Światło odgrywa ważną rolę w rozwoju i rozwoju roślin. Wpływa na prawie wszystkie etapy wzrostu roślin.
Wpływ światła na rośliny przedstawiono głównie w dwóch aspektach:
Jednym z nich jest zapewnienie energii promieniowania dla fotosyntezy.
Po drugie, jako sygnał do regulacji wielu procesów fizjologicznych w całym cyklu życia roślin.
Wpływ światła na wzrost roślin - fotosynteza i światłoczułe pigmenty
Zwykle wzrost i rozwój roślin zależy od światła słonecznego, ale produkcja warzyw, kwiatów i innych komercyjnych upraw, hodowla tkanek i rozmnażanie sadzonek in vitro itp. Wymagają również sztucznego źródła światła w celu uzupełnienia światła, aby promować fotosyntezę.
Fotosynteza jest procesem, w którym rośliny zielone wykorzystują energię świetlną przez chloroplasty do przekształcania dwutlenku węgla i wody w organizmy magazynujące energię i uwalniania tlenu. Kluczowym graczem w tym procesie są chloroplasty w komórkach roślinnych. Pod wpływem światła słonecznego chloroplasty przekształcają dwutlenek węgla wchodzący w liść przez szparki i wodę zaabsorbowaną przez korzenie w glukozę, uwalniając jednocześnie tlen.
Fotosystem, w którym zachodzą reakcje świetlne, składa się z różnych pigmentów, takich jak chlorofil a, chlorofil b i katotenoidy. Główne widma absorpcji chlorofilu a, chlorofilu b i karotenoidów są skoncentrowane na długości 450 nm i 660 nm. Dlatego, w celu promowania fotosyntezy, głównie przyjmuje się 450nm ciemnoniebieską diodę LED i 660nm super czerwoną diodę LED, a niektóre białe diody LED są dodawane w celu uzyskania wydajnego suplementu światła roślinnego, jak pokazano na rysunku 1:
Aby móc dostrzec natężenie światła, jakość światła, kierunek światła i fotoperiod otoczenia i reagować na zmiany, rośliny wyewoluowały system wykrywania światła (receptor światła).
Fotoreceptory są dla roślin kluczem do wyczuwania zmian w otoczeniu zewnętrznym. Najważniejszymi fotoreceptorami w roślinach są fitochrom, który absorbuje światło czerwone / dalekie czerwone.
Pigmenty światłoczułe to grupa białek pigmentowych, które odwracają absorpcję czerwonego i dalekiego czerwonego światła, uczestniczą w fotomorfogenezie i regulują rozwój roślin. Są niezwykle wrażliwe na czerwone światło (R) i dalekie czerwone światło (FR) i odgrywają ważną rolę w całym procesie wzrostu i rozwoju od kiełkowania do dojrzałości.
Pigmenty światłoczułe w roślinach występują w dwóch stabilnych stanach: typ absorpcji światła czerwonego (Pr, lmax = 660nm) i typ absorpcji światła dalekiego czerwonego (Pfr, lmax = 730nm). Te dwa rodzaje absorpcji światła można odwrócić w czerwonym i dalekosiężnym świetle.
Badania nad korelacją światłoczułych pigmentów, efekty światłoczułych pigmentów (Pr, Pfr) na morfologię rośliny obejmują kiełkowanie nasion, odsiarczanie, wydłużanie łodygi, ekspansję liści, unikanie cienia i indukcję kwitnienia.
Dlatego kompletny schemat instalacji LED wymaga nie tylko niebieskiego światła 450 nm i czerwonego światła 666 nm, ale także dalekiego czerwonego światła o długości 730 nm. Ciemnoniebieskie światło (450 nm) i ultra czerwone światło (660 nm) zapewniają spektrum potrzebne do fotosyntezy, podczas gdy dalekie czerwone światło (730 nm) kontroluje proces od kiełkowania do wzrostu wegetatywnego do kwitnienia.
Jak pokazano na rysunku 2, odpowiednia kombinacja ciemnoniebieskiego (450nm), bardzo czerwonego (660nm) i dalekiego czerwonego (730nm) zapewnia lepsze pokrycie chromatograficzne i optymalne wzorce wzrostu.
Występują dwa efekty diody o długości 730 nm na czerwono na roślinach
1. Unikanie cienia dalekiego czerwonego światła przy 730 nm
Jednym z najważniejszych efektów dalekosiężnego światła 730 nm na roślinach jest unikanie cienia (Figura 3).
Jeśli roślina jest wystawiona na działanie tylko 660 nm ciemnoczerwonego światła, będzie czuła się tak, jakby była w bezpośrednim świetle słonecznym i normalnie rośnie. Jeśli roślina jest narażona głównie na dalekie czerwone światło o długości 730nm, roślina poczuje się tak, jakby była blokowana przez inną roślinę wyższą od bezpośredniego światła słonecznego, więc roślina będzie pracowała ciężej, aby wydostać się z cienia, co pomaga roślinie zwiększyć się , ale niekoniecznie oznacza, że będzie więcej biomasy (biomasa).
2. Kwitnący efekt indukcji dalekiego czerwonego światła o długości 730 nm
Inną ważną rolą odległego światła o długości 730nm w ogrodnictwie jest to, że może on kontrolować cykl kwitnienia przez 660nm i 730nm bez polegania wyłącznie na wpływie pór roku, co ma wielką wartość dla kwiatów ozdobnych.
Konwersja światłoczułego pigmentu z Pr do Pfr jest głównie wywoływana przez głębokie czerwone światło o długości 660 nm (reprezentujące światło słoneczne w ciągu dnia), podczas gdy konwersja Pfr na Pr zwykle występuje naturalnie w nocy, a także może być stymulowana przez dalekie światło. czerwone światło o długości fali 730 nm, jak pokazano na rysunku 4.
Powszechnie uważa się, że kwiaty roślin kontrolowane przez światłoczułe pigmenty zależą głównie od stosunku Pfr / Pr, więc możemy kontrolować wartość Pfr / Pr przez 730 nm dalekiego czerwonego światła, a tym samym bardziej precyzyjnie kontrolować cykl kwitnienia.
3. Recepta roślin LED na światło stałe
Diody LED są używane w ogrodnictwie i mogą zwiększyć wzrost roślin nawet o 40 procent lub w elastycznej florescence. Ponieważ pojedyncza dioda LED jest niezależna od siebie, może łatwo kontrolować wydajność w szklarni.
Fotosyntetyczny strumień fotonów (PPF) samej LED jest bardzo skuteczny, a typowy PPF ciemnoniebieskiego (450 nm) i dalekiego czerwonego (730 nm) diody LED wynosi 2,3. Mol / J, ultra-czerwona (660nm) dioda LED z typową fotograficznością PPF wynoszącą 3,1? O mol / J, a długość fali tych diod LED jest dobrze dopasowana do chlorofilu a / b, karotenoidu i światłoczułego widma absorpcji Pr / Pfr pigmentu, który może osiągnąć wysoką wydajność i znacznie zmniejszyć zużycie energii.
Diody LED nie emitują ciepła w kierunku instalacji i nie uszkadzają instalacji i nadają się do uprawy górnej, wewnętrznej i wielowarstwowej. Współczynnik R / FR jest stosunkiem czerwonego światła (660 nm) do dalekiego czerwonego światła (730 nm). Stosunek R / B jest stosunkiem czerwonego światła (660 nm) do niebieskiego światła (450 nm). Poprzez kontrolę stosunku R / FR i stosunku R / B optymalną receptę na światło można uzyskać dla różnych roślin.
