ประโยชน์ของไฟ LED สีขาวที่มีช่วงคลื่นกว้าง

เลือกอ่านตามหัวข้อ

บทนำ

วันนี้ผักอวบจะนำงานวิจัยชิ้นหนึ่งที่พลิกโฉมเรื่องแสงเทียมกับการปลูกพืชมาแชร์ครับ งานวิจัยชิ้นนี้จะแบ่งทดลองออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ การทดลองในส่วนของสเปกตรัม และการทดลองในส่วนของ PFD โดยต้องการหาว่าในการทดลองแต่ละแบบจะให้ผลเป็นอย่างไรต่อน้ำหนักและความสูงของผักกาด งานวิจัยนี้ตีพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2018 แต่ก่อนที่เราจะไปดูผลการทดลองของงานวิจัยนี้ผักอวบขออธิบายเกี่ยวกับสเปกตรัมของแสงและเหตุผลในการใช้แสงเทียมให้ทุกคนเห็นภาพแบบง่าย ๆ กันก่อนนะครับ

หลายคนสงสัยว่าทำไมในการปลูกพืชใน Plant Factory ต้องใช้แสงจากไฟ LED มาปลูกพืชด้วย ทำไมไม่ตั้งระบบโรงเรือนกลางแจ้งแล้วให้แสงอาทิตย์แทนหรือไม่ใช้แสงฟลูออเรสเซนต์ที่ได้จากหลอดไฟบ้านทั่ว ๆ ไปล่ะ ขออธิบายแบบนี้นะครับ การที่เราให้แสงผ่านไฟ LED ทำให้เราสามารถกำหนดเวลาการให้แสงได้ ในขณะที่การใช้แสงอาทิตย์ เราไม่สามารถกำหนดเวลาที่แน่นอนได้และพืชบางชนิดไม่ได้ต้องการแสงตลอดวัน ดังนั้นการที่เราควบคุมแสงได้อย่างอิสระจะทำให้พืชเจริญเติบโตได้อย่างเต็มรูปแบบ  นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยอีกหลายชื้นที่ได้ข้อสรุปว่า การใช้แสงจากไฟ LED จะทำให้พืชมีการเจริญเติบโตที่ดีกว่าปลูกโดยใช้แสงจากดวงอาทิตย์นั่นเอง ในส่วนของแสงฟลูออเรสเซนต์เดี๋ยวผักอวบขออธิบายในผลการทดลองนะครับ

อีกเรื่องที่ต้องอธิบายเพิ่มเติม คือ เรื่องของความยาวคลื่นของแสง ซึ่งมีหน่วยเป็น nm (นาโนเมตร) เป็นค่าที่บอกช่วงของแสงในแต่ละสเปกตรัมแสง โดยช่วงความยาวคลื่นแสงที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจะอยู่ประมาณ 400-700 nm ซึ่งความยาวของคลื่นแสงในช่วงต่าง ๆ จะให้สีที่แตกต่างกันตามภาพด้านล่าง

ภาพที่ 1 แสดงความยาวคลื่นของแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้

 

ผลการทดลอง

1. การทดลองในส่วนของสเปกตรัม

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการทดลองสเปกตรัมสีต่าง ๆ ได้แก่ แดง น้ำเงิน เขียว และ ฟาร์เรด โดยมีการทดลองแยกเป็นทั้งแบบแสงชุดเดี่ยวและรวมสเปกตรัมแสง การทดลองนี้ได้ทดลองกับผักกาดที่สเปกตรัมสีต่าง ๆ โดยความยาวคลื่นของแต่ละสเปกตรัมอยู่ที่ น้ำเงิน 445 nm, เขียว 540 nm, แดง 660 nm และ ฟาร์เรด 730 nm ซึ่งลักษณะที่สังเกตจะเป็นความยาวใบและน้ำหนักของผักกาด ดังภาพที่ 2

ภาพที่ 2 แสดงถึงน้ำหนักและความสูงของผักในการใช้สเปกตรัมในแต่ละแบบ

 

จากภาพข้างต้นแสดงให้เห็นว่า การให้แสงรวมอย่าง น้ำเงิน+แดง+ฟาร์เรด (BR+FR) และ น้ำเงิน+แดง+เขียว+ฟาร์เรด (BRG+FR) จะให้น้ำหนักและความสูงของผักกาดได้ดีกว่าการใช้แสงชุดเดี่ยว ซึ่งจุดนี้เองทำให้เราสามารถตีความได้ว่าการรวมสเปกตรัมแสงอาจจะเป็นวิธีที่เหมาะสมในการเจริญเติบโตของพืช เนื่องจากแสงสีต่าง ๆ มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชที่ต่างกัน คือ

  • สีแดง จะช่วยการกระตุ้นการออกดอกของไม้ดอก
  • สีน้ำเงิน จะช่วยเรื่องการเจริญเติบโตทางใบของพืช
  • สีเขียว ช่วยเรื่องการเจริญโตของลำต้นให้แข็งแรงของพืช
  • ฟาร์เรด ส่งเสริมการยืดยาวของพืช

ดังนั้นการใช้แสงที่มีความต่างเหล่านี้มารวมกันจะทำให้พืชสามารถเจริญเติบโตได้ดีกว่าการใช้แสงแบบสีเดียวนั่นเอง เห็นได้จากการที่ไฟปลูกพืชรุ่นเก่าจะเป็นสีแดง น้ำเงิน หรือม่วง ในขณะที่ไฟรุ่นใหม่จะเป็นสีขาวอันเกิดมาจากการรวมกับของสีต่าง ๆ นั่นเอง ซึ่งทาง บริษัท บารมีพิรุณ จำกัด ของเราได้มีการนำแสง LED ขาว มาใช้ใน Plant Factory  เช่นเดียวกัน

ภาพที่ 3 แสดงการเกิดแสงขาวเมื่อรวมแสงสีแดง เขียว และน้ำเงินในไฟ LED เทียบกับการเกิดแสงขาวในการรวมกันของแสงเหลืองและน้ำเงิน

 

2. การทดลองในส่วนของค่า PFD

ค่า  PFD หรือ Photon Flux Density เป็นการวัดจำนวนของโฟตรอนที่ผ่านพื้นที่เฉพาะที่ไหลผ่านต่อวินาที โดยมีหน่วยเป็น umol/m2/s. ซึ่งค่า PFD จะมีความสำคัญต่อการเปิด-ปิดปากใบและการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งในแต่ละพืชนั้นก็จะต้องการค่า PFD ที่ต่างกันออกไป โดยในงานวิจัยชิ้นนี้เป็นงานวิจัยที่ว่าด้วยเรื่องของการบาลานซ์หรือทำให้สมดุลของอัตราแสงแดงต่อแสงน้ำเงิน และอัตราแสงแดงต่อแสงฟาร์เรดว่าให้ผลผลิตที่ดีกว่าแสงฟลูออเรสเซนต์อย่างไร

ภาพที่ 4 แสดงค่าที่สมดุลของอัตราแสงแดงต่อน้ำเงิน (R/B) และ แสงแดงต่อฟาร์เรด (R/FR)

 

ความหมายของแต่ละตัวแปร

  • △ หมายความว่าค่าที่สมดุลระหว่าง อัตราแสงแดงต่อน้ำเงินและอัตราแสงแดงต่อฟาร์เรด ที่มีผลผลิตเท่ากับการใช้แสงฟลูออเรสเซนต์
  • ◯ หมายความว่าค่าอัตราแสงแดงต่อน้ำเงิน และ อัตราแสงแดงต่อฟาร์เรด ที่มีผลผลิตสูงกว่าแสงฟลูออเรสเซนต์
  • X หมายความว่าค่าอัตราแสงแดงต่อน้ำเงิน และ อัตราแสงแดงต่อฟาร์เรด ที่มีผลผลิตต่ำกว่าแสงฟลูออเรสเซนต์

จากภาพแสดงให้เห็นถึงการให้ค่าอัตราของแสงแดงต่อน้ำเงิน และ อัตราแสงแดงต่อฟาร์เรดที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งหากเราดูจากตัวแปรจะพบว่าไฟ LED ที่ให้ผลผลิตดีจะกระจุกตัวอยู่ในช่วงประมาณ 1.5–4.5 สำหรับ R/B และ 2.5–7.5 สำหรับ R/FR เมื่อเทียบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งเจ้าไฟฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Light) จะเกิดจากหลอดไฟที่ภายในประกอบไปด้วยไอปรอท เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน อะตอมของไอปรอทก็จะเกิดการปล่อยพลังงานออกมา ในรูปของแสงอัลตร้าไวโอเลต และทำให้เกิดสารเรืองแสงออกมา ซึ่งแสงอัลตร้าไวโอเลตจัดเป็นแสงที่ไม่สามารถมองเห็นได้ตาเปล่า ซึ่งหากเทียบกันระหว่างแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์และสเปกตรัมแสงที่เรามองเห็นแล้ว (400-700 nm) พืชจะใช้แสงสเปกตรัมในช่วง 400 – 700 nm ในการเจริญเติบโตได้ดีกว่ารวมถึง ไฟฟลูออเรสเซนต์มีราคาที่สูงกว่า ใช้พลังงานเยอะกว่าและยังปล่อยของเสียที่ไม่ดีในปริมาณที่มากกว่าด้วย ด้วยสาเหตุเหล่านี้เองจึงตอกย้ำให้แสงฟลูออเรสเซนต์ไม่เหมาะกับการปลูกพืชนั่นเองครับ

 

สรุป

จากการทดลองทั้ง 2 ส่วนเราสามารถสรุปได้ดังนี้ คือ

  1. สเปกตรัมแสงแต่ละสี มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชที่ต่างกัน ซึ่งพืชแต่ละชนิดจะใช้แสงสีต่าง ๆ ในการเจริญเติบโตที่ต่างกันด้วย ดังนั้นเราต้องเข้าใจทั้งหลักสรีรวิทยาและเรื่องของแสงก่อนการปลูกพืชด้วยแสงเทียม
  2. เราสามารถรวมแสง LED แต่ละสีเข้าด้วยกันได้ โดยแสงที่ดีที่สุดสำหรับผักกาด คือ แสงสีขาว ที่เกิดจากการรวมกันของ แสงแดง เขียว น้ำเงิน และฟาร์เรด
  3. อัตราในการใช้แสงแดงต่อน้ำเงิน และ แสงแดงต่อฟาร์เรด ควรมีค่าอัตราที่ไม่มากเกินไป เพื่อให้ผลผลิตที่ได้มีปริมาณที่ดีที่สุด
  4. ไฟฟลูออเรสเซนต์ไม่เหมาะที่จะนำมาปลูกพืช เนื่องจาก มีราคาสูง ใช้พลังงานเยอะกว่า และมีแสงอัลตร้าไวโอเลตที่เป็นผลเสียต่อพืชบางชนิด

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้เป็นการทดลองแค่ในผักกาด ในปี 2018 ดังนั้นเราต้องดูว่าเราต้องการที่จะปลูกพืชแบบใดจะได้นำหลอดสี LED มาผสมกันให้เหมาะกับพืชชนิดนั้น ๆ ครับ ผักอวบหวังว่างานวิจัยนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้อ่านทุกท่านครับ แล้วพบกันในงานวิจัยอื่น ๆ ครับ

ปล. สำหรับใครที่ต้องการทานผักเคลที่ปลูกในระบบ Plant Factory สด สะอาด ปลอดภัย คุณค่าทางโภชนาการสูง คลิกที่ปุ่มด้านล่างได้เลยครับ

บทความที่เหมาะกับคุณ

10 ข้อควรรู้ของ Kale

10 ข้อควรรู้ ที่ทำให้เคลเป็นผักที่มีคุณค่าทางโภชนาการมากที่สุดในโลก

ประเทศไทยในปัจจุบัน ขนานนามผักเคล(Kale) ว่าเป็นราชีนีแห่งผักใบเขียว(The queen of greens) เนื่องด้วยคุณค่าทางโภชนาการที่สูงจนหาที่เปรียบ อย่างไรก็ตามในต่างประเทศที่รับประทานผักเคล

Read More »
Thailand Smart Farming 4.0

Thailand Smart Farming 4.0 เทคโนโลยีการเกษตรสู่อนาคต

หลังจากที่บทความที่แล้ว ผักอวบ มีพูดถึงเรื่อง Smart Vertical Farming ที่มีการยกตัวอย่างการทำเกษตรแนวดิ่งของประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกไปแล้ว วันนี้จะมาคุยกันเรื่อง Thailand Smart Farming 4.0

Read More »

สภาวะเครียดกับการออกดอกของผักเกล็ดหิมะ

วันนี้ผักอวบหยิบงานวิจัยของบารมีพิรุณตัวหนึ่งที่น่าสนใจมาฝาก เป็นงานวิจัยที่จะทดลองการปลูกผักเกล็ดหิมะในสภาวะที่ทำให้พืชเครียดเพื่อเร่งการออกดอกและดูสรีรวิทยา

Read More »

Welcome to BarramePirun

Sign into your account here

or