كيف يمكن ضمان توحيد الإضاءة في أحواض تربية الأحياء المائية الكبيرة أو خزانات تربية الأحياء المائية في المياه العميقة؟ كيفية تحديد وحل المناطق الميتة في الإضاءة؟

一, الأجزاء الرئيسية للتحكم في توحيد الإضاءة
1. تحسين شكل تخطيط الإضاءة
يجب أن تتبع المسافة بين الإضاءة والجسم المائي قاعدة "نسبة المسافة إلى الارتفاع". على سبيل المثال، إذا كان لديك بركة تربية مائية بعمق 10-أمتار وتستخدم مصباح LED تحت الماء بقدرة 200 وات بزاوية شعاع 120 درجة، فستحتاج إلى الحفاظ على المسافة بين الأضواء بين 3 و5 أمتار للتأكد من أن معدل التداخل بين نقاط الإضاءة المجاورة يبلغ 30% على الأقل. استخدم مصنع لتربية الجمبري في مدينة تشينغداو برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد لإظهار كيفية انتشار الضوء. اكتشف الباحثون أنه عندما تم تكديس الأضواء في تصميم "كومة أزهار البرقوق" المتداخلة، يمكن تحسين توحيد الضوء السفلي إلى أكثر من 85%، وهو أعلى بنسبة 22% من تكوين المصفوفة النموذجي.
2. التعويض عن توهين الضوء والتحكم الديناميكي
يتم امتصاص الأطوال الموجية المختلفة للضوء بشكل مختلف بواسطة المسطحات المائية. على سبيل المثال، يمتص الضوء الأحمر بنسبة 0.3/م في المياه العذبة، بينما يمتص الضوء الأزرق بنسبة 0.1/م. للتعويض عن ذلك، يجب استخدام مصابيح LED متعددة الأطياف. تحتوي منصة الاستزراع المائي في أعماق البحار Hainan Lingshui- على نظام تعتيم ذكي يقوم تلقائيًا بتغيير نسبة طاقة الضوء الأحمر (660 نانومتر) والضوء الأزرق (450 نانومتر) استنادًا إلى بيانات الوقت الحقيقي- حول تعكر المياه (قيمة NTU)، وتركيز الكلوروفيل (μ g/L)، والعمق. على سبيل المثال، عندما تتجاوز التعكر 15NTU، يقوم النظام بتعزيز طاقة خرج الضوء الأحمر بنسبة 40% للتعويض عن خسائر التشتت والحفاظ على قيمة PUR في المياه العميقة ضمن النطاق الذي تحتاجه الكائنات الحية.
3. العمل معًا لتصميم الحدود العاكسة
تتأثر كمية الضوء المستخدمة بشكل مباشر بمدى انعكاس الجدار الداخلي لبركة الاستزراع المائي. وفقًا لدراسة أجرتها جامعة شنغهاي للمحيطات، قد تعكس أحواض تربية الأحياء المائية ذات الجوانب البيضاء عالية الكثافة من البولي إيثيلين (HDPE) ما يصل إلى 85% من الضوء، وهو ما يزيد بنسبة 60% عن الأحواض الخرسانية. يمكنهم أيضًا جعل الضوء السفلي أكثر سطوعًا بمقدار 1.8 مرة. كما أن وضع ألواح مرآة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مع انعكاس بنسبة 92%) في قاع حوض السباحة يمكن أن يتخلص من المزيد من البقع العمياء للضوء. وبعد تنفيذ هذا النهج، ارتفع اتساق الضوء السفلي في قاعدة تربية الهامور في سانيا من 62% إلى 91%، وتحسن نشاط تغذية تجمعات الأسماك بشكل كبير.
2، طرق العثور على المناطق الميتة وإحصائها عندما يكون هناك ضوء
1. تكنولوجيا نمذجة الإضاءة ثلاثية الأبعاد
باستخدام برامج مثل LumenRT أو Dialux لإنشاء نموذج مزدوج رقمي لبركة تربية الأحياء المائية، يمكنك العثور على المنطقة الميتة للضوء عن طريق إدخال معلمات المصباح (التدفق الضوئي، وزاوية الشعاع، وارتفاع التثبيت)، والخصائص البصرية للمياه (معامل الامتصاص، ومعامل الانتثار)، وعتبات الطلب البيولوجي (على سبيل المثال، PAR الأمثل للطحالب هو 50-200 ميكرومول/م²/ثانية). باستخدام هذه التقنية، وجدت مزرعة جمبري في مدينة تشانجيانغ بمقاطعة قوانغدونغ أن هناك منطقة منخفضة الإضاءة يبلغ قطرها 2 متر (PAR)<30 μ mol/m ²/s) in the middle of the pool bottom under the old arrangement. The dead zone area was cut down to a diameter range of 0.5 meters after changing the space between the lights.
2. مطياف محمول للاختبار الميداني
استخدم مطيافًا محمولاً مثل Ocean Optics USB2000+ لشبكة عينة من بركة تربية الأحياء المائية (بمسافة تتراوح بين 0.5 إلى 1 متر) وقم بتدوين مستويات PAR والتوزيع الطيفي في كل نقطة. من الممكن إنشاء نموذج ارتباط بين شدة الضوء والتوزيع البيولوجي من خلال النظر في السلوكيات البيولوجية مثل تجميع الأسماك والتصاق الطحالب. في تجربة تربية الأحياء المائية في أقفاص شبكية مائية عميقة-، لوحظ أنه عند PAR<40 μ mol/m²/s, the aggregation density of young golden carp diminished by 70%, concurrently, the proportion of detrimental dinoflagellates, such as Tremella, escalated twofold.
3. التشخيص بمساعدة المؤشرات الحيوية
من خلال النظر إلى العلامات الفسيولوجية للمخلوقات المائية، بما في ذلك مقاييس مضان الكلوروفيل Fv / Fm ومستويات الكورتيزول في مصل السمك، يمكننا الحصول على فكرة عن مدى جودة البيئة الضوئية. على سبيل المثال، لا تحصل الشعاب المرجانية الصخرية عادةً على ما يكفي من الضوء عندما تكون كثافة Zooxanthellae أقل من 1 × 10 ⁶ خلية/سم². أيضًا، إذا كان تركيز الكورتيزول في الدم في الأسماك أكثر من 20 نانوجرام/مل، فقد يسبب ذلك إجهادًا بسبب المنطقة الميتة من التعرض للضوء.
3, خطة كاملة لإدارة المنطقة الميتة الخفيفة
1. تصميم نظام الإضاءة متعدد الطبقات
For deepwater aquaculture tanks, the illumination is arranged in layers, with "surface strong light+middle supplementary light+bottom weak light." In a 20-meter-deep aquaculture cabin, for instance, a 500W LED spotlight (PAR>يتم وضع 300 μ mol/m ²/s) على السطح (0-5 متر)، ويتم وضع كشاف LED بقوة 200W (PAR=100-200 μ mol/m ²/s) في الطبقة الوسطى (5-15 متر)، ويتم وضع ضوء تعبئة أحمر 50W (660nm، PAR=50-100 μ mol/m ²/s) على الطبقة السفلية (15-20 مترًا). يمكن لهذه الخطة أن تجعل الإضاءة موحدة بنسبة تزيد عن 80% في كل طبقة عمق.
2. العمل معًا لإدارة مجال التدفق ومجال الضوء
ومن خلال دمج نظام تدوير المياه، يمكنك التخلص من المناطق الميتة الناتجة عن التعرض للضوء. يقوم الدافع السفلي بإنشاء تدفق مياه دوار (معدل تدفق 0.2-0.5 م/ث) في بركة تربية الأحياء المائية الدائرية لتوزيع الجزيئات العالقة بالتساوي وتقليل آثار التظليل المحلي. توضح التجربة التي أجرتها جامعة داليان للمحيطات أن هذا الإجراء يمكن أن يقلل نطاق تقلب شدة الضوء السفلي من ± 60% إلى ± 20%، وفي الوقت نفسه يعزز توحيد الأكسجين المذاب بنسبة 15%.
3. الربط بين التظليل الذكي والإضاءة الإضافية
يتم استخدام نظام من ستائر التعتيم القابلة للتعديل ومصابيح LED لربط أقفاص المياه العميقة الخارجية معًا. عندما يكون ضوء الشمس أقوى من 1000 وات/م2، ستفتح المظلة تلقائيًا ما يصل إلى 50% من النفاذية لمنع الضوء من أن يكون قويًا للغاية. عندما يكون ضوء الشمس أضعف من 200W/m² أو عندما يكون الماء أعمق من 10 أمتار، فإن ضوء التعبئة LED سيبدأ في تلبية احتياجات الإضاءة الأساسية. وبعد استخدام هذه التقنية على منصة تربية الأحياء المائية العميقة والبحرية في ليانجيانغ، فوجيان، انخفضت دورة نمو Pseudosciaena crocea بنسبة 15% وانخفض معامل التغذية بنسبة 0.2.
4. الدعم من دراسات الحالة والبيانات الصناعية
مزرعة السلمون النرويجي: من خلال وضع نظام توجيه ضوئي من الألياف الضوئية في أسفل القفص، يمكن لأشعة الشمس الوصول إلى منطقة المياه العميقة. عند دمجها مع مصابيح تعبئة LED، تظل قيمة PAR على عمق 15 مترًا بين 80 و120 ميكرومول/م²/ثانية. وهذا يزيد من معدل نمو السلمون بنسبة 20% ويقلل معدل التشوه إلى أقل من 3%.
قاعدة تربية الجمبري في جيانغسو رودونغ: على طول جدار حمام السباحة، توجد -شرائط إضاءة LED كاملة الطيف (كثافة طاقة 8 وات/م²) مرتبة في دائرة. يوجد أيضًا برنامج تعتيم مبرمج يعطي طاقة بنسبة 100٪ من الساعة 6:00 إلى الساعة 18:00 أثناء النهار و 30٪ من الطاقة من الساعة 6:00 إلى 6:00 ليلاً. وهذا يجعل انتظام الضوء السفلي 88%. وترتفع كثافة تربية الجمبري إلى 500 جمبري/م2، وإنتاج الوحدة أكثر من 15 كجم/م3.
حوض أسماك المزرعة العمودية في سنغافورة: باستخدام مجموعة من-مجموعات العاكسات متعددة الطبقات ومصفوفات LED ذات التركيز القابل للتعديل، تمكن عمود تربية الأحياء المائية العمودي الذي يبلغ ارتفاعه 30-من تحقيق توحيد الضوء بنسبة 92%. وارتفع معدل التغطية المرجانية من 65% إلى 90%، ولم تكن هناك حالات تفشي للطحالب بسبب مناطق الضوء الميتة.