Tusitala: Jing Zhao，Zengchan Zhou，Yunlong Bu, ma isi. Punaoa o Ala o Faasalalauga：Tekonolosi Fa'ainisinia Fa'ato'aga (fa'ato'aga i totonu o fale lanumeamata)

O le fale gaosimea e tuʻufaʻatasia ai alamanuia faʻaonaponei, biotechnology, nutrient hydroponics ma tekinolosi faʻamatalaga e faʻatino ai le pulea saʻo o mea tau siʻosiʻomaga i totonu o le nofoaga. Ua tapunia atoa, e itiiti manaʻoga mo le siosiomaga o loʻo siomia ai, faʻapuʻupuʻu le taimi e selesele ai laʻau, sefe ai le vai ma faʻapalaga, ma faʻatasi ai ma le lelei o le gaosiga e le faʻaaogaina ai vailaʻau faʻasaina ma le leai o se otaota e lafoaʻi, o le lelei o le faʻaaogaina o le fanua e 40 i le 108 taimi nai lo le gaosiga o fanua tatala. O le malamalama faʻapitoa atamai ma le faʻatonutonuina o le siosiomaga malamalama e taua tele i le lelei o lana gaosiga.

I le avea ai o se mea taua faaletino e aafia ai le siosiomaga, e taua tele le malamalama i le faatonutonuina o le tuputupu aʻe o laau ma le metabolism o meafaitino. "O se tasi o vaega autu o le fale gaosi oloa o le puna atoa o le malamalama faʻapitoa ma le faʻatinoina o le faʻatonutonuina atamai o le siosiomaga o le malamalama" ua avea ma se maliliega lautele i le alamanuia.

Manaʻoga o laau mo le malamalama

E na'o le malamalama le puna o le malosi e fa'atino ai le photosynthesis o la'au. O le malosi o le malamalama, le lelei o le malamalama (spectrum) ma suiga o le malamalama i lea taimi ma lea taimi e iai sona aafiaga tele i le tuputupu a'e ma le atina'eina o fa'ato'aga, ma o le malosi o le malamalama e sili ona tele sona aafiaga i le photosynthesis o la'au.

■ Malosi o le malamalama

E mafai e le malosi o le malamalama ona suia le foliga o fua o laau, e pei o le fuga, le umi o vaeluaga, le mafiafia o le au, ma le tele ma le mafiafia o lau. O manaʻoga o laau mo le malosi o le malamalama e mafai ona vaevaeina i ni laau e fiafia i le malamalama, laau e fiafia i le malamalama feololo, ma laau e teteʻe i le malamalama itiiti. O fualaau faisua o le tele lava o laau e fiafia i le malamalama, ma o latou tulaga e suia ai le malamalama ma tulaga e faʻatumuina ai le malamalama e matua maualuga lava. I fale gaosi moli faʻapitoa, o manaʻoga talafeagai o laau mo le malosi o le malamalama o se faavae taua mo le filifilia o punaoa o le malamalama faʻapitoa. O le malamalama i manaʻoga o le malamalama o laau eseese e taua mo le mamanuina o punaoa o le malamalama faʻapitoa, e matua manaʻomia lava le faʻaleleia atili o le faʻatinoga o le gaosiga o le faiga.

■ Tulaga lelei o le malamalama

O le tufatufaina atu o le tulaga lelei o le malamalama (spectral) e iai foʻi sona aafiaga taua i le photosynthesis ma le morphogenesis o laʻau (Ata 1). O le malamalama o se vaega o le radiation, ma o le radiation o se galu electromagnetic. O galu electromagnetic e iai uiga o galu ma uiga quantum (particle). O le quantum o le malamalama e taʻua o le photon i le fanua o togalaau. O le radiation e iai le wavelength range e 300~800nm ​​e taʻua o le physiologically active radiation o laʻau; ma o le radiation e iai le wavelength range e 400~700nm e taʻua o le photosynthetically active radiation (PAR) o laʻau.

O le chlorophyll ma le carotene o pigments e lua e sili ona tāua i le photosynthesis o la'au. O lo'o fa'aalia i le Ata 2 le spectral absorption spectrum o pigment photosynthetic ta'itasi, lea e fa'aputuina ai le chlorophyll absorption spectrum i fusi mumu ma lanumoana. O le faiga o moli e fa'avae i luga o mana'oga spectral o fa'ato'aga e fa'aopoopoina ai le malamalama, ina ia fa'alauiloa ai le photosynthesis o la'au.

■ vaitaimi o ata
O le sootaga i le va o le photosynthesis ma le photomorphogenesis o laau ma le umi o le ao (po o le taimi o le photoperiod) e ta'ua o le photoperiodity o laau. O le photoperiodity e feso'ota'i vavalalata ma itula malamalama, lea e faasino i le taimi e fa'avevela ai le fua i le malamalama. O fua eseese e mana'omia se aofa'i patino o itula o le malamalama e fa'amae'a ai le photoperiod e fuga ma fua mai ai. E tusa ai ma photoperiods eseese, e mafai ona vaevaeina i fua uumi aso, e pei o le kapisi, ma isi, e mana'omia ai le sili atu i le 12-14 itula malamalama i se tulaga patino o lona tuputupu a'e; o fua pupuu aso, e pei o aniani, soya, ma isi, e mana'omia ai le itiiti ifo i le 12-14 itula o le malamalama; o fua feololo le la, e pei o kukama, tamato, pepa, ma isi, e mafai ona fuga ma fua mai i lalo o le susulu o le la umi pe pu'upu'u fo'i.
I totonu o elemene e tolu o le siosiomaga, o le malosi o le malamalama o se faavae taua mo le filifilia o punaoa malamalama fa'apitoa. I le taimi nei, e tele auala e fa'aalia ai le malosi o le malamalama, e aofia ai auala nei e tolu.
（1）O le malamalama e faasino i le mafiafia o le susulu o le malamalama (susulu o le malamalama i le vaega e tasi) e maua i luga o le vaega ua malamalama, i le lux (lx).

（2）Fa'asalalauga fa'a-photosynthetically active, PAR，Iunite：W/m²。

（3）O le photon flux density PPFD poʻo le PPF o le aofaʻi lea o le photosynthetically effective radiation e oʻo atu pe ui atu i le taimi ma le vaega o le eria, iunite：μmol/(m²·s)。E faʻatatau tele i le malosi o le malamalama e 400~700nm e fesoʻotaʻi tonu ma le photosynthesis. O le faʻailoga foʻi lea e masani ona faʻaaogaina i le matata o le gaosiga o laʻau.

Su'esu'ega o le puna o le malamalama o le faiga masani o le malamalama faaopoopo
O le fa'aopoopoga o le malamalama fa'apitoa o le fa'ateleina lea o le malosi o le malamalama i le vaega fa'atatau pe fa'alauteleina le taimi o le malamalama e ala i le fa'apipi'iina o se faiga fa'aopoopo o moli e fa'amalieina ai le mana'oga o la'au mo le malamalama. I se tulaga lautele, o le faiga fa'aopoopo o moli e aofia ai masini fa'aopoopo o moli, matagaluega ma lana faiga fa'atonutonu. O puna'oa fa'aopoopo o moli e aofia ai le tele o ituaiga masani e pei o moli incandescent, moli fluorescent, moli metal halide, moli sodium maualuga le mamafa ma LED. Ona o le maualalo o le eletise ma le lelei o le va'aiga o moli incandescent, le maualalo o le lelei o le malosiaga photosynthetic ma isi fa'aletonu, ua fa'aumatia e le maketi, o lea e le faia ai se au'ili'iliga auiliili i lenei tusiga.

■ Moli fa'asu'isu'i
O moli fluorescent e aofia i le ituaiga moli e fa'asa'oloto ai le kesi e maualalo le mamafa. O le paipa tioata e fa'atumuina i le ausa mercury po'o le kesi inert, ma o le puipui i totonu o le paipa e ufiufi i le pauta fluorescent. E eseese le lanu o le malamalama e tusa ai ma le mea fluorescent o lo'o ufiufi i totonu o le paipa. O moli fluorescent e lelei le fa'atinoga o le spectral, maualuga le lelei o le malamalama, maualalo le malosi, umi le ola (12000h) pe a fa'atusatusa i moli incandescent, ma taugofie. Ona o le moli fluorescent lava ia e itiiti le vevela e fa'asa'olotoina, e mafai ona latalata i la'au mo le fa'amalamalamaina ma e talafeagai mo le totoina o le tolu-dimensional. Peita'i, o le fa'atulagaga o le spectral o le moli fluorescent e le talafeagai. O le auala sili ona taatele i le lalolagi o le fa'aopoopoina lea o ata fa'aata e fa'ateleina ai vaega aoga o le malamalama o fa'ato'aga i le eria totoina. Ua atia'e fo'i e le kamupani fa'apisinisi Iapani se ituaiga fou o le puna malamalama fa'aopoopo HEFL. O le HEFL e aofia moni lava i le vaega o moli fluorescent. O le fa'aupuga lautele lea mo moli fluorescent cathode malulu (CCFL) ma moli fluorescent electrode fafo (EEFL), ma o se moli fluorescent electrode fefiloi. E matuā manifinifi lava le paipa HEFL, e na'o le 4mm le lautele, ma e mafai ona fetu'una'i le umi mai le 450mm i le 1200mm e tusa ai ma mana'oga o le fa'ato'aga. O se fa'ata'ita'iga fa'aleleia atili lea o le lamepa fluorescent masani.

■ Lamepa u'amea halide
O le lamepa halide u'amea o se lamepa fa'asa'oloto malosi tele e mafai ona fa'aosofia elemene eseese e maua ai galu eseese e ala i le fa'aopoopoina o halides u'amea eseese (tin bromide, sodium iodide, ma isi) i totonu o le paipa fa'asa'oloto e fa'avae i luga o se lamepa mercury maualuga le mamafa. O lamepa halogen e maualuga le lelei o le malamalama, maualuga le malosi, lelei le lanu o le malamalama, umi le ola, ma tele le spectrum. Peita'i, ona o le lelei o le malamalama e maualalo ifo nai lo lamepa sodium maualuga le mamafa, ma e pu'upu'u le ola nai lo lamepa sodium maualuga le mamafa, o lo'o fa'aaogaina nei i ni nai fale gaosi oloa.

■ Moli sodium maualuga le mamafa
O lamepa sodium maualuga le mamafa e aofia i le ituaiga lamepa fa'asa'oloto kesi maualuga le mamafa. O le lamepa sodium maualuga le mamafa o se lamepa maualuga le lelei lea e fa'atumuina ai le ausa sodium maualuga le mamafa i totonu o le paipa fa'asa'oloto, ma fa'aopoopo i ai sina xenon (Xe) ma le mercury metal halide. Talu ai o lamepa sodium maualuga le mamafa e maualuga le lelei o le liua eletise-optical ma tau maualalo o gaosiga, o lamepa sodium maualuga le mamafa o lo'o fa'aaogaina lautele i le taimi nei i le fa'aogaina o le malamalama fa'aopoopo i fale fa'ato'aga. Peita'i, ona o le le atoatoa o le lelei o le photosynthesis i totonu o latou spectrum, e iai fo'i o latou le atoatoa o le lelei o le malosiaga. I le isi itu, o vaega o le spectral e fa'asa'olotoina e lamepa sodium maualuga le mamafa e tele lava ina fa'aputu i le fusi malamalama samasama-lanu moli, lea e leai ni spectrum mumu ma lanumoana e mana'omia mo le tuputupu a'e o la'au.

■ Diode e fa'asalalauina ai le malamalama
I le avea ai ma se tupulaga fou o punaoa o le malamalama, o le malamalama-emitting diodes (LEDs) e tele ona lelei e pei o le maualuga o le lelei o le liua o le eletise-optical, fetu'una'i le spectrum, ma le maualuga o le lelei o le photosynthesis. E mafai e le LED ona fa'asalalauina le malamalama monochromatic e mana'omia mo le tuputupu a'e o la'au. Pe a fa'atusatusa i moli fluorescent masani ma isi punaoa malamalama fa'aopoopo, o le LED e iai ona lelei o le sefeina o le malosi, puipuiga o le siosiomaga, umi le ola, malamalama monochromatic, punaoa malamalama malulu ma isi mea fa'apena. Faatasi ai ma le fa'aleleia atili o le lelei o le eletise-optical o LEDs ma le fa'aitiitia o tau e mafua mai i le aafiaga o le fua, o le a avea ai faiga moli tuputupu a'e LED ma meafaigaluega autu mo le fa'aopoopoina o le malamalama i nofoaga fa'ato'aga. O se taunuuga, ua fa'aaogaina moli tuputupu a'e LED i le 99.9% o fale gaosi oloa.

E ala i le faatusatusaga, e mafai ona malamalama lelei i uiga o punaoa eseese o malamalama faaopoopo, e pei ona faaalia i le Laulau 1.

Meafaigaluega moli feaveaʻi
E fesoʻotaʻi vavalalata le malosi o le malamalama ma le tuputupu aʻe o faʻatoʻaga. E masani ona faʻaaogaina le totoina faʻatolu-vaega i fale gaosimea. Peitaʻi, ona o le faʻatapulaʻaina o le fausaga o fata totoina, o le le tutusa o le tufatufaina o le malamalama ma le vevela i le va o fata o le a aʻafia ai le fua o faʻatoʻaga ma o le a le tutusa le taimi e selesele ai. Ua manuia le atinaʻeina e se kamupani i Beijing o se masini faʻaopoopo mo moli siʻi lima (moli HPS ma moli LED) i le 2010. O le mataupu faavae o le faʻataʻamilomilo lea o le au faʻagaoioi ma le masini vili e faʻamau i ai e ala i le luluina o le 'au e faʻataʻamilo ai le uili laʻititi e ausia ai le faʻamoemoe o le toe faʻafoʻi ma le tatalaina o le maea uaea. O le maea uaea o le moli totoina e fesoʻotaʻi ma le uili vili o le lifti e ala i le tele o seti o uili e faʻasaga i tua, ina ia ausia ai le aafiaga o le fetuʻunaʻi o le maualuga o le moli totoina. I le 2017, na mamanuina ma atiaʻe ai e le kamupani ua taʻua i luga se masini fou faʻaopoopo moli feaveaʻi, lea e mafai ona fetuʻunaʻi otometi le maualuga o le faʻaopoopoga o le malamalama i le taimi moni e tusa ai ma manaʻoga o le tuputupu aʻe o faʻatoʻaga. Ua faʻapipiʻiina nei le masini fetuʻunaʻi i luga o le fata totoina faʻatolu-vaega e 3-vaega mo le siʻitia o le malamalama. O le vaega pito i luga o le masini e tutusa lelei ma le tulaga o le malamalama, o lea ua fa'apipi'iina ai i lamepa sodium e maualuga le mamafa; o le vaega ogatotonu ma le vaega pito i lalo ua fa'apipi'iina i moli LED e fa'atupu ai la'au ma se faiga e fetu'una'i ai le si'itia. E mafai ona fetu'una'i otometi le maualuga o le moli e fa'atupu ai la'au e maua ai se siosiomaga talafeagai e fa'amalamalamaina ai la'au.

Pe a faatusatusa i le masini fa'aopoopo moli feavea'i ua mamanuina mo le totoina o la'au i itu e tolu, ua atia'e e Netherlands se masini fa'aopoopo moli tuputupu a'e LED e mafai ona fe'avea'i fa'alava. Ina ia 'alofia le a'afiaga o le paolo o le moli tuputupu a'e i le tuputupu a'e o la'au i le la, e mafai ona tulei le moli tuputupu a'e i itu uma e lua o le puipui e ala i le fa'ase'e fa'ata'ali'oli'o i le itu fa'alava, ina ia susulu atoa ai le la i la'au; i aso puaoa ma timuga e aunoa ma le susulu o le la, tulei le moli tuputupu a'e i le ogatotonu o le puipui ina ia fa'atumuina tutusa ai la'au e le malamalama o le moli tuputupu a'e; fa'agaoioi fa'alava le moli tuputupu a'e e ala i le fa'ase'e i luga o le puipui, 'alo'ese mai le so'ona tatala ma le ave'esea o le moli tuputupu a'e, ma fa'aitiitia le mamafa o galuega a tagata faigaluega, ma fa'aleleia atili ai le lelei o galuega.

Manatu mo mamanu o le faiga masani o moli e tuputupu aʻe ai
E lē faigata ona iloa mai le mamanu o le masini fa'aopoopo moli feavea'i e masani ona fa'aaogaina e le mamanu o le faiga fa'aopoopo moli a le fale gaosi la'au le malosi o le malamalama, le lelei o le malamalama ma fa'asologa o le malamalama mai le la i vaitau eseese o le tuputupu a'e o fa'ato'aga, e fa'alagolago i le faiga fa'atonutonu atamai e fa'atino ai, ma ausia ai le sini autū o le sefeina o le malosi ma le maualuga o le fua.

I le taimi nei, ua faasolosolo malie ona matua le mamanu ma le fausiaina o le malamalama faaopoopo mo fualaau faisua laulaau. Mo se faataitaiga, e mafai ona vaevaeina fualaau faisua laulaau i ni vaega e fa: tulaga o le totoina o laau, ogatotonu o le tuputupu ae, tuai o le tuputupu ae, ma le tulaga o le faaiuga; e mafai ona vaevaeina fualaau faisua fuala'au 'aina i le tulaga o le totoina o laau, tulaga o le tuputupu ae o laau, tulaga o le fuga, ma le tulaga o le seleselega. Mai uiga o le malosi faaopoopo o le malamalama, e tatau ona maualalo teisi le malosi o le malamalama i le tulaga o le totoina o laau, i le 60~200 μmol/(m²·s), ona faasolosolo malie lea ona faateleina. E mafai e fualaau faisua laulaau ona oo atu i le 100~200 μmol/(m²·s), ma e mafai e fualaau faisua fuala'au 'aina ona oo atu i le 300~500 μmol/(m²·s) ina ia mautinoa le mana'oga o le malosi o le malamalama mo le photosynthesis o laau i vaitaimi taitasi o le tuputupu ae ma faamalieina ai manaoga o le maualuga o le fua; I tulaga o le lelei o le malamalama, e taua tele le fua faatatau o le mumu i le lanumoana. Ina ia faateleina le lelei o laau ma puipuia ai le tele o le tuputupu ae i le tulaga o le totoina o laau, e masani ona faatulaga le fua faatatau o le mumu i le lanumoana i se tulaga maualalo [(1~2):1], ona faasolosolo malie lea ona faaitiitia e faamalieina ai manaoga o le foliga o le malamalama o laau. E mafai ona setiina le fua faatatau o le mumu i le lanumoana i fualaau faisua lau i le (3~6):1. Mo le vaitaimi o le malamalama, e tutusa ma le malosi o le malamalama, e tatau ona faaalia se aga o le faateleina faatasi ai ma le faalauteleina o le vaitaimi o le tuputupu ae, ina ia maua e fualaau faisua lau le tele o le taimi e maua ai le malamalama mo le photosynthesis. O le mamanu faaopoopo o le malamalama o fualaau aina ma fualaau faisua o le a sili atu ona faigata. I le faaopoopo atu i tulafono faavae ua taua i luga, e tatau ona tatou taulai atu i le setiina o le vaitaimi o le malamalama i le taimi o le fuga, ma e tatau ona faalauiloa le fuga ma le fua o fualaau faisua, ina ia aua ne’i toe afaina ai.

E tāua le taʻua o le fua faʻamalamalama e tatau ona aofia ai le togafitiga faʻaiʻu mo tulaga o le malamalama. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻaopoopoina pea o le malamalama e mafai ona faʻaleleia atili ai le fua ma le lelei o laʻau laulaau e faʻaaogaina i le hydroponic, pe faʻaaoga le togafitiga UV e faʻaleleia atili ai le tulaga lelei o meaʻai o pulu ma laʻau laulaau (aemaise lava laulaau violē ma le letisi mumu).

I le fa’aopoopoga i le fa’aleleia atili o le fa’aopoopoina o le malamalama mo fa’ato’aga ua filifilia, o le faiga e pulea ai le malamalama o nisi o fale gaosi moli fa’apitoa ua vave fo’i ona atina’e i tausaga talu ai nei. O lenei faiga e masani ona fa’avae i luga o le fausaga B/S. O le pulea mamao ma le pulea otometi o mea tau si’osi’omaga e pei o le vevela, susū, malamalama, ma le malosi o le CO2 i le taimi o le tuputupu a’e o fa’ato’aga e fa’atinoina e ala i le WIFI, ma i le taimi lava e tasi, o se metotia gaosiga e le fa’atapula’aina e tulaga mai fafo e fa’atinoina. O lenei ituaiga o faiga fa’aopoopo malamalama atamai e fa’aaogaina ai le moli tuputupu a’e LED o se puna fa’aopoopo malamalama, fa’atasi ai ma le faiga fa’atonutonu atamai mamao, e mafai ona fa’afetaui mana’oga o le malamalama o le galu o la’au, e matua’i talafeagai mo le siosiomaga totoina o la’au e pulea e le malamalama, ma e mafai ona fa’afetaui lelei mana’oga o le maketi.

Fa'ai'uga
O falegaosimea o laau ua manatu o se auala taua e foia ai faafitauli o punaoa o le lalolagi, faitau aofai ma le siosiomaga i le seneturi lona 21, ma o se auala taua e ausia ai le lava o meaai i galuega faatino faatekinolosi maualuluga i le lumanai. I le avea ai o se ituaiga fou o metotia o le gaosiga o faatoaga, o falegaosimea o laau o loo i ai pea i le tulaga o le aoaoina ma le tuputupu ae, ma e manaomia nisi gauai ma suesuega. O lenei tusiga o loo faamatalaina ai uiga ma penefiti o metotia masani o moli faaopoopo i falegaosimea o laau, ma faailoa mai ai manatu mamanu o faiga masani o moli faaopoopo o faatoaga. E le faigata ona maua e ala i le faatusatusaga, ina ia feagai ai ma le malamalama maualalo e mafua mai i le tau leaga e pei o le ao ma le puao faifai pea ma ia mautinoa le maualuga ma le mautu o le gaosiga o faatoaga i le fale, o meafaigaluega moli LED Grow e sili ona ogatasi ma aga masani o atinae o loo i ai nei.

O le itu e agaʻi i ai le atinaʻeina o fale gaosimea i le lumanaʻi e tatau ona taulaʻi atu i ni masini fou e maualuga le saʻo ma taugofie, ni masini faʻamalamalama e mafai ona pulea mamao, ma ni masini faʻamalamalama e mafai ona fetuʻunaʻi, ma ni faiga faʻamalamalama faʻapitoa. I le taimi lava e tasi, o le a faʻaauau pea ona atinaʻe fale gaosimea i le lumanaʻi agai i ni tau maualalo, atamai, ma fetuutuunai. O le faʻaaogaina ma le faʻalauiloaina o moli faʻatuputupu LED e maua ai le mautinoa mo le puleaina lelei o le siosiomaga o fale gaosimea. O le faʻatonutonuina o le siosiomaga o moli LED o se faiga faigata e aofia ai le faʻatonutonuina atoatoa o le lelei o le malamalama, le malosi o le malamalama, ma le photoperiod. E manaʻomia e tagata tomai faapitoa ma tagata atamamai ona faia ni suʻesuʻega loloto, ma faʻalauiloa ai moli faʻaopoopo LED i fale gaosimea moli faʻapitoa.