Autor: Yamin Li i Houcheng Liu, itp., z Wydziału Ogrodnictwa Uniwersytetu Rolniczego w Południowych Chinach

Źródło artykułu: Greenhouse Horticulture

Do obiektów ogrodniczych zalicza się głównie szklarnie plastikowe, solarne, wielonawowe oraz fabryki roślin. Ponieważ budynki w pewnym stopniu blokują naturalne źródła światła, w pomieszczeniach jest niewystarczające oświetlenie, co z kolei obniża plony i ich jakość. Dlatego też oświetlenie uzupełniające odgrywa nieodzowną rolę w uzyskaniu wysokiej jakości i plonów, ale stało się również głównym czynnikiem wzrostu zużycia energii i kosztów operacyjnych obiektu.

Przez długi czas sztuczne źródła światła stosowane w ogrodnictwie obiektowym obejmowały głównie wysokoprężne lampy sodowe, świetlówki, lampy metalohalogenkowe, żarówki żarowe itp. Ich głównymi wadami były wysoka emisja ciepła, wysokie zużycie energii i wysokie koszty eksploatacji. Rozwój diod elektroluminescencyjnych (LED) nowej generacji umożliwił wykorzystanie energooszczędnych źródeł światła w ogrodnictwie obiektowym. Diody LED charakteryzują się wysoką sprawnością konwersji fotoelektrycznej, zasilaniem prądem stałym, małą objętością, długą żywotnością, niskim zużyciem energii, stałą długością fali, niskim promieniowaniem cieplnym i ochroną środowiska. W porównaniu z powszechnie stosowanymi obecnie lampami sodowymi i świetlówkami, diody LED nie tylko regulują ilość i jakość światła (proporcje różnych pasm światła) w zależności od potrzeb wzrostu roślin, ale także, dzięki zimnemu światłu, mogą naświetlać rośliny z bliskiej odległości. W ten sposób można zwiększyć liczbę warstw uprawowych i stopień wykorzystania przestrzeni, a także zrealizować funkcje oszczędzania energii, ochrony środowiska i efektywnego wykorzystania przestrzeni, których nie można zastąpić tradycyjnymi źródłami światła.

Dzięki tym zaletom, diody LED z powodzeniem znalazły zastosowanie w oświetleniu obiektów ogrodniczych, badaniach podstawowych nad kontrolowanym środowiskiem, hodowli tkanek roślinnych, produkcji sadzonek roślinnych oraz w ekosystemie lotniczym. W ostatnich latach wydajność oświetlenia LED do uprawy roślin ulega poprawie, ceny spadają, a stopniowo opracowywane są różnego rodzaju produkty o określonych długościach fal, co oznacza, że ​​ich zastosowanie w rolnictwie i biologii będzie coraz szersze.

W artykule tym podsumowano obecny stan badań nad diodami LED w dziedzinie ogrodnictwa obiektowego, skoncentrowano się na zastosowaniu dodatkowego oświetlenia LED w podstawach biologii światła, wpływie oświetlenia LED na kształtowanie światła roślin, jakość składników odżywczych i efekt opóźniania starzenia, konstrukcji i zastosowania formuły oświetlenia, a także przeanalizowano bieżące problemy i perspektywy technologii dodatkowego oświetlenia LED.

Wpływ dodatkowego oświetlenia LED na wzrost upraw ogrodniczych

Regulacyjne oddziaływanie światła na wzrost i rozwój roślin obejmuje kiełkowanie nasion, wydłużanie łodygi, rozwój liści i korzeni, fototropizm, syntezę i rozkład chlorofilu oraz indukcję kwitnienia. Elementy środowiska oświetleniowego w obiekcie obejmują natężenie światła, cykl świetlny i rozkład widmowy. Elementy te można regulować za pomocą sztucznego światła, bez ograniczeń związanych z warunkami pogodowymi.

Obecnie w roślinach występują co najmniej trzy rodzaje fotoreceptorów: fitochrom (absorbujący światło czerwone i dalekie światło czerwone), kryptochrom (absorbujący światło niebieskie i bliskie ultrafioletowe) oraz UV-A i UV-B. Zastosowanie źródła światła o określonej długości fali do naświetlania upraw może poprawić wydajność fotosyntezy roślin, przyspieszyć morfogenezę świetlną i promować wzrost i rozwój roślin. W fotosyntezie roślin wykorzystano światło czerwono-pomarańczowe (610–720 nm) i niebiesko-fioletowe (400–510 nm). Dzięki technologii LED światło monochromatyczne (takie jak światło czerwone o piku 660 nm, światło niebieskie o piku 450 nm itd.) może być emitowane zgodnie z najsilniejszym pasmem absorpcji chlorofilu, a szerokość domeny widmowej wynosi zaledwie ± 20 nm.

Obecnie uważa się, że czerwono-pomarańczowe światło znacząco przyspiesza rozwój roślin, sprzyja gromadzeniu suchej masy, tworzeniu cebul, bulw, liści i innych organów roślinnych, przyspiesza kwitnienie i owocowanie oraz odgrywa kluczową rolę w uwydatnianiu barw roślin. Światło niebieskie i fioletowe może kontrolować fototropizm liści roślin, wspomagać otwieranie aparatów szparkowych i ruch chloroplastów, hamować wydłużanie łodyg, zapobiegać wydłużaniu się roślin, opóźniać kwitnienie i stymulować wzrost organów wegetatywnych. Połączenie czerwonych i niebieskich diod LED może kompensować niedobór światła w jednym kolorze i tworzyć pik absorpcji widmowej, który jest zasadniczo zgodny z fotosyntezą i morfologią roślin. Wskaźnik wykorzystania energii świetlnej może sięgać 80% do 90%, a efekt oszczędności energii jest znaczący.

Wyposażenie ogrodów w dodatkowe oświetlenie LED może znacznie zwiększyć produkcję. Badania wykazały, że liczba owoców, całkowita wydajność i waga każdego pomidora koktajlowego pod dodatkowym oświetleniem 300 μmol/(m²·s) taśm LED i świetlówek LED przez 12 godzin (8:00-20:00) znacznie wzrosły. Dodatkowe oświetlenie taśmy LED wzrosło odpowiednio o 42,67%, 66,89% i 16,97%, a dodatkowe oświetlenie świetlówki LED wzrosło odpowiednio o 48,91%, 94,86% i 30,86%. Dodatkowe oświetlenie LED oprawy oświetleniowej LED podczas całego okresu wzrostu [stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosi 3:2, a natężenie światła wynosi 300 μmol/(m²·s)] może znacząco zwiększyć jakość pojedynczych owoców i plon z jednostki powierzchni chiehwa i bakłażana. Chikuquan wzrósł o 5,3% i 15,6%, a bakłażan o 7,6% i 7,8%. Dzięki jakości światła LED, jego intensywności i trwałości w całym okresie wzrostu, cykl wzrostu roślin może zostać skrócony, co pozwala na poprawę plonów komercyjnych, jakości odżywczej i wartości morfologicznej produktów rolnych, a także na osiągnięcie wysokiej wydajności, energooszczędności i inteligentnej produkcji roślin ogrodniczych.

Zastosowanie oświetlenia uzupełniającego LED w uprawie rozsady warzyw

Regulacja morfologii, wzrostu i rozwoju roślin za pomocą diod LED to ważna technologia w uprawach szklarniowych. Rośliny wyższe potrafią wyczuwać i odbierać sygnały świetlne za pośrednictwem systemów fotoreceptorów, takich jak fitochrom, kryptochrom i fotoreceptor, a także przeprowadzać zmiany morfologiczne za pośrednictwem przekaźników wewnątrzkomórkowych, regulując tkanki i organy roślin. Fotomorfogeneza oznacza, że ​​rośliny wykorzystują światło do kontrolowania różnicowania komórek, zmian strukturalnych i funkcjonalnych, a także tworzenia tkanek i organów, w tym do kiełkowania niektórych nasion, promowania dominacji wierzchołkowej, hamowania wzrostu pąków bocznych, wydłużania łodygi i tropizmu.

Uprawa rozsady warzyw jest ważnym elementem rolnictwa obiektowego. Ciągła deszczowa pogoda powoduje niedostateczne oświetlenie w obiekcie, a sadzonki są podatne na wydłużanie, co wpływa na wzrost warzyw, różnicowanie pąków kwiatowych i rozwój owoców, a ostatecznie na ich plon i jakość. W produkcji stosuje się regulatory wzrostu roślin, takie jak giberelina, auksyna, paklobutrazol i chlormekwat, w celu regulacji wzrostu sadzonek. Jednak nierozsądne stosowanie regulatorów wzrostu roślin może łatwo zanieczyścić środowisko warzyw i obiektów, co może mieć negatywny wpływ na zdrowie ludzi.

Dodatkowe oświetlenie LED ma wiele unikalnych zalet i jest wykonalnym sposobem wykorzystania dodatkowego oświetlenia LED do uprawy sadzonek. W eksperymencie z dodatkowym oświetleniem LED [25 ± 5 μmol/(m²·s)] przeprowadzonym w warunkach słabego oświetlenia [0 ~ 35 μmol/(m²·s)] stwierdzono, że zielone światło sprzyja wydłużaniu i wzrostowi sadzonek ogórka. Czerwone i niebieskie światło hamują wzrost sadzonek. W porównaniu ze słabym światłem naturalnym, wskaźnik silnych sadzonek suplementowanych światłem czerwonym i niebieskim wzrósł odpowiednio o 151,26% i 237,98%. W porównaniu z jakością światła monochromatycznego, wskaźnik silnych sadzonek, które zawierają czerwone i niebieskie składniki pod wpływem światła uzupełniającego złożonego wzrósł o 304,46%.

Dodanie czerwonego światła do sadzonek ogórków może zwiększyć liczbę liści właściwych, powierzchnię liści, wysokość rośliny, średnicę łodygi, jakość suchej i świeżej, silny indeks siewny, witalność korzeni, aktywność SOD i zawartość rozpuszczalnego białka w siewkach ogórków. Uzupełnienie UV-B może zwiększyć zawartość chlorofilu a, chlorofilu b i karotenoidów w liściach sadzonek ogórków. W porównaniu ze światłem naturalnym, uzupełnienie czerwonego i niebieskiego światła LED może znacznie zwiększyć powierzchnię liści, jakość suchej masy i silny indeks siewny sadzonek pomidorów. Uzupełnienie czerwonego i zielonego światła LED znacznie zwiększa wysokość i grubość łodygi sadzonek pomidorów. Zabieg oświetlenia uzupełniającego zielonym światłem LED może znacznie zwiększyć biomasę sadzonek ogórków i pomidorów, a świeża i sucha masa sadzonek wzrasta wraz ze wzrostem intensywności światła uzupełniającego zielonym światłem, podczas gdy grubsza łodyga i silny indeks siewny sadzonek pomidorów podążają za światłem uzupełniającym zielonym światłem. Wzrost mocy wzrasta. Połączenie czerwonego i niebieskiego światła LED może zwiększyć grubość łodygi, powierzchnię liści, suchą masę całej rośliny, stosunek korzeni do pędów oraz wysoki wskaźnik siewek bakłażana. W porównaniu ze światłem białym, czerwone światło LED może zwiększyć biomasę sadzonek kapusty oraz promować wzrost elongacyjny i rozwój liści. Niebieskie światło LED sprzyja gęstemu wzrostowi, akumulacji suchej masy i wysokiemu wskaźnikowi siewek kapusty, a także przyczynia się do ich karłowatości. Powyższe wyniki dowodzą, że zalety sadzonek warzyw uprawianych z wykorzystaniem technologii regulacji światła są bardzo oczywiste.

Wpływ dodatkowego oświetlenia LED na jakość odżywczą owoców i warzyw

Białko, cukier, kwasy organiczne i witaminy zawarte w owocach i warzywach to składniki odżywcze korzystne dla zdrowia człowieka. Jakość światła może wpływać na zawartość węglowodanów (VC) w roślinach poprzez regulację aktywności syntezy węglowodanów i enzymów rozkładających, a także regulować metabolizm białek i akumulację węglowodanów w roślinach ogrodniczych. Światło czerwone sprzyja akumulacji węglowodanów, światło niebieskie korzystnie wpływa na produkcję białek, a połączenie światła czerwonego i niebieskiego może znacznie poprawić jakość odżywczą roślin w porównaniu ze światłem monochromatycznym.

Dodanie czerwonego lub niebieskiego światła LED może zmniejszyć zawartość azotanów w sałacie, dodanie niebieskiego lub zielonego światła LED może sprzyjać gromadzeniu się rozpuszczalnego cukru w ​​sałacie, a dodanie podczerwonego światła LED sprzyja gromadzeniu się cukrów prostych (VC) w sałacie. Wyniki pokazały, że dodatek niebieskiego światła może poprawić zawartość cukrów prostych (VC) i rozpuszczalnego białka w pomidorach; połączenie czerwonego i czerwono-niebieskiego światła może zwiększyć zawartość cukru i kwasów w owocach pomidorów, a stosunek cukru do kwasu był najwyższy w przypadku połączenia czerwono-niebieskiego światła; połączenie czerwono-niebieskiego światła może poprawić zawartość cukrów prostych (VC) w owocach ogórków.

Fenole, flawonoidy, antocyjany i inne substancje zawarte w owocach i warzywach nie tylko mają istotny wpływ na ich kolor, smak i wartość rynkową, ale również posiadają naturalne właściwości antyoksydacyjne i mogą skutecznie hamować lub usuwać wolne rodniki z organizmu człowieka.

Użycie niebieskiego światła LED jako uzupełnienia światła może znacząco zwiększyć zawartość antocyjanów w skórce bakłażana o 73,6%, podczas gdy użycie czerwonego światła LED i kombinacji czerwonego i niebieskiego światła może zwiększyć zawartość flawonoidów i fenoli ogółem. Niebieskie światło może promować akumulację likopenu, flawonoidów i antocyjanów w owocach pomidorów. Połączenie czerwonego i niebieskiego światła promuje produkcję antocyjanów do pewnego stopnia, ale hamuje syntezę flawonoidów. W porównaniu z naświetlaniem białym światłem, naświetlanie czerwonym światłem może znacząco zwiększyć zawartość antocyjanów w pędach sałaty, ale naświetlanie niebieskim światłem ma najniższą zawartość antocyjanów. Całkowita zawartość fenoli w sałacie o zielonych, fioletowych i czerwonych liściach była wyższa pod wpływem białego światła, połączenia światła czerwono-niebieskiego i niebieskiego, ale była najniższa pod wpływem czerwonego światła. Uzupełnienie światłem ultrafioletowym LED lub pomarańczowym może zwiększyć zawartość związków fenolowych w liściach sałaty, a uzupełnienie światłem zielonym może zwiększyć zawartość antocyjanów. Dlatego stosowanie oświetlenia LED do uprawy jest skutecznym sposobem regulacji jakości odżywczej owoców i warzyw w uprawach ogrodniczych.

Wpływ dodatkowego oświetlenia LED na przeciwdziałanie starzeniu się roślin

Degradacja chlorofilu, szybka utrata białka i hydroliza RNA podczas starzenia się roślin objawiają się głównie starzeniem liści. Chloroplasty są bardzo wrażliwe na zmiany w zewnętrznym środowisku świetlnym, szczególnie na jakość światła. Światło czerwone, niebieskie i łączone światło czerwono-niebieskie sprzyjają morfogenezie chloroplastów, światło niebieskie sprzyja akumulacji ziaren skrobi w chloroplastach, a światło czerwone i światło dalekiej czerwieni mają negatywny wpływ na rozwój chloroplastów. Połączenie światła niebieskiego i czerwonego z niebieskim może promować syntezę chlorofilu w liściach siewek ogórka, a połączenie światła czerwonego z niebieskim może również opóźniać spadek zawartości chlorofilu w liściach w późniejszym etapie. Efekt ten jest bardziej widoczny wraz ze spadkiem udziału światła czerwonego i wzrostem udziału światła niebieskiego. Zawartość chlorofilu w liściach siewek ogórka poddanych łączonemu światłu LED (czerwone i niebieskie) była istotnie wyższa niż w przypadku kontroli światłem fluorescencyjnym i monochromatycznego oświetlenia światłem czerwonym i niebieskim. Niebieskie światło LED może znacząco zwiększyć wartość chlorofilu a/b w sadzonkach Wutacai i zielonego czosnku.

Podczas starzenia się zachodzą zmiany w zawartości cytokinin (CTK), auksyny (IAA), kwasu abscysynowego (ABA) oraz w aktywności enzymów. Zawartość hormonów roślinnych jest łatwo modyfikowana przez środowisko świetlne. Różne właściwości światła mają różny wpływ regulacyjny na hormony roślinne, a w początkowych etapach szlaku transdukcji sygnału świetlnego biorą udział cytokininy.

CTK wspomaga rozrost komórek liści, intensyfikuje fotosyntezę liści, hamując jednocześnie aktywność rybonukleaz, deoksyrybonukleaz i proteaz oraz opóźniając degradację kwasów nukleinowych, białek i chlorofilu, co może znacząco opóźnić starzenie się liści. Istnieje interakcja między światłem a regulacją rozwoju zależną od CTK, a światło może stymulować wzrost poziomu endogennych cytokinin. W stanie starzenia się tkanek roślinnych zawartość endogennych cytokinin spada.

IAA koncentruje się głównie w obszarach o intensywnym wzroście, a jego zawartość w starzejących się tkankach i organach jest bardzo niska. Światło fioletowe może zwiększać aktywność oksydazy kwasu indolooctowego, a niskie poziomy IAA mogą hamować elongację i wzrost roślin.

Kwas ABA powstaje głównie w starzejących się tkankach liści, dojrzałych owocach, nasionach, łodygach, korzeniach i innych częściach roślin. Zawartość kwasu ABA w ogórkach i kapuście w połączeniu światła czerwonego i niebieskiego jest niższa niż w przypadku światła białego i niebieskiego.

Peroksydaza (POD), dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), peroksydaza askorbinianowa (APX) i katalaza (CAT) to ważniejsze i bardziej związane ze światłem enzymy ochronne w roślinach. Wraz z wiekiem rośliny aktywność tych enzymów gwałtownie spada.

Różne jakości światła mają znaczący wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych roślin. Po 9 dniach traktowania światłem czerwonym aktywność APX siewek rzepaku znacząco wzrosła, a aktywność POD spadła. Aktywność POD pomidora po 15 dniach traktowania światłem czerwonym i niebieskim była wyższa o 20,9% i 11,7% w porównaniu ze światłem białym. Po 20 dniach traktowania światłem zielonym aktywność POD pomidora była najniższa, zaledwie 55,4% białego światła. Uzupełnienie 4-godzinnego niebieskiego światła może znacząco zwiększyć zawartość białka rozpuszczalnego, aktywność POD, SOD, APX i enzymów CAT w liściach ogórka w fazie siewki. Ponadto aktywności SOD i APX stopniowo maleją wraz z wydłużaniem światła. Aktywność SOD i APX w świetle niebieskim i czerwonym spada powoli, ale zawsze jest wyższa niż w świetle białym. Naświetlanie światłem czerwonym znacząco zmniejszyło aktywność peroksydazy i peroksydazy IAA w liściach pomidora oraz peroksydazy IAA w liściach bakłażana, ale spowodowało znaczny wzrost aktywności peroksydazy w liściach bakłażana. Dlatego też, zastosowanie rozsądnej strategii oświetlenia uzupełniającego LED może skutecznie opóźnić proces starzenia się upraw ogrodniczych oraz poprawić plony i ich jakość.

Budowa i zastosowanie wzoru światła LED

Na wzrost i rozwój roślin istotny wpływ ma jakość światła i jego zróżnicowane proporcje. Formuła oświetlenia obejmuje głównie kilka elementów, takich jak proporcje jakości światła, jego natężenie i czas naświetlania. Ponieważ różne rośliny mają różne wymagania świetlne i znajdują się w różnych fazach wzrostu i rozwoju, dla uprawianych roślin niezbędne jest optymalne połączenie jakości światła, jego natężenia i czasu naświetlania.

 ◆Stosunek widma światła

W porównaniu ze światłem białym oraz pojedynczym światłem czerwonym i niebieskim, połączenie czerwonego i niebieskiego światła LED daje kompleksowe korzyści w zakresie wzrostu i rozwoju sadzonek ogórków i kapusty.

Gdy stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosi 8:2, grubość łodygi rośliny, wysokość rośliny, sucha masa rośliny, świeża masa rośliny, silny indeks siewek itp. ulegają znacznemu zwiększeniu. Wpływa to również korzystnie na formowanie się macierzy chloroplastowej i blaszki podstawnej oraz produkcję substancji asymilacyjnych.

Zastosowanie połączenia czerwonego, zielonego i niebieskiego światła w przypadku kiełków fasoli czerwonej korzystnie wpływa na akumulację suchej masy, a zielone światło może sprzyjać akumulacji suchej masy kiełków fasoli czerwonej. Wzrost jest najbardziej widoczny, gdy stosunek światła czerwonego, zielonego i niebieskiego wynosi 6:2:1. Efekt wydłużania hipokotylu kiełków fasoli czerwonej był najlepszy przy stosunku światła czerwonego do niebieskiego wynoszącym 8:1, a wydłużanie hipokotylu kiełków fasoli czerwonej było wyraźnie zahamowane przy stosunku światła czerwonego do niebieskiego wynoszącym 6:3, ale zawartość białka rozpuszczalnego była najwyższa.

Przy stosunku światła czerwonego do niebieskiego wynoszącym 8:1 dla sadzonek luffy, wskaźnik silnego wzrostu i zawartość cukrów rozpuszczalnych w siewkach luffy są najwyższe. Przy zastosowaniu jakości światła o stosunku światła czerwonego do niebieskiego wynoszącym 6:3, zawartość chlorofilu A, stosunek chlorofilu A/B oraz zawartość białka rozpuszczalnego w siewkach luffy były najwyższe.

Stosując stosunek światła czerwonego do niebieskiego w stosunku 3:1 do naświetlania selera, można skutecznie stymulować wzrost jego wysokości, długości ogonków liściowych, liczby liści, jakości suchej masy, zawartości węglowodanów, białka rozpuszczalnego i cukrów rozpuszczalnych. W uprawie pomidorów, zwiększenie udziału niebieskiego światła LED sprzyja wytwarzaniu likopenu, wolnych aminokwasów i flawonoidów, a zwiększenie udziału światła czerwonego sprzyja wytwarzaniu kwasów miareczkowych. Stosunek światła czerwonego do niebieskiego w stosunku do liści sałaty wynoszący 8:1 korzystnie wpływa na akumulację karotenoidów, skutecznie obniża zawartość azotanów i zwiększa zawartość węglowodanów.

 ◆Intensywność światła

Rośliny rosnące w słabym świetle są bardziej podatne na fotoinhibicję niż w silnym świetle. Całkowite tempo fotosyntezy siewek pomidorów wzrasta wraz ze wzrostem natężenia światła [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], wykazując tendencję najpierw wzrostową, a następnie spadkową, osiągając maksimum przy 300 μmol/(m²·s). Wysokość roślin, powierzchnia liści, zawartość wody i zawartość witaminy C w sałacie wzrosły znacząco przy natężeniu światła 150 μmol/(m²·s). Przy natężeniu światła 200 μmol/(m²·s) świeża masa, całkowita masa i zawartość wolnych aminokwasów znacznie wzrosły, a przy natężeniu światła 300 μmol/(m²·s) powierzchnia liści, zawartość wody, chlorofilu a, chlorofilu a+b i karotenoidów sałaty uległy zmniejszeniu. W porównaniu z ciemnością, wraz ze wzrostem natężenia światła LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], zawartość chlorofilu a, chlorofilu b i chlorofilu a+b w kiełkach czarnej fasoli znacznie wzrosła. Zawartość VC jest najwyższa przy 3 μmol/(m²·s), a zawartość rozpuszczalnego białka, rozpuszczalnego cukru i sacharozy jest najwyższa przy 9 μmol/(m²·s). W tych samych warunkach temperaturowych, przy wzroście natężenia światła [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx], okres kiełkowania siewek papryki ulega skróceniu, wzrasta zawartość cukrów rozpuszczalnych, ale stopniowo zmniejsza się zawartość chlorofilu a i karotenoidów.

 ◆Czas światła

Prawidłowe wydłużenie czasu naświetlania może w pewnym stopniu złagodzić stres spowodowany niedostatecznym natężeniem światła, pomóc w akumulacji produktów fotosyntezy upraw ogrodniczych i osiągnąć efekt zwiększenia plonów i poprawy jakości. Zawartość VC w kiełkach wykazywała stopniowo rosnącą tendencję wraz z wydłużaniem czasu naświetlania (0, 4, 8, 12, 16, 20 godz./dzień), podczas gdy zawartość wolnych aminokwasów, aktywności SOD i CAT wykazywały tendencję malejącą. Wraz z wydłużeniem czasu naświetlania (12, 15, 18 godz.) świeża masa roślin kapusty pekińskiej znacznie wzrosła. Zawartość VC w liściach i łodygach kapusty pekińskiej była najwyższa odpowiednio po 15 i 12 godzinach. Zawartość rozpuszczalnego białka w liściach kapusty pekińskiej stopniowo malała, ale łodygi były najwyższe po 15 godzinach. Zawartość rozpuszczalnego cukru w ​​liściach kapusty pekińskiej stopniowo wzrastała, podczas gdy łodygi były najwyższe po 12 godzinach. Gdy stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosi 1:2, w porównaniu do 12-godzinnego czasu oświetlenia, 20-godzinne naświetlanie zmniejsza względną zawartość całkowitych fenoli i flawonoidów w zielonej sałacie, ale gdy stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosi 2:1, 20-godzinne naświetlanie znacząco zwiększa względną zawartość całkowitych fenoli i flawonoidów w zielonej sałacie.

Z powyższego wynika, że ​​różne formuły oświetlenia mają odmienny wpływ na fotosyntezę, fotomorfogenezę oraz metabolizm węgla i azotu w różnych rodzajach upraw. Aby uzyskać najlepszą formułę oświetlenia, konfigurację źródeł światła i opracowanie inteligentnych strategii sterowania, należy wziąć pod uwagę gatunki roślin jako punkt wyjścia. Konieczne jest również wprowadzenie odpowiednich korekt, uwzględniających zapotrzebowanie upraw ogrodniczych, cele produkcyjne, czynniki produkcji itp., aby osiągnąć cel inteligentnego sterowania środowiskiem świetlnym oraz zapewnić wysoką jakość i plony upraw ogrodniczych w warunkach energooszczędnych.

Istniejące problemy i perspektywy

Istotną zaletą oświetlenia LED do uprawy roślin jest możliwość inteligentnego dopasowywania parametrów do spektrum zapotrzebowania na światło, cech fotosyntezy, morfologii, jakości i plonów różnych roślin. Różne rodzaje upraw i różne okresy wzrostu tej samej rośliny mają różne wymagania dotyczące jakości światła, jego natężenia i fotoperiodu. Wymaga to dalszego rozwoju i doskonalenia badań nad formułami oświetlenia, aby stworzyć ogromną bazę danych formuł oświetlenia. W połączeniu z badaniami i rozwojem profesjonalnych lamp, można maksymalnie wykorzystać potencjał oświetlenia uzupełniającego LED w rolnictwie, co pozwoli na lepsze oszczędzanie energii, poprawę wydajności produkcji i korzyści ekonomiczne. Zastosowanie oświetlenia LED do uprawy roślin w ogrodnictwie obiektowym wykazało dużą witalność, ale cena sprzętu lub urządzeń oświetleniowych LED jest stosunkowo wysoka, a jednorazowa inwestycja jest duża. Zapotrzebowanie na światło uzupełniające różnych upraw w różnych warunkach środowiskowych nie jest jasne, a spektrum światła uzupełniającego, nieuzasadniona intensywność i czas oświetlenia nieuchronnie powodują różne problemy w stosowaniu oświetlenia do uprawy roślin.

Jednak wraz z postępem i udoskonaleniem technologii oraz obniżeniem kosztów produkcji oświetlenia LED do uprawy, oświetlenie uzupełniające LED będzie coraz szerzej stosowane w ogrodnictwie obiektowym. Jednocześnie rozwój technologii oświetlenia uzupełniającego LED oraz połączenie nowych źródeł energii umożliwią szybki rozwój rolnictwa obiektowego, rolnictwa rodzinnego, rolnictwa miejskiego i rolnictwa kosmicznego, aby sprostać zapotrzebowaniu na uprawy ogrodnicze w specyficznych warunkach.