คำตอบสั้น ๆ
รังสีที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง (PAR) คือแสงในช่วง 400 ถึง 700 nm ที่พืชใช้สังเคราะห์แสง โดยวัดเป็นจำนวนโฟตอน PPFD คือปริมาณ PAR ที่ตกถึงเรือนยอดในแต่ละวินาที มีหน่วยเป็น µmol/m²/s ส่วนปริมาณแสงสะสมรายวัน (DLI) คือปริมาณรวมต่อวัน มีหน่วยเป็น mol/m²/d คำนวณจาก PPFD × จำนวนชั่วโมง × 0.0036 โดยทั่วไปผักกาดหอมต้องการ DLI ประมาณ 12–17 เช่น ให้แสง 250 µmol/m²/s เป็นเวลา 16 ชั่วโมง
รังสีที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง (PAR) คืออะไร?
รังสีที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง (PAR) คือแถบแสงในช่วง 400 ถึง 700 นาโนเมตร (nm) ที่พืชใช้ขับเคลื่อนการสังเคราะห์แสง ซึ่งใกล้เคียงกับช่วงแสงที่ตามองเห็น กล่าวโดยย่อ PAR ครอบคลุมความยาวคลื่นตั้งแต่ม่วง–น้ำเงินไปจนถึงแดงเข้ม PAR นับเป็นจำนวนโฟตอนแทนพลังงานหรือความสว่าง และเป็นพื้นฐานของตัวชี้วัดไฟปลูกพืชที่มีประโยชน์ทุกตัว ได้แก่ PPF, PPFD และ DLI
ความเข้าใจเรื่อง PAR ช่วยตอบคำถามในการปลูกจริงที่ผู้ปลูกมักถาม ได้แก่ พืชต้องการแสงมากเท่าใด แสงสีใดเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชที่สุด ควรวางไฟปลูกพืชห่างจากพืชเท่าใด และเหตุใดโคมไฟที่ดูสว่างจึงอาจยังทำให้พืชเติบโตได้ไม่ดี บทความนี้อธิบายหลักวิทยาศาสตร์และการวัด หากกำลังเลือกซื้อโคมไฟ ดูคู่มือเฉพาะเรื่องไฟปลูกพืชสำหรับการทำฟาร์มในอาคารของเรา
งานวิจัยและมาตรฐานด้านแสงรุ่นใหม่บางส่วนยังกล่าวถึง PAR แบบขยายช่วง (ePAR) ที่ 400–750 nm เพราะโฟตอนแสงแดงไกลในช่วง 700 ถึง 750 nm ทำงานร่วมกับความยาวคลื่นที่สั้นกว่าเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์แสง เมื่อเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ระบุค่า ePAR ให้เปรียบเทียบกับค่า ePAR อื่นเท่านั้น งานวิจัยพื้นฐานด้านการสังเคราะห์แสงตามความยาวคลื่น ซึ่งมักสรุปเป็นเส้นโค้งแมคครี แสดงให้เห็นว่าใบพืชใช้แสงทุกความยาวคลื่นในช่วงนี้ โดยทั่วไปโฟตอนสีแดงมีประสิทธิภาพสูงกว่าสีน้ำเงินหรือสีเขียว
PAR, PPF, PPFD และ DLI ต่างกันอย่างไร?
PAR กำหนดว่าแสงใดอยู่ในขอบเขตที่นับ ส่วน PPF, PPFD และ DLI วัดปริมาณแสงที่โคมผลิตได้ ปริมาณที่ตกถึงพืช และปริมาณที่พืชได้รับตลอดหนึ่งวัน หน่วยใช้ไมโครโมล (µmol) ของโฟตอน โดยหนึ่งโมลมีประมาณ 6.02 × 10²³ โฟตอน
| ตัวชี้วัด | สิ่งที่วัด | หน่วย | ใช้สำหรับ |
|---|---|---|---|
| PAR | ช่วงคลื่น 400–700 nm ที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง | ช่วงความยาวคลื่น, nm | กำหนดว่าแสงใดอยู่ในขอบเขตที่นับ |
| PPF (ฟลักซ์โฟตอนสังเคราะห์แสง) | ปริมาณโฟตอน PAR ทั้งหมดที่แหล่งกำเนิดแสงปล่อยออกมาในแต่ละวินาที | µmol/s | เปรียบเทียบปริมาณแสงที่โคมผลิตได้ |
| PPE (ประสิทธิผลโฟตอนสังเคราะห์แสง) | ปริมาณโฟตอน PAR ที่ผลิตได้ต่อหน่วยพลังงานไฟฟ้า | µmol/J | เปรียบเทียบประสิทธิภาพของโคมไฟ |
| PPFD (ความหนาแน่นฟลักซ์โฟตอนสังเคราะห์แสง) | ปริมาณโฟตอน PAR ที่ตกกระทบพื้นผิวในแต่ละวินาที | µmol/m²/s | กำหนดความเข้มแสงที่ระดับเรือนยอด |
| DLI (ปริมาณแสงสะสมรายวัน) | ปริมาณโฟตอน PAR ทั้งหมดที่ได้รับต่อตารางเมตรต่อวัน | mol/m²/d | ปรับปริมาณแสงให้เหมาะกับพืชปลูก |
ในทางปฏิบัติ PPFD หมายถึงอะไร? คือค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดควอนตัม (PAR) ซึ่งวางไว้ที่ระดับใบ แสงแดดเต็มที่ช่วงเที่ยงในฤดูร้อนมีค่าประมาณ 2,000 µmol/m²/s ขณะที่ชั้นปลูกผักกาดหอมในอาคารทั่วไปใช้แสงประมาณ 200–300 µmol/m²/s แต่เปิดนานกว่ามาก
เหตุใดลูเมนและลักซ์จึงไม่ใช่หน่วยที่เหมาะกับพืช?
ลูเมนและลักซ์ถ่วงน้ำหนักตามการมองเห็นของมนุษย์ ซึ่งไวที่สุดต่อแสงสีเขียว–เหลืองที่ประมาณ 555 nm พืชใช้โฟตอนสีน้ำเงินและสีแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก แต่เครื่องวัดลักซ์แทบไม่นับแสงเหล่านี้ ไฟปลูกพืชที่มีแสงสีแดงมากจึงอาจอ่านค่าลักซ์ได้ต่ำแต่ให้ PPFD สูง สำหรับแสงแดด 1,000 lux เท่ากับประมาณ 18–19 µmol/m²/s แต่อัตราแปลงเปลี่ยนไปตามแต่ละสเปกตรัม จึงใช้ค่าลูเมนเป็นเกณฑ์อ้างอิงที่เชื่อถือไม่ได้ ควรใช้เซ็นเซอร์ควอนตัมหรือแผนผังการกระจายค่า PPFD ของผู้ผลิตแทน
คำนวณ DLI อย่างไร และพืชต้องการแสงมากเท่าใด?
คำนวณปริมาณแสงสะสมรายวันโดยนำ PPFD คูณจำนวนวินาทีที่เปิดไฟ แล้วแปลงเป็นโมล: DLI (mol/m²/d) = PPFD × จำนวนชั่วโมงที่ได้รับแสง × 0.0036 ตัวอย่างเช่น 250 µmol/m²/s เป็นเวลา 16 ชั่วโมง จะได้ 250 × 16 × 0.0036 = 14.4 mol/m²/d
DLI เป็นค่าเป้าหมายที่เหมาะกว่า เพราะพืชตอบสนองต่อปริมาณแสงรวมรายวัน คุณสามารถให้ DLI เท่ากันได้ด้วย PPFD ที่ต่ำลงและเพิ่มชั่วโมงให้แสง ซึ่งมักช่วยให้ใช้ระบบไฟขนาดเล็กลงและราคาถูกลง ตารางนี้แสดงช่วงค่าเริ่มต้นที่มีการอ้างอิงกันทั่วไปจากหน่วยงานส่งเสริมวิชาการของมหาวิทยาลัยและแหล่งงานวิจัยด้านพืชสวน ทั้งนี้ พันธุ์พืชและระบบปลูกมีความแตกต่างกัน
| ชนิดพืช | ค่า DLI เป้าหมายโดยทั่วไป (mol/m²/d) | ตัวอย่าง PPFD และช่วงเวลาให้แสง |
|---|---|---|
| ต้นกล้าและต้นกล้าสำหรับย้ายปลูก | ประมาณ 6–12 | 100–200 µmol/m²/s เป็นเวลา 16–18 h |
| ไมโครกรีน | ประมาณ 6–12 | 100–200 µmol/m²/s เป็นเวลา 16 h |
| ผักกาดหอมและผักใบ | ประมาณ 12–17 | 200–300 µmol/m²/s เป็นเวลา 16 h |
| โหระพาและพืชสมุนไพรสำหรับปรุงอาหาร | ประมาณ 12–20 | 250–350 µmol/m²/s เป็นเวลา 16 h |
| สตรอว์เบอร์รี | ประมาณ 15–25 | 300–450 µmol/m²/s เป็นเวลา 14–16 h |
| มะเขือเทศ พริก แตงกวา | ประมาณ 20–30 หรือมากกว่า | มักใช้แสงแดดร่วมกับแสงเสริมในโรงเรือน |
แสงมากขึ้นไม่ได้ดีกว่าเสมอไป ผักกาดหอมที่ได้รับ DLI สูงกว่าเป้าหมายมากอาจเกิดอาการปลายใบไหม้ และการให้แสงเข้มโดยไม่ปรับ CO2 อุณหภูมิ และธาตุอาหารให้สอดคล้องกันทำให้สิ้นเปลืองไฟฟ้า ดูคำแนะนำเฉพาะพืชได้ในคู่มือปลูกผักกาดหอมไฮโดรโปนิกส์ คู่มือไมโครกรีน และการปลูกมะเขือเทศในอาคารของเรา
แสงสีใดเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชที่สุด?
ไม่มีแสงสีเดียวที่ดีที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของพืช พืชใช้แสงทุกความยาวคลื่นในช่วง PAR เพื่อสังเคราะห์แสง และแต่ละช่วงสียังส่งสัญญาณที่กำหนดรูปทรงของพืชด้วย โฟตอนสีแดงขับเคลื่อนการสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก สีน้ำเงินช่วยให้ต้นมีทรงกระชับ และส่วนผสมที่สมดุลซึ่งรวมสีเขียวและแสงแดงไกลบางส่วนมักให้การเจริญเติบโตโดยรวมดีที่สุด ดังนั้น แสงที่ดีที่สุดสำหรับพืชจึงไม่ใช่สีใดสีหนึ่ง แต่เป็นสเปกตรัมที่เหมาะกับพืชในระดับความเข้มที่เหมาะสม ตารางนี้สรุปบทบาทของแต่ละช่วงสี
| ช่วงคลื่น | ช่วงความยาวคลื่น (nm) | ผลหลักต่อพืช |
|---|---|---|
| UV-A | 315–400 | อาจเพิ่มสารสีและความหนาของใบ ปริมาณสูงทำให้พืชเกิดความเครียด |
| สีน้ำเงิน | 400–500 | ช่วยให้ต้นมีทรงกระชับ ใบหนาขึ้น และปากใบเปิด หากมากเกินไปจะลดการขยายตัวของใบ |
| สีเขียว | 500–600 | ทะลุผ่านเข้าไปในเรือนยอดและถึงใบล่างได้ลึกกว่า ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานมองเห็นพืชได้ชัดเจน |
| สีแดง | 600–700 | มีประสิทธิภาพสูงในการสังเคราะห์แสง เป็นองค์ประกอบหลักของสเปกตรัมไฟปลูกพืชส่วนใหญ่ |
| แสงแดงไกล | 700–750 (และสูงกว่านี้) | ส่งเสริมการขยายตัวของใบและการยืดตัวของลำต้น มีผลต่อการออกดอก เพิ่มการสังเคราะห์แสงเมื่อทำงานร่วมกับแสงสีแดง |
แสงสีน้ำเงินเทียบกับแสงสีแดงสำหรับพืช: แสงสีแดงดีต่อพืชหรือไม่?
ใช่ แสงสีแดงดีต่อพืช เป็นช่วงคลื่นที่มีประสิทธิภาพต่อโฟตอนสูงที่สุดในการสังเคราะห์แสงของพืชปลูกส่วนใหญ่ แต่พืชที่ปลูกภายใต้แสงสีแดงเพียงอย่างเดียวมักยืดตัวและมีใบผิดปกติ จึงเพิ่มองค์ประกอบแสงสีน้ำเงินในไฟปลูกพืช โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10–30% ของโฟตอนในโคมไฟเชิงพาณิชย์ เพื่อให้ต้นมีทรงกระชับและเติบโตตามปกติ โคมไฟสีแดง–น้ำเงิน (สีม่วง) แบบดั้งเดิมใช้หลักการนี้ ส่วนโคมไฟเต็มสเปกตรัมสมัยใหม่เพิ่มสีเขียวและแสงแดงไกลเพื่อให้เติบโตอย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้นและมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
สีของไฟปลูกพืชและค่า 6500K หมายถึงอะไร?
ค่าเคลวิน เช่น 3000K, 4000K หรือ 6500K คืออุณหภูมิสีสัมพันธ์ (CCT) ซึ่งอธิบายว่าแสงสีขาวดูเป็นโทนอุ่นหรือโทนเย็นในสายตามนุษย์ ไฟปลูกพืช 6500K ให้แสงโทนเย็นอมฟ้าและมีสัดส่วนแสงสีน้ำเงินสูงกว่า จึงเหมาะกับต้นกล้า กิ่งปักชำ และการเจริญเติบโตทางใบ ส่วน 3000–4000K ให้แสงโทนอุ่นกว่าและมีแสงสีแดงมากกว่า จึงมักเป็นที่นิยมสำหรับพืชในระยะออกดอกและติดผล CCT เป็นเพียงแนวทางคร่าว ๆ ในการพิจารณาสเปกตรัม กราฟการกระจายสเปกตรัมในเอกสารข้อมูลจำเพาะจึงให้ข้อมูลได้มากกว่าอย่างชัดเจน สำหรับต้นกล้า แสงสีขาวโทนเย็นหรือแสงที่มีสัดส่วนสีน้ำเงินสูงและมีความเข้มพอประมาณเป็นทางเลือกที่เหมาะสม
ควรวางไฟปลูกพืชห่างจากพืชเท่าใด?
ควรติดตั้งไฟปลูกพืชให้ห่างจากพืชเท่าที่จำเป็นเพื่อให้ได้ PPFD ตามเป้าหมายอย่างสม่ำเสมอ โดยไม่ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนหรือแสง ระยะนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่โคมให้และการออกแบบลำแสงมากกว่าตัวเลขระยะตายตัว LED กำลังต่ำติดตั้งใกล้พืชได้ ส่วนโคมกำลังสูงต้องแขวนสูงกว่า ตารางระยะติดตั้งให้ค่าตั้งต้นทั่วไปสำหรับโคม LED ซึ่งควรตรวจยืนยันด้วยเครื่องวัด PAR
| ประเภทโคม LED | ระยะเหนือทรงพุ่มโดยทั่วไป | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ไฟเส้น หลอดไฟ และไฟขนาดเล็ก (ประมาณ 10–40 W) | 10–30 cm (4–12 in) | ชั้นเพาะกล้า ไมโครกรีน ตู้ปลูกพืช |
| ไฟแท่ง LED ในชั้นปลูกแนวตั้ง (ประมาณ 30–100 W ต่อแท่ง) | 15–40 cm (6–16 in) | ผักใบและพืชสมุนไพรบนชั้นปลูกหลายชั้น |
| แผงไฟกำลังปานกลาง (ประมาณ 100–300 W) | 30–60 cm (12–24 in) | เต็นท์ปลูกพืช ห้องขนาดเล็ก โต๊ะปลูกเดี่ยว |
| ไฟส่องจากด้านบนกำลังสูง (ประมาณ 400–1,000 W) | 45–90 cm (18–36 in) | พืชทรงสูง พื้นที่เพดานสูง โรงเรือน |
ต้นกล้าควรอยู่ห่างจากไฟปลูกพืชเท่าใด? โดยทั่วไปควรใช้ระยะเท่ากับหรือมากกว่าพืชโตเต็มวัยเล็กน้อย พร้อมหรี่ไฟให้ PPFD อยู่ที่ประมาณ 100–200 µmol/m²/s สัญญาณว่าไฟอยู่ใกล้หรือแรงเกินไป ได้แก่ ใบด้านบนซีดขาวหรือเริ่มเหลือง และขอบใบม้วน ส่วนต้นที่ยืดยาวและสีซีดบ่งชี้ว่าได้รับแสงน้อยเกินไป คู่มือการเพาะเมล็ดและการงอกของเราครอบคลุมการจัดระบบขยายพันธุ์พืช
กฎกำลังสองผกผัน ซึ่งระบุว่าความเข้มลดลงตามกำลังสองของระยะทาง ใช้ได้อย่างเคร่งครัดเฉพาะกับแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดเท่านั้น ชุดไฟแท่ง LED เหนือชั้นปลูกที่มีพื้นผิวสะท้อนแสงทำงานคล้ายแผงแสงขนาดกว้างมากกว่า ดังนั้น PPFD จึงลดลงช้ากว่าเมื่อระยะห่างเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ การวัดจริงจึงดีกว่าการใช้หลักประมาณคร่าว ๆ
วัด PAR และ PPFD อย่างไร?
การวัด PAR ใช้เซนเซอร์ควอนตัม ซึ่งเป็นเครื่องวัดแบบมือถือหรือแบบติดตั้งประจำที่ที่นับโฟตอนในช่วง 400 ถึง 700 nm และรายงานค่า PPFD แอปบนสมาร์ตโฟนสามารถประมาณค่าได้คร่าว ๆ แต่ยังไม่น่าเชื่อถือเพียงพอสำหรับการตัดสินใจเชิงพาณิชย์
- ใช้เซนเซอร์ควอนตัมแบบเต็มสเปกตรัมที่สอบเทียบสำหรับแสง LED เซนเซอร์รุ่นเก่าอาจอ่านค่าแสงสีแดงเข้มและสีน้ำเงินได้ต่ำกว่าความเป็นจริง
- วัดที่ระดับทรงพุ่มโดยวางเซนเซอร์ในแนวระดับ หลังจากเปิดไฟให้อุ่นเครื่องประมาณ 15–30 นาที
- วัดค่าตามจุดในรูปแบบตาราง เช่น ทุกระยะ 15–30 cm ทั่วแต่ละชั้นหรือโต๊ะปลูก รวมถึงบริเวณขอบและมุม
- คำนวณค่าเฉลี่ยและความสม่ำเสมอ นำค่าต่ำสุดที่วัดได้หารด้วยค่าเฉลี่ย ค่าประมาณ 0.7–0.8 หรือสูงกว่าบ่งชี้ว่ามีความสม่ำเสมอดี
- แปลงเป็น DLIโดยใช้ช่วงเวลาให้แสงของคุณ แล้วปรับการหรี่ไฟ ความสูง หรือชั่วโมงให้แสงเพื่อให้ได้ตามเป้าหมายของพืช
- วัดซ้ำเป็นระยะ เนื่องจากปริมาณแสงจาก LED ค่อย ๆ ลดลง และฝุ่นบนเลนส์ทำให้แสงลดลง
แสงสีใดดึงดูดแมลง และสีใดไม่ดึงดูด?
แมลงที่บินกลางคืนส่วนใหญ่ถูกดึงดูดด้วยแสงอัลตราไวโอเลตและแสงสีน้ำเงินซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นมากที่สุด ขณะที่แสงสีขาวโทนอุ่น สีเหลือง สีอำพัน และสีแดงดึงดูดแมลงน้อยกว่า ไม่มีแสงสีใดในช่วงที่มองเห็นได้ที่ปราศจากแมลงโดยสิ้นเชิง แต่แสงความยาวคลื่นยาวมักเป็นตัวเลือกเมื่อต้องการแสงสว่างที่ไม่ดึงดูดแมลง
- แสงสีแดงดึงดูดแมลงหรือไม่? โดยทั่วไปดึงดูดน้อยกว่าแสงสีขาวหรือสีน้ำเงิน เพราะแมลงหลายชนิดมองเห็นสีแดงได้ไม่ดี อย่างไรก็ตาม แสงสีแดงไม่ได้ขับไล่แมลง
- เครื่องช็อตแมลงและโคมไฟดักยุง UV ใช้แสง UV-A และแสงสีน้ำเงินล่อแมลง โคมไฟกำจัดแมลงทางการเกษตรใช้หลักการเดียวกันในขนาดที่ใหญ่กว่า ดูคู่มือความปลอดภัยในการใช้เครื่องช็อตแมลงของเรา
- แมลงหวี่ถูกดึงดูดด้วยแสงสีน้ำเงินหรือไม่? แมลงวันขนาดเล็ก เช่น แมลงหวี่เชื้อรา อาจถูกดึงดูดเข้าหาแหล่งกำเนิดแสง แต่ในห้องปลูกพืช การจัดการความชื้นของวัสดุปลูกและใช้แผ่นกาวเหนียวสีเหลืองควบคุมได้ดีกว่า โดยอาศัยพฤติกรรมที่แมลงถูกดึงดูดเข้าหาพื้นผิวสีเหลือง ดูคู่มือกับดักกาวเหนียวสีเหลืองของเรา
ในฟาร์มในอาคารแบบปิด สีของไฟปลูกพืชมีผลต่อระดับการระบาดของศัตรูพืชน้อยเมื่อเทียบกับการปิดช่องรั่ว สุขอนามัย และการติดมุ้งกรองที่ประตูและช่องอากาศเข้า
ขั้นตอนถัดไป
รังสีที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสงช่วยเปลี่ยนการจัดแสงจากการคาดเดาเป็นตัวเลข โดยเลือก DLI สำหรับพืช แปลงเป็น PPFD และช่วงเวลาให้แสง เลือกสเปกตรัมที่ช่วยให้การเจริญเติบโตสมดุล และวัดที่ระดับทรงพุ่ม Mars Vertical Farm ออกแบบแสงในโรงงานผลิตพืชในตู้คอนเทนเนอร์และในอาคาร เช่น โรงงานผลิตพืชในอาคารสำหรับผักใบของเรา โดยยึดเป้าหมาย DLI เฉพาะของพืชแต่ละชนิด และกำหนดสเปกตรัม LED ความสูงติดตั้ง และการหรี่ไฟแยกตามแต่ละชั้น แจ้งชนิดพืชและพื้นที่ปลูกของคุณ แล้ววิศวกรของเราสามารถเสนอระบบแสงและระบบปลูกที่กำหนดขนาดตามความต้องการ ส่งตรงจากโรงงาน
