El simulador de luz solar proporciona condiciones experimentales controlables para el estudio de la fotosíntesis vegetal a través de la reproducción precisa del entorno de luz natural, especialmente en la determinación de la curva de respuesta a la luz, el análisis del efecto de calidad de la luz y el estudio del mecanismo de respuesta al estrés. Las siguientes soluciones se proponen desde tres aspectos: selección de equipos, regulación de parámetros y diseño experimental:

I. selección de equipos y coincidencia espectral

Selección del tipo de espectro

Simulador totalmente espectral: utiliza lámparas de xenón o conjuntos LED para cubrir la banda de 280 - 800nm (incluyendo ultravioleta, luz visible e infrarrojo cercano) y simular la distribución espectral de la luz natural, que es adecuada para el estudio de la eficiencia general de la fotosíntesis.

Simulador de luz monocolor / banda estrecha: salida de una longitud de onda específica (como 660 nm de luz roja y 450 nm de luz azul) a través de un filtro ajustable para analizar las características de absorción de Pigmentos fotosintéticos y el mecanismo de transmisión de señales ópticas.

Optimización de la uniformidad de la intensidad de la luz

Elija un simulador equipado con una bola de puntos o una cubierta uniforme para garantizar que la uniformidad de la intensidad de la luz en la cara de trabajo sea ≥ 90% (desviación ≤ 10%), evitando el impacto de los efectos de borde en el crecimiento de las plantas.

II. regulación dinámica de los parámetros

Configuración del gradiente de intensidad

A través del control del programa, la intensidad de la luz se puede ajustar continuamente de 0 - 2000 μmol / m2 / s, simulando la transición de un ambiente Yin a un ambiente yang. Por ejemplo, al estudiar el punto de saturación de la luz, la tasa de asimilación de CO2 se monitorea simultáneamente con un aumento gradual de la luz a intervalos de 200 μmol / m2 / S.

Control preciso del ciclo óptico

El módulo de cronómetro integrado realiza el cambio automatizado del ciclo luz / oscuridad (como 16h de luz / 8h de oscuridad) y simula el impacto del ritmo circadiano en la fotosíntesis.

Diseño combinado de luz y calidad

Se utiliza un simulador RGB - led para configurar la calidad de la luz de acuerdo con la proporción de rojo: azul = 3: 1 para mejorar la eficiencia de la síntesis de clorofila; O regular los pigmentos fotosensibles a través de la luz roja lejana (730 nm) para inducir la respuesta de las plantas a la sombra.

III. diseño experimental y verificación de datos

Diseño experimental controlado

Establecer un grupo de control de luz natural y un grupo experimental de luz simulada para monitorear simultáneamente la tasa fotosintética neta (pn), la conductividad estomacal (gs) y otros parámetros para verificar la fiabilidad de los datos del simulador.

Análisis de acoplamiento multifactorial

En combinación con el módulo de control de temperatura (15 - 35 ℃), concentración de CO2 (300 - 1000 ppm) y humedad (40 - 80% rh), se analizó la interacción entre la fotosíntesis y los factores ambientales.

Monitoreo de estabilidad a largo plazo

Utilice un espectrómetro estándar para calibrar la salida del simulador cada 200 horas para garantizar que la desviación de la intensidad luminosa sea ≤ ± 5% y el grado de coincidencia espectral sea ≥ 95%, lo que garantiza la repetibilidad del experimento.

IV. casos de aplicación

En el estudio de optimización de la fotosíntesis de plantas C3 (como el trigo), se estableció una calidad de la luz de 600 μmol / m2 / s de intensidad y 4: 1 de relación rojo - Azul a través de un simulador, combinada con la concentración de 400ppmcoč, se encontró que su eficiencia fotosintética aumentó un 18% en comparación con la luz natural, proporcionando una base teórica para la cría de fuentes de luz artificiales.