Svetlost igra važnu ulogu u rastu i razvoju biljaka. To utiče na skoro sve faze rasta biljaka.
Efekat svetlosti na biljke uglavnom je prikazan u dva aspekta:
Jedna je obezbeđivanje sjajne energije za fotosintezu.
Drugo, kao signal za regulisanje mnogih fizioloških procesa tokom životnog ciklusa biljaka.
Efekti svetlosti na rast biljaka - fotosinteza i fotoosetljivi pigmenti
Obično rast i razvoj biljki će zavisiti od sunčeve svetlosti, ali fabrička proizvodnja povrća, cveća i drugih komercijalnih useva, kulture tkiva i reprodukcije in vitro sadnica itd. Takođe treba veštački izvor svetlosti da dopuni svetlost, kako bi se promovisati fotosintezu.
Fotosinteza je proces kojim zelene biljke koriste hloroplasti kako bi pretvorile ugljen-dioksid i vodu u organizme koji čuvaju energiju i oslobađaju kiseonik. Ključni igrač u ovom procesu su hloroplasti unutar biljnih ćelija. Pod dejstvom sunčeve svetlosti, hloroplasti transformišu ugljen-dioksid koji ulazi u krv kroz stomata i vodu upija korenima u glukozu, istovremeno oslobađajući kiseonik.
Fotografski sistem u kojem se javljaju svetlosne reakcije sastoji se od različitih pigmenata, kao što su hlorofil a, hlorofil b i katotenoidi. Glavni spektri apsorpcije hlorofila a, hlorofila b i karotenoida su koncentrisani na 450nm i 660nm. Zbog toga, u cilju promovisanja fotosinteze, 450nm duboka plava LED i 660nm super crvena LED dioda uglavnom su usvojena, a neke bele LED dodaje kako bi se postigao efikasan dodatak LED biljnog svetla, kao što je prikazano na slici 1:
Da bi mogli da vide intenzitet svetlosti, kvalitet svetlosti, smer svetlosti i fotoperiod u okruženju i da odgovore na njegove promene, biljke su razvile sistem osetljivog na svetlost (svetlosni receptor).
Fotoreceptori su ključ za biljke da osete promjene u vanjskom okruženju. Najvažniji fotoreceptori u biljkama su fitohrom, koji apsorbuje crveno / daleko crveno svetlo.
Fotosenzitivni pigmenti su grupa pigmentnih proteina koji preokrenu apsorpciju crvene i daleke crvene svetlosti, učestvuju u fotomorfogenezi i regulišu razvoj biljaka. Oni su izuzetno osetljivi na crveno svetlo (R) i daleko crveno svetlo (FR) i igraju važnu ulogu u čitavom procesu rasta i razvoja od klijanja do zrelosti.
Fotosenzitivni pigmenti u biljkama postoje u dva stabilna stanja: vrsta absorpcije crvene svetlosti (Pr, lmax = 660nm) i daleko crvena vrsta apsorpcije svetlosti (Pfr, lmax = 730nm). Dve vrste apsorpcije svetlosti mogu se promeniti u crveno i daleke crveno svetlo.
Studije o korelaciji fotosenzitivnih pigmenata, efekti fotosenzitivnih pigmenata (Pr, Pfr) na morfologiju biljke obuhvataju klijavost semena, odsumporavanje, izduženje stabljika, širenje lista, izbjegavanje sjene i indukciju cvijeća.
Prema tome, kompletnoj LED biljnoj šemi ne treba samo 450nm plavo svjetlo i 666nm crvene svjetlosti, već i 730nm daleke crvene svjetlosti. Duboko plavo svetlo (450nm) i ultra crveno svetlo (660nm) pružaju spektar potreban za fotosintezu, dok daleko crveno svetlo (730nm) kontroliše proces od klijanja do vegetativnog rasta do cvetanja.
Kao što je prikazano na slici 2, pogodna kombinacija duboko plave boje (450nm), ultra crvene (660nm) i daleke crvene (730nm) obezbeđuje bolju hromatografsku pokrivenost i optimalne šablone rasta.
Postoje dva efekta 730nm crvenih leda na biljkama
1. Izbegavanje sjaja daleke crvene svjetlosti na 730nm
Jedan od najvažnijih efekata 730nm daleke crvene svjetlosti na biljkama je izbjegavanje sjene (slika 3).
Ako je biljka izložena samo 660nm dubokog crvenog svetla, osećaće se kao da je na direktnom sunčevom zračenju i normalno raste. Ako je biljka uglavnom izložena dalekoj crvenoj svetlosti od 730nm, biljka će se osećati kao da ga blokira još jedna viša biljka od direktne sunčeve svetlosti, pa će biljka raditi teže da se izvuče iz senke, što pomaže da postrojenje raste viši , ali ne mora nužno značiti da će biti više biomase (biomase).
2. Cvjetni indukcioni efekat 730 nm daleko crvene svjetlosti
Još jedna važna uloga 730nm daleke crvene svetlosti u aplikacijama hortikulture jeste da ona može kontrolisati ciklus cvetanja kroz 660nm i 730nm bez oslanjanja isključivo na utjecaj sezone, što je od velike vrijednosti za ukrasno cvijeće.
Konverzija fotosenzitivnog pigmenta od Pr do Pfr je uglavnom indukovana dubokom crvenom svetlošću od 660nm (predstavljajući sunčevu svetlost tokom dana), dok se konverzija Pfr u Pr obično pojavljuje u prirodi noću, a takođe može biti stimulisana od strane far- crvena svetlost od 730nm, kao što je prikazano na slici 4.
Uobičajeno se veruje da cvijeće biljaka koje kontrolišu svjetlosivna pigmenti uglavnom zavise od odnosa Pfr / Pr, tako da možemo da kontrolišemo vrijednost Pfr / Pr za 730 nm daleko crvene svjetlosti, a time i tačnije kontrolišemo ciklus cvetanja.
3. Predpis LED postrojenja za fiksno svetlo
Leds se koriste u hortikulturi i mogu povećati rast biljaka do 40% ili u fleksibilnom florescenciji. S obzirom da je pojedinačna LED dioda nezavisna jedna od druge, ona lako kontroliše performanse u stakleniku.
Fotosintetički foton fluks (PPF) LED sama je vrlo efikasan, a tipični PPF plavog (450 nm) i daleke crvene (730nm) LED je 2,3. Mol / J, ultra crvena (660nm) LED sa tipičnom PPF fotoaktivnošću od 3.1? O mol / J, a talasna dužina ovih LED dioda je dobro usklađena sa hlorophyll a / b, karotenoidnim i fotosenzitivnim pigmentnim Pr / Pfr apsorpcionim spektrom, koji mogu postići visoku efikasnost i značajno smanjiti potrošnju energije.
Leds ne emituju toplotu u pravcu biljke i ne oštećuju biljku i pogodni su za gornju, unutrašnju i višeslojnu kultivaciju. Odnos R / FR je odnos crvene svetlosti (660 nm) do daleke crvene svetlosti (730 nm). R / B odnos je odnos crvene svetlosti (660 nm) do plave svetlosti (450nm). Kroz kontrolu odnosa R / FR i odnosa R / B, optimalna receptura svetlosti može se postići za različite bilješke.
