chuyển đổi PPFD | sai số ±30% | sai số <±5% |
Các đồng hồ lux hoạt động khá tốt trong việc theo dõi mức độ ổn định của ánh sáng trong ngày, giúp xác định thời điểm cần che râm hoặc bật thêm đèn. Tuy nhiên, nhược điểm là những thiết bị này không phát hiện được một số dải bước sóng quan trọng cho sự phát triển của cây, cụ thể là các bước sóng đỏ xa từ khoảng 700 đến 750 nanômét và ánh sáng UV-A trong khoảng 315 đến 400 nm. Một số nghiên cứu năm ngoái cho thấy các nông dân trồng cà chua chỉ dựa vào chỉ số lux đã sai lệch khoảng 22 phần trăm, điều này có thể khiến cây trồng không phát triển tối ưu. Để đảm bảo các quyết định dựa trên thông tin chính xác, người trồng cần đối chiếu lại kết quả hiển thị từ đồng hồ lux với các phép đo PAR tại những thời điểm then chốt trong chu kỳ sống của cây trồng.
Việc chỉ dựa vào phép đo lux có thể dẫn đến các vấn đề về quang hợp ở những loại cây quý như cần sa và phong lan, vốn đòi hỏi sự kiểm soát tốt lượng ánh sáng tích lũy theo ngày. Theo một nghiên cứu được công bố năm ngoái trong lĩnh vực Chiếu sáng Nông nghiệp, khoảng một phần ba số người trồng trọt chỉ sử dụng đồng hồ đo lux đã không đạt được yêu cầu PPFD quan trọng trong giai đoạn ra hoa. Một chiến lược tốt hơn thực tế là kết hợp cả hai phương pháp. Người trồng vẫn có thể dùng đồng hồ đo lux để kiểm tra mức độ phân bố ánh sáng trên khu vực canh tác, nhưng nên kết hợp với cảm biến lượng tử để thu được số liệu chính xác về phổ ánh sáng thực tế chiếu tới cây trồng. Cách tiếp cận kết hợp này giúp giảm khoảng 19 phần trăm điện năng bị lãng phí mà không làm ảnh hưởng đến sản lượng thu hoạch từ phòng trồng.
Việc có được lượng ánh sáng phù hợp là yếu tố then chốt để cây phát triển tốt, do đó người trồng cần kiểm tra cả ánh sáng từ mặt trời và bất kỳ nguồn sáng bổ sung nào họ lắp đặt. Máy đo lux có thể chỉ ra những khu vực mà cây không nhận đủ ánh sáng, nhưng những chỉ số này không nên được xem xét một cách đơn thuần. Ví dụ, cây cà chua thực sự cần khoảng 200 đến 400 micromol trên mét vuông mỗi giây về mức bức xạ hoạt động quang hợp thực tế. Chỉ nhìn vào con số lux sẽ không phản ánh đúng thực tế này. Việc đặt cảm biến gần nơi lá phát triển và sát các thiết bị chiếu sáng sẽ tạo nên sự khác biệt lớn trong việc phát hiện những điểm chiếu sáng không đồng đều. Theo nghiên cứu từ Nhóm Chiếu sáng Cây trồng năm 2023, những người trồng thực hiện việc này thường thấy sản lượng thu hoạch giảm thấp hơn từ 15% đến 30% so với những người không theo dõi kỹ lưỡng ánh sáng.
Việc đánh giá chính xác phụ thuộc vào ba yếu tố chính:
Nhiệt độ cực đoan trên 30°C có thể làm sai lệch đầu ra của máy đo lux từ 5-12%, do đó cần bù trừ môi trường. Việc đo vào lúc mặt trời mọc, giữa trưa và lúc mặt trời lặn cho phép theo dõi sự dao động của DLI ảnh hưởng đến hiệu suất quang hợp.
Các hệ thống tự động, kết nối đám mây giảm sai sót do con người gây ra tới 64% so với việc ghi chép thủ công (Báo cáo Nông nghiệp Môi trường Kiểm soát, 2023). Luôn kiểm tra độ chính xác của các thiết bị đo di động so với cảm biến tham chiếu cố định trong các hoạt động quy mô lớn.
Chọn máy đo lux có độ chính xác ±5% và độ nhạy quang phổ phù hợp với nhu cầu của cây trồng (400-700 nm). Các mẫu có xếp hạng IP65 chống lại độ ẩm và bụi, làm cho chúng phù hợp với môi trường có độ ẩm cao. Đảm bảo thiết bị được trang bị hiệu chỉnh cosine để ghi nhận chính xác ánh sáng góc thấp vào buổi sáng sớm và chiều muộn.
Các đồng hồ đo được trang bị bộ ghi dữ liệu 10.000 điểm hỗ trợ phân tích xu hướng tích lũy ánh sáng hàng ngày trong các chu kỳ sinh trưởng. Các nghiên cứu cho thấy nhà kính tận dụng mối tương quan giữa PPFD và lux được ghi lại có khả năng dự đoán năng suất cao hơn 18% so với những nơi chỉ dựa vào ghi chép thủ công.
Nên chọn các thiết bị ghi dữ liệu theo khoảng thời gian 1 phút để phát hiện bóng râm tạm thời từ mái che thu hồi được hoặc các công trình liền kề. Các thiết bị kết nối đám mây cung cấp cảnh báo thời gian thực khi mức lux nằm ngoài phạm vi tối ưu – ví dụ, dưới 15.000–25.000 lux đối với xà lách hoặc 30.000–40.000 lux đối với cà chua.
Các cảm biến tháo rời đi kèm cáp dài 15 mét giúp đơn giản hóa việc giám sát tại nhiều điểm trong nhà kính diện tích lớn. Cấu hình hai cảm biến cho phép so sánh đồng thời ánh sáng ở tầng tán cây và vùng rễ, điều này đặc biệt hữu ích trong các hệ thống canh tác dọc từng tầng.
PAR quan trọng như thế nào trong chiếu sáng nhà kính?
PAR (Bức xạ hoạt động quang hợp) rất quan trọng vì nó đại diện cho dải bước sóng ánh sáng (400-700 nm) mà thực vật sử dụng cho quá trình quang hợp. Đây là thước đo chính xác hơn so với lux, vốn dựa trên cảm nhận của mắt người.
Có thể dùng máy đo lux để đo ánh sáng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng không?
Máy đo lux có những hạn chế trong mục đích nông nghiệp vì chúng đo ánh sáng dựa trên độ nhạy của con người, điều này khác với nhu cầu của thực vật. Cảm biến lượng tử được ưu tiên sử dụng để đo ánh sáng liên quan đến cây trồng một cách chính xác.
DLI là gì và tại sao nó lại quan trọng?
Tích lũy Ánh sáng Hàng ngày (DLI) đo tổng lượng PAR tích lũy nhận được mỗi ngày. Nó giúp người trồng điều chỉnh điều kiện chiếu sáng phù hợp với nhu cầu của cây, từ đó cải thiện sự phát triển và hiệu quả sử dụng năng lượng.
Tại sao máy đo lux có thể gây hiểu lầm trong lĩnh vực horticulture?
Máy đo lux nhấn mạnh ánh sáng xanh lục và bỏ sót những phần quan trọng trong phổ như ánh sáng xa đỏ và ánh sáng UV-A, vốn rất quan trọng đối với sự phát triển của thực vật, dẫn đến đánh giá không chính xác.
Cảm biến lượng tử có thể mang lại lợi ích gì cho các hoạt động nhà kính quy mô lớn?
Cảm biến lượng tử cung cấp các phép đo PAR và PPFD chính xác, giúp duy trì độ chiếu sáng ổn định ở các khu vực khác nhau trong nhà kính lớn, từ đó cải thiện sức khỏe cây trồng và tăng năng suất.
Chúng tôi cung cấp một bộ giải pháp thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh. Thương hiệu công cụ đo lường từ nhà máy nguồn desde năm 2011. Cần trợ giúp? Hãy nói chuyện với đội ngũ thân thiện của chúng tôi ngay hôm nay.
tầng 2, Tòa Nhà Kangtian, Công Viên Khoa Học Fountain, Đường Pingan, Thị Trấn Pinghu, Quận Longgang, Thâm Quyến, Trung Quốc 518111
Bản quyền © 2025 thuộc về Shenzhen FLUS Technology Co., Ltd. Chính sách bảo mật
EN
