Autor: Yamin Li i Houcheng Liu itp. z Wyższej Szkoły Ogrodnictwa Południowochińskiego Uniwersytetu Rolniczego

Źródło artykułu: Ogrodnictwo szklarniowe

Rodzaje obiektów ogrodniczych obejmują głównie szklarnie plastikowe, szklarnie słoneczne, szklarnie wieloprzęsłowe i fabryki roślin. Ponieważ budynki obiektów w pewnym stopniu blokują naturalne źródła światła, w pomieszczeniach nie ma wystarczającego oświetlenia, co z kolei zmniejsza plony i jakość plonów. Dlatego też światło uzupełniające odgrywa niezastąpioną rolę w uzyskaniu wysokiej jakości i plonów plonów obiektu, ale stało się również głównym czynnikiem wzrostu zużycia energii i kosztów eksploatacji obiektu.

Od dawna do sztucznych źródeł światła stosowanych w ogrodnictwie obiektowym zaliczają się głównie wysokoprężne lampy sodowe, świetlówki, metalohalogenowe lampy, żarówki itp. Najważniejszymi wadami są wysoka produkcja ciepła, duże zużycie energii i wysokie koszty eksploatacji. Opracowanie nowej generacji diod elektroluminescencyjnych (LED) umożliwia wykorzystanie niskoenergetycznego sztucznego źródła światła w ogrodnictwie obiektowym. Dioda LED ma zalety wysokiej wydajności konwersji fotoelektrycznej, mocy prądu stałego, małej objętości, długiej żywotności, niskiego zużycia energii, stałej długości fali, niskiego promieniowania cieplnego i ochrony środowiska. W porównaniu z powszechnie stosowanymi obecnie wysokoprężnymi lampami sodowymi i świetlówkami, diody LED mogą nie tylko regulować ilość i jakość światła (proporcję różnych świateł pasmowych) w zależności od potrzeb wzrostu roślin, ale mogą także napromieniać rośliny z bliskiej odległości ze względu na do jego zimnego światła. W ten sposób można poprawić liczbę warstw uprawnych i stopień wykorzystania przestrzeni, a także można zrealizować funkcje oszczędzania energii, ochrony środowiska i efektywnego wykorzystania przestrzeni, których nie można zastąpić tradycyjnym źródłem światła.

W oparciu o te zalety diody LED są z powodzeniem stosowane w oświetleniu ogrodnictwa obiektów, badaniach podstawowych kontrolowanego środowiska, hodowli tkanek roślinnych, sadzonkach fabryk roślin i ekosystemie lotniczym. W ostatnich latach poprawia się wydajność oświetlenia LED do uprawy, cena maleje, a wszelkiego rodzaju produkty o określonych długościach fal są stopniowo opracowywane, dzięki czemu jego zastosowanie w rolnictwie i biologii będzie szersze.

W artykule podsumowano stan badań diod LED w ogrodnictwie obiektowym, skupiono się na zastosowaniu dodatkowego światła LED w podstawach biologii światła, lampach LED do uprawy na kształtowanie światła roślin, jakość odżywczą i wpływ opóźniania starzenia, konstrukcję i zastosowanie formuły światła oraz analizy i perspektywy aktualnych problemów i perspektyw technologii oświetlenia uzupełniającego LED.

Wpływ dodatkowego światła LED na wzrost roślin ogrodniczych

Regulacyjny wpływ 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 intensywność światła, cykl świetlny i rozkład widmowy. Elementy można regulować za pomocą sztucznego oświetlenia, bez ograniczeń warunków atmosferycznych.

Obecnie w roślinach występują co najmniej trzy typy fotoreceptorów: fitochrom (pochłania światło czerwone i dalekie światło czerwone), kryptochrom (pochłania światło niebieskie i bliskie ultrafioletowe) oraz UV-A i UV-B. Zastosowanie źródła światła o określonej długości fali do napromieniania upraw może poprawić wydajność fotosyntezy roślin, przyspieszyć morfogenezę światła oraz 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 itp.) może być emitowane zgodnie z najsilniejszym pasmem absorpcji chlorofilu, a szerokość domeny widmowej wynosi tylko ± 20 nm.

Obecnie uważa się, że czerwono-pomarańczowe światło znacznie przyspiesza rozwój roślin, sprzyja gromadzeniu się suchej masy, tworzeniu się cebul, bulw, cebulek liściowych i innych organów roślinnych, powoduje wcześniejsze kwitnienie i owocowanie roślin oraz odgrywa ważną rolę w zabawie. wiodąca rola we wzmacnianiu wybarwienia roślin; Niebieskie i fioletowe światło może kontrolować fototropizm liści roślin, promować otwieranie aparatów szparkowych i ruch chloroplastów, hamować wydłużanie łodygi, zapobiegać wydłużaniu się roślin, opóźniać kwitnienie roślin i promować wzrost narządów wegetatywnych; połączenie czerwonych i niebieskich diod LED może zrekompensować niewystarczające światło jednego koloru z tych dwóch i utworzyć pik absorpcji widmowej, który jest zasadniczo zgodny z fotosyntezą i morfologią upraw. Stopień wykorzystania energii świetlnej może osiągnąć od 80% do 90%, a efekt oszczędzania energii jest znaczący.

Wyposażone w dodatkowe oświetlenie LED w obiektach ogrodniczych można osiągnąć bardzo znaczny wzrost produkcji. Badania wykazały, że liczba owoców, łączna wydajność i masa każdego pomidorka koktajlowego pod dodatkowym światłem pasków i świetlówek LED o natężeniu 300 μmol/(m²·s) przez 12 godzin (8:00-20:00) znacząco się zmniejszają. zwiększony. Światło dodatkowe taśmy LED wzrosło odpowiednio o 42,67%, 66,89% i 16,97%, a światło dodatkowe świetlówki LED wzrosło odpowiednio o 48,91%, 94,86% i 30,86%. Dodatkowe światło LED w oprawie oświetleniowej LED do uprawy przez cały okres wzrostu [stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosi 3:2, a natężenie światła wynosi 300 μmol/(m²·s)] może znacznie zwiększyć jakość i plon pojedynczych owoców na jednostkę powierzchni chiehwy i bakłażana. Chikuquan wzrósł o 5,3% i 15,6%, a bakłażan wzrósł o 7,6% i 7,8%. Dzięki jakości światła LED oraz jego intensywności i czasowi trwania przez cały okres wzrostu można skrócić cykl wzrostu roślin, poprawić plon handlowy, jakość odżywczą i wartość morfologiczną produktów rolnych, a także wysoką wydajność, oszczędność energii i można zrealizować inteligentną produkcję roślin ogrodniczych w obiekcie.

Zastosowanie dodatkowego oświetlenia LED w uprawie sadzonek warzyw

Regulowanie morfologii oraz wzrostu i rozwoju roślin za pomocą źródła światła LED jest ważną technologią w dziedzinie upraw szklarniowych. Rośliny wyższe mogą wyczuwać i odbierać sygnały świetlne poprzez układy fotoreceptorów, takie jak fitochrom, kryptochrom i fotoreceptor, oraz przeprowadzać zmiany morfologiczne za pośrednictwem przekaźników wewnątrzkomórkowych w celu regulacji tkanek i narządów roślinnych. Fotomorfogeneza oznacza, że ​​rośliny wykorzystują światło do kontrolowania różnicowania komórek, zmian strukturalnych i funkcjonalnych, a także tworzenia tkanek i narządów, w tym wpływu na kiełkowanie niektórych nasion, promowanie dominacji wierzchołkowej, hamowanie bocznego wzrostu pąków, wydłużanie łodygi i tropizm.

Uprawa rozsady warzyw jest ważną częścią rolnictwa obiektowego. Ciągła deszczowa pogoda spowoduje, że w obiekcie nie będzie wystarczającego oświetlenia, a sadzonki będą podatne na wydłużanie się, co będzie miało wpływ na wzrost warzyw, różnicowanie pąków kwiatowych i rozwój owoców, a w ostatecznym rozrachunku wpłynie na ich plon i jakość. W produkcji do regulacji wzrostu sadzonek wykorzystuje się niektóre regulatory wzrostu roślin, takie jak giberelina, auksyna, paklobutrazol i chlormekwat. Jednak nieuzasadnione stosowanie regulatorów wzrostu roślin może łatwo zanieczyścić środowisko warzyw i obiektów, niekorzystnie dla zdrowia ludzkiego.

Dodatkowe światło LED ma wiele unikalnych zalet światła dodatkowego i jest wykonalnym sposobem wykorzystania dodatkowego światła LED do uprawy sadzonek. W eksperymencie z dodatkiem światła LED [25±5 μmol/(m²·s)] przeprowadzonym w warunkach słabego oświetlenia [0~35 μmol/(m²·s)] stwierdzono, że zielone światło sprzyja wydłużaniu i wzrostowi sadzonki ogórków. Światło czerwone i niebieskie hamują wzrost sadzonek. W porównaniu z naturalnym słabym światłem, silny wskaźnik siewek uzupełnionych światłem czerwonym i niebieskim wzrósł odpowiednio o 151,26% i 237,98%. W porównaniu z jakością światła monochromatycznego, wskaźnik silnych sadzonek zawierających składniki czerwone i niebieskie poddanych działaniu złożonego światła uzupełniającego światło wzrósł o 304,46%.

Dodanie czerwonego światła do sadzonek ogórka może zwiększyć liczbę prawdziwych liści, powierzchnię liści, wysokość rośliny, średnicę łodygi, jakość suchej i świeżej rośliny, silny wskaźnik sadzonek, żywotność korzeni, aktywność SOD i zawartość rozpuszczalnego białka w sadzonkach ogórka. Uzupełnienie UV-B może zwiększyć zawartość chlorofilu a, chlorofilu b i karotenoidów w liściach siewek ogórka. W porównaniu ze światłem naturalnym, uzupełnienie czerwonego i niebieskiego światła LED może znacznie zwiększyć powierzchnię liści, jakość suchej masy i silny indeks sadzonek pomidorów. Uzupełnienie światła czerwonego i zielonego LED znacznie zwiększa wysokość i grubość łodygi sadzonek pomidora. Leczenie światłem zielonym LED może znacznie zwiększyć biomasę sadzonek ogórka i pomidora, a świeża i sucha masa sadzonek wzrasta wraz ze wzrostem natężenia światła zielonego uzupełnia intensywność światła, podczas gdy gruba łodyga i silny wskaźnik sadzonek pomidora wszystkie sadzonki podążają za zielonym światłem uzupełniającym. Wzrost siły wzrasta. Połączenie czerwonego i niebieskiego światła LED może zwiększyć grubość łodygi, powierzchnię liści, suchą masę całej rośliny, stosunek korzeni do pędów i silny wskaźnik sadzonek bakłażana. W porównaniu ze światłem białym, czerwone światło LED może zwiększyć biomasę sadzonek kapusty i promować wzrost wydłużania i ekspansję liści sadzonek kapusty. Niebieskie światło LED sprzyja gęstemu wzrostowi, gromadzeniu się suchej masy i silnemu indeksowi sadzonek sadzonek kapusty oraz sprawia, że ​​sadzonki kapusty są karłowate. Z powyższych wyników wynika, że ​​zalety sadzonek warzyw uprawianych w technologii regulacji światła są jak najbardziej oczywiste.

Wpływ dodatkowego światła 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 VC w roślinach poprzez regulację aktywności syntezy VC i enzymu rozkładającego, a także może regulować metabolizm białek i akumulację węglowodanów w roślinach ogrodniczych. Czerwone światło sprzyja gromadzeniu się węglowodanów, leczenie światłem niebieskim jest korzystne dla tworzenia 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 światła LED podczerwonego sprzyja gromadzeniu się VC w sałacie. Wyniki wykazały, że dodatek niebieskiego światła może poprawić zawartość VC i zawartość rozpuszczalnego białka w pomidorze; czerwone światło i czerwono-niebieskie połączone światło mogą zwiększać zawartość cukru i kwasu w owocach pomidora, a stosunek cukru do kwasu był najwyższy w połączonym świetle czerwono-niebieskim; czerwono-niebieskie połączone światło może poprawić zawartość VC w owocach ogórka.

Fenole, flawonoidy, antocyjany i inne substancje zawarte w owocach i warzywach nie tylko mają istotny wpływ na kolor, smak i wartość towarową owoców i warzyw, ale także mają naturalne działanie przeciwutleniające i mogą skutecznie hamować lub usuwać wolne rodniki w organizmie człowieka.

Stosowanie niebieskiego światła LED jako uzupełnienia światła może znacząco zwiększyć zawartość antocyjanów w skórce bakłażana o 73,6%, natomiast użycie czerwonego światła LED oraz kombinacji światła czerwonego i niebieskiego może zwiększyć zawartość flawonoidów i fenoli ogółem. Niebieskie światło może sprzyjać gromadzeniu się likopenu, flawonoidów i antocyjanów w owocach pomidora. Połączenie światła czerwonego i niebieskiego w pewnym stopniu sprzyja produkcji antocyjanów, ale hamuje syntezę flawonoidów. W porównaniu z leczeniem światłem białym, leczenie światłem czerwonym może znacznie zwiększyć zawartość antocyjanów w pędach sałaty, ale leczenie światłem niebieskim ma najniższą zawartość antocyjanów. Całkowita zawartość fenolu w sałacie zielonej, fioletowej i czerwonolistnej była wyższa pod wpływem światła białego, łączonego światła czerwono-niebieskiego i światła niebieskiego, ale była najniższa w przypadku traktowania światłem czerwonym. Uzupełnienie światłem ultrafioletowym LED lub światłem pomarańczowym może zwiększyć zawartość związków fenolowych w liściach sałaty, natomiast uzupełnienie światła zielonego może zwiększyć zawartość antocyjanów. Dlatego zastosowanie oświetlenia LED do uprawy jest skutecznym sposobem regulowania jakości odżywczej owoców i warzyw w uprawach ogrodniczych obiektowych.

Wpływ dodatkowego światła LED na przeciwdziałanie starzeniu się roślin

Degradacja chlorofilu, szybka utrata białka i hydroliza RNA podczas starzenia się roślin objawiają się głównie jako starzenie się liści. Chloroplasty są bardzo wrażliwe na zmiany w zewnętrznym środowisku świetlnym, szczególnie na wpływ jakości światła. Światło czerwone, światło niebieskie i światło połączone 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 ze światłem czerwonym i niebieskim może sprzyjać syntezie chlorofilu w liściach sadzonek ogórka, a połączenie światła czerwonego i niebieskiego może również opóźnić osłabienie zawartości chlorofilu w liściach na późniejszym etapie. Efekt ten jest bardziej oczywisty wraz ze zmniejszeniem współczynnika światła czerwonego i wzrostem współczynnika światła niebieskiego. Zawartość chlorofilu w liściach sadzonek ogórka poddanych zabiegowi kombinowanym światłem czerwonym i niebieskim LED była znacznie wyższa niż w przypadku kontroli światła fluorescencyjnego i monochromatycznego światła czerwonego i niebieskiego. Niebieskie światło LED może znacznie zwiększyć wartość chlorofilu a/b w sadzonkach Wutacai i zielonego czosnku.

Podczas starzenia zachodzą cytokininy (CTK), auksyna (IAA), zmiany zawartości kwasu abscysynowego (ABA) i różnorodne zmiany w aktywności enzymów. Na zawartość hormonów roślinnych łatwo wpływa oświetlenie. Różne właściwości światła mają różny wpływ regulacyjny na hormony roślinne, a początkowe etapy szlaku przekazywania sygnału świetlnego obejmują cytokininy.

CTK sprzyja ekspansji komórek liści, wzmaga fotosyntezę liści, hamując jednocześnie aktywność rybonukleazy, dezoksyrybonukleazy i proteazy oraz opóźnia degradację kwasów nukleinowych, białek i chlorofilu, dzięki czemu może znacznie opóźnić starzenie się liści. Istnieje interakcja między światłem a regulacją rozwoju za pośrednictwem CTK, a światło może stymulować wzrost poziomu endogennych cytokinin. Kiedy tkanki roślinne znajdują się w stanie starzenia, zawartość endogennych cytokinin w nich maleje.

IAA koncentruje się głównie w częściach o energicznym wzroście, a jego zawartość jest bardzo mała w starzejących się tkankach lub narządach. Światło fioletowe może zwiększać aktywność oksydazy kwasu indolooctowego, a niski poziom IAA może hamować wydłużanie i wzrost roślin.

ABA powstaje głównie w starzejących się tkankach liści, dojrzałych owocach, nasionach, łodygach, korzeniach i innych częściach. Zawartość ABA w ogórku i kapuście pod wpływem światła czerwonego i niebieskiego jest niższa niż w przypadku światła białego i niebieskiego.

Peroksydaza (POD), dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), peroksydaza askorbinianowa (APX), katalaza (CAT) są ważniejszymi i związanymi ze światłem enzymami ochronnymi w roślinach. Jeśli rośliny się starzeją, aktywność tych enzymów gwałtownie spadnie.

Różne właściwości światła mają znaczący wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych roślin. Po 9 dniach naświetlania czerwonym światłem aktywność APX sadzonek rzepaku znacząco wzrosła, a aktywność POD spadła. Aktywność POD pomidora po 15 dniach działania światła czerwonego i niebieskiego była wyższa w porównaniu ze światłem białym o odpowiednio 20,9% i 11,7%. Po 20 dniach leczenia światłem zielonym aktywność POD pomidora była najniższa i wynosiła jedynie 55,4% światła białego. Uzupełnienie 4-godzinnego niebieskiego światła może znacząco zwiększyć zawartość rozpuszczalnego białka, aktywność enzymów POD, SOD, APX i CAT w liściach ogórka na etapie siewek. Ponadto aktywność SOD i APX stopniowo maleje wraz z wydłużaniem się światła. Aktywność SOD i APX w świetle niebieskim i czerwonym zmniejsza się powoli, ale zawsze jest wyższa niż w świetle białym. Naświetlanie światłem czerwonym znacząco zmniejszyło aktywność peroksydazy i peroksydazy IAA liści pomidora i peroksydazy IAA liści bakłażana, ale spowodowało znaczny wzrost aktywności peroksydazy liści bakłażana. Dlatego przyjęcie rozsądnej strategii dodatkowego oświetlenia LED może skutecznie opóźnić starzenie się upraw ogrodniczych w obiekcie oraz poprawić plony i jakość.

Budowa i zastosowanie formuły światła LED

Na wzrost i rozwój roślin istotny wpływ ma jakość światła i różne proporcje jego składu. Formuła światła obejmuje głównie kilka elementów, takich jak współczynnik jakości światła, intensywność światła i czas świecenia. Ponieważ różne rośliny mają różne wymagania dotyczące światła oraz różne etapy wzrostu i rozwoju, dla uprawianych roślin wymagana jest najlepsza kombinacja jakości światła, intensywności światła i czasu uzupełniania światła.

 ◆Stosunek widma światła

W porównaniu ze światłem białym i pojedynczym światłem czerwonym i niebieskim, połączenie czerwonego i niebieskiego światła LED ma wszechstronną zaletę w zakresie wzrostu i rozwoju sadzonek ogórków i kapusty.

Gdy stosunek światła czerwonego i niebieskiego wynosi 8:2, grubość łodygi rośliny, wysokość rośliny, sucha masa rośliny, świeża masa, silny wskaźnik sadzonek itp. znacznie się zwiększają, a także jest to korzystne dla tworzenia matrycy chloroplastowej i blaszka podstawna i wynik asymilacji mają znaczenie.

Zastosowanie kombinacji czerwonej, zielonej i niebieskiej jakości kiełków fasoli czerwonej jest korzystne dla gromadzenia się suchej masy, a zielone światło może sprzyjać gromadzeniu się suchej masy w kiełkach fasoli czerwonej. Wzrost jest najbardziej widoczny, gdy stosunek światła czerwonego, zielonego i niebieskiego wynosi 6:2:1. Efekt wydłużenia hipokotylu kiełków fasoli czerwonej w sadzonkach warzyw był najlepszy przy stosunku światła czerwonego i niebieskiego wynoszącym 8:1, a wydłużenie hipokotylu kiełków fasoli czerwonej było wyraźnie hamowane przy stosunku światła czerwonego i niebieskiego wynoszącym 6:3, ale rozpuszczalne białko zawartość była najwyższa.

Gdy stosunek światła czerwonego i niebieskiego dla sadzonek luffy wynosi 8:1, silny wskaźnik sadzonek i zawartość cukru rozpuszczalnego w siewkach luffy są najwyższe. Przy zastosowaniu światła o jakości światła czerwonego i niebieskiego wynoszącego 6:3, zawartość chlorofilu a, stosunek chlorofilu a/b i zawartość rozpuszczalnego białka w sadzonkach luffy były najwyższe.

Stosując stosunek światła czerwonego i niebieskiego do selera w stosunku 3:1, można skutecznie promować wzrost wysokości selera, długości ogonków, liczby liści, jakości suchej masy, zawartości VC, zawartości rozpuszczalnego białka i zawartości rozpuszczalnego cukru. W uprawie pomidorów zwiększenie udziału niebieskiego światła LED sprzyja tworzeniu się likopenu, wolnych aminokwasów i flawonoidów, a zwiększenie udziału światła czerwonego sprzyja tworzeniu się kwasów miareczkowych. Gdy stosunek światła czerwonego i niebieskiego do liści sałaty wynosi 8:1, korzystnie wpływa na akumulację karotenoidów, skutecznie zmniejsza zawartość azotanów i zwiększa zawartość VC.

 ◆Intensywność światła

Rośliny rosnące w słabym świetle są bardziej podatne na fotoinhibicję niż w silnym świetle. Szybkość fotosyntezy netto sadzonek pomidora rośnie wraz ze wzrostem natężenia światła [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], wykazując tendencję najpierw rosnącą, a następnie malejącą, a przy 300 μmol/(m² ·s), aby osiągnąć maksimum. Wysokość rośliny, powierzchnia liści, zawartość wody i zawartość VC w sałacie znacznie wzrosły pod wpływem natężenia światła 150 µmol/(m²·s). Przy natężeniu światła 200 μmol/(m²·s) znacznie wzrosła masa świeża, masa całkowita i zawartość wolnych aminokwasów, a przy natężeniu światła 300 μmol/(m²·s) powierzchnia liści, zawartość wody , chlorofil a, chlorofil a+b i karotenoidy w sałacie uległy zmniejszeniu. W porównaniu z ciemnością, wraz ze wzrostem natężenia światła LED w uprawie [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], zawartość chlorofilu a, chlorofilu b i chlorofilu a+b w kiełkach fasoli czarnej znacznie wzrosła. Zawartość VC jest najwyższa i wynosi 3 μmol/(m²·s), a zawartość rozpuszczalnego białka, rozpuszczalnego cukru i sacharozy jest najwyższa i wynosi 9 μmol/(m²·s). W tych samych warunkach temperaturowych, wraz ze wzrostem natężenia światła [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx], czas sadzenia sadzonek papryki ulega skróceniu, wzrasta zawartość cukru rozpuszczalnego, natomiast stopniowo zmniejsza się zawartość chlorofilu a i karotenoidów.

 ◆Czas świetlny

Odpowiednie wydłużenie czasu świecenia może w pewnym stopniu złagodzić stres słabych świateł spowodowany niedostatecznym natężeniem światła, sprzyjać akumulacji produktów fotosyntezy roślin ogrodniczych i osiągnąć efekt zwiększenia plonu i poprawy jego jakości. Zawartość VC w kiełkach wykazywała stopniowo rosnącą tendencję wraz z wydłużaniem się czasu naświetlania (0, 4, 8, 12, 16, 20 h/dobę), natomiast zawartość wolnych aminokwasów, aktywność SOD i CAT wykazywała tendencję malejącą. Wraz z wydłużeniem czasu świetlnego (12, 15, 18 godzin) masa świeża sadzonek kapusty pekińskiej znacznie wzrosła. Zawartość VC w liściach i łodygach kapusty pekińskiej była najwyższa odpowiednio w 15 i 12 godzinie. Zawartość białka rozpuszczalnego w liściach kapusty pekińskiej stopniowo malała, natomiast w szypułkach była najwyższa po 15 godzinach. Zawartość cukru rozpuszczalnego w liściach kapusty pekińskiej stopniowo wzrastała, a najwyższa w szypułkach była po 12 godzinach. Gdy stosunek światła czerwonego i niebieskiego wynosi 1:2, w porównaniu z czasem naświetlania wynoszącym 12 godzin, naświetlanie po 20 godzinach zmniejsza względną zawartość całkowitych fenoli i flawonoidów w sałacie zielonej, ale gdy stosunek światła czerwonego i niebieskiego wynosi 2:1, 20-godzinne naświetlanie znacząco zwiększyło względną zawartość fenoli ogółem i flawonoidów w zielonej sałacie liściastej.

Z powyższego widać, że różne formuły świetlne mają różny wpływ na fotosyntezę, fotomorfogenezę oraz metabolizm węgla i azotu u różnych rodzajów upraw. Aby uzyskać najlepszą formułę światła, konfigurację źródła światła i sformułować inteligentne strategie sterowania, należy zacząć od gatunku rośliny i dokonać odpowiednich dostosowań zgodnie z potrzebami towarowymi upraw ogrodniczych, celami produkcji, czynnikami produkcji itp., aby osiągnąć cel, jakim jest inteligentna kontrola środowiska świetlnego oraz wysokiej jakości i wysokowydajne uprawy ogrodnicze w energooszczędnych warunkach.

Istniejące problemy i perspektywy

Istotną zaletą oświetlenia LED do uprawy jest to, że może ono dokonywać inteligentnych regulacji kombinacji w zależności od spektrum zapotrzebowania na cechy fotosyntezy, morfologię, jakość i plon 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 udoskonalania badań nad formułami lekkimi, aby stworzyć ogromną bazę danych nad formułami lekkimi. W połączeniu z badaniami i rozwojem profesjonalnych lamp, można osiągnąć maksymalną wartość dodatkowych świateł LED w zastosowaniach rolniczych, aby lepiej oszczędzać energię, poprawiać wydajność produkcji i korzyści ekonomiczne. Zastosowanie oświetlenia LED do uprawy w ogrodnictwie obiektowym wykazało dużą witalność, ale cena sprzętu lub urządzeń oświetleniowych LED jest stosunkowo wysoka, a jednorazowa inwestycja jest duża. Wymagania dotyczące światła uzupełniającego różnych upraw w różnych warunkach środowiskowych nie są jasne, widmo światła uzupełniającego. Nieuzasadniona intensywność i czas oświetlenia w uprawie nieuchronnie spowodują różne problemy w zastosowaniu przemysłu oświetlenia do uprawy.

Jednakże wraz z postępem i udoskonalaniem technologii oraz obniżeniem kosztów produkcji oświetlenia LED do uprawy, oświetlenie uzupełniające LED będzie coraz szerzej stosowane w ogrodnictwie obiektowym. Jednocześnie rozwój i postęp systemu technologii dodatkowego światła LED oraz połączenie nowej energii umożliwi szybki rozwój rolnictwa obiektowego, rolnictwa rodzinnego, rolnictwa miejskiego i rolnictwa kosmicznego, aby zaspokoić zapotrzebowanie ludzi na uprawy ogrodnicze w specjalnych środowiskach.