Συγγραφέας: Yamin Li και Houcheng Liu, κ.λπ., από το College of Horticulture, South China Agriculture University

Πηγή άρθρου: Οπωροκηπευτικά θερμοκηπίου

Οι τύποι εγκαταστάσεων κηπευτικών εγκαταστάσεων περιλαμβάνουν κυρίως πλαστικά θερμοκήπια, ηλιακά θερμοκήπια, θερμοκήπια πολλαπλών ανοιγμάτων και εργοστάσια φυτών.Επειδή τα κτίρια των εγκαταστάσεων εμποδίζουν σε κάποιο βαθμό τις φυσικές πηγές φωτός, δεν υπάρχει επαρκής εσωτερικός φωτισμός, το οποίο με τη σειρά του μειώνει τις αποδόσεις και την ποιότητα των καλλιεργειών.Ως εκ τούτου, το συμπληρωματικό φως διαδραματίζει έναν απαραίτητο ρόλο στις καλλιέργειες υψηλής ποιότητας και υψηλής απόδοσης της εγκατάστασης, αλλά έχει γίνει επίσης ένας σημαντικός παράγοντας στην αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας και του λειτουργικού κόστους στην εγκατάσταση.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι πηγές τεχνητού φωτός που χρησιμοποιούνται στον τομέα της φυτοκομίας εγκαταστάσεων περιλαμβάνουν κυρίως λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης, λαμπτήρες φθορισμού, μεταλλικούς λαμπτήρες αλογόνου, λαμπτήρες πυρακτώσεως κ.λπ. Τα κύρια μειονεκτήματα είναι η υψηλή παραγωγή θερμότητας, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας και το υψηλό κόστος λειτουργίας.Η ανάπτυξη της νέας γενιάς διόδου εκπομπής φωτός (LED) καθιστά δυνατή τη χρήση χαμηλής ενέργειας τεχνητής πηγής φωτός στον τομέα της κηπουρικής εγκαταστάσεων.Το LED έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης φωτοηλεκτρικής μετατροπής, ισχύος συνεχούς ρεύματος, μικρού όγκου, μεγάλης διάρκειας ζωής, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, σταθερού μήκους κύματος, χαμηλής θερμικής ακτινοβολίας και προστασίας του περιβάλλοντος.Σε σύγκριση με τη λάμπα νατρίου υψηλής πίεσης και τη λάμπα φθορισμού που χρησιμοποιούνται συνήθως επί του παρόντος, η LED δεν μπορεί μόνο να ρυθμίσει την ποσότητα και την ποιότητα του φωτός (το ποσοστό του φωτός διαφόρων ζωνών) σύμφωνα με τις ανάγκες της ανάπτυξης των φυτών και μπορεί να ακτινοβολήσει φυτά σε κοντινή απόσταση λόγω στο κρύο φως του, Έτσι, ο αριθμός των στρωμάτων καλλιέργειας και ο ρυθμός χρήσης του χώρου μπορούν να βελτιωθούν και να πραγματοποιηθούν οι λειτουργίες της εξοικονόμησης ενέργειας, της προστασίας του περιβάλλοντος και της αποδοτικής χρήσης του χώρου που δεν μπορούν να αντικατασταθούν από την παραδοσιακή πηγή φωτός.

Με βάση αυτά τα πλεονεκτήματα, το LED έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στον φωτισμό κηπευτικών εγκαταστάσεων, στη βασική έρευνα ελεγχόμενου περιβάλλοντος, στην καλλιέργεια φυτικών ιστών, στα φυτά φυτών και στο αεροδιαστημικό οικοσύστημα.Τα τελευταία χρόνια, η απόδοση του φωτισμού LED αυξάνεται, η τιμή μειώνεται και όλα τα είδη προϊόντων με συγκεκριμένα μήκη κύματος αναπτύσσονται σταδιακά, επομένως η εφαρμογή του στον τομέα της γεωργίας και της βιολογίας θα είναι ευρύτερη.

Αυτό το άρθρο συνοψίζει την ερευνητική κατάσταση των LED στον τομέα της κηπουρικής εγκαταστάσεων, εστιάζει στην εφαρμογή συμπληρωματικού φωτός LED στο θεμέλιο βιολογίας φωτός, φώτα ανάπτυξης LED στο σχηματισμό φωτός των φυτών, τη θρεπτική ποιότητα και την επίδραση της καθυστέρησης της γήρανσης, την κατασκευή και την εφαρμογή της φόρμουλας φωτός, και αναλύσεις και προοπτικές των σημερινών προβλημάτων και προοπτικών της τεχνολογίας συμπληρωματικού φωτός LED.

Επίδραση του συμπληρωματικού φωτός LED στην ανάπτυξη των κηπευτικών

Οι ρυθμιστικές επιδράσεις του φωτός στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών περιλαμβάνουν τη βλάστηση των σπόρων, την επιμήκυνση του στελέχους, την ανάπτυξη φύλλων και ριζών, φωτοτροπισμό, σύνθεση και αποσύνθεση χλωροφύλλης και επαγωγή ανθέων.Τα στοιχεία περιβάλλοντος φωτισμού στην εγκατάσταση περιλαμβάνουν την ένταση φωτός, τον κύκλο φωτός και τη φασματική κατανομή.Τα στοιχεία μπορούν να ρυθμιστούν με συμπλήρωμα τεχνητού φωτός χωρίς τον περιορισμό των καιρικών συνθηκών.

Επί του παρόντος, υπάρχουν τουλάχιστον τρεις τύποι φωτοϋποδοχέων στα φυτά: το φυτόχρωμο (απορροφώντας το κόκκινο φως και το πολύ κόκκινο φως), το κρυπτόχρωμο (απορροφώντας το μπλε φως και το σχεδόν υπεριώδες φως) και το UV-A και το UV-B.Η χρήση ειδικής πηγής φωτός μήκους κύματος για την ακτινοβόληση των καλλιεργειών μπορεί να βελτιώσει τη φωτοσυνθετική απόδοση των φυτών, να επιταχύνει τη μορφογένεση του φωτός και να προωθήσει την ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών.Το κόκκινο πορτοκαλί φως (610 ~ 720 nm) και το μπλε ιώδες φως (400 ~ 510 nm) χρησιμοποιήθηκαν στη φωτοσύνθεση των φυτών.Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία LED, το μονοχρωματικό φως (όπως κόκκινο φως με κορυφή 660 nm, μπλε φως με κορυφή 450 nm, κ.λπ.) μπορεί να εκπέμπεται σύμφωνα με την ισχυρότερη ζώνη απορρόφησης της χλωροφύλλης και το εύρος του φασματικού τομέα είναι μόνο ± 20 nm.

Επί του παρόντος πιστεύεται ότι το κόκκινο-πορτοκαλί φως θα επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη των φυτών, θα προάγει τη συσσώρευση ξηρής ουσίας, το σχηματισμό βολβών, κονδύλων, βολβών φύλλων και άλλων φυτικών οργάνων, κάνει τα φυτά να ανθίζουν και να καρποφορούν νωρίτερα και να παίζουν Πρωταγωνιστικό ρόλο στην ενίσχυση του χρώματος των φυτών.Το μπλε και το ιώδες φως μπορούν να ελέγξουν τον φωτοτροπισμό των φύλλων των φυτών, να προάγουν το άνοιγμα των στομάτων και την κίνηση των χλωροπλαστών, να εμποδίσουν την επιμήκυνση του στελέχους, να αποτρέψουν την επιμήκυνση των φυτών, να καθυστερήσουν την ανθοφορία των φυτών και να προάγουν την ανάπτυξη των βλαστικών οργάνων.Ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε LED μπορεί να αντισταθμίσει το ανεπαρκές φως μονοχρωματικού και των δύο και να σχηματίσει μια κορυφή φασματικής απορρόφησης που είναι βασικά σύμφωνη με τη φωτοσύνθεση και τη μορφολογία των καλλιεργειών.Ο ρυθμός χρήσης της φωτεινής ενέργειας μπορεί να φτάσει το 80% έως 90%, και το αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας είναι σημαντικό.

Εξοπλισμένο με συμπληρωματικά φώτα LED στην κηπουρική εγκαταστάσεων μπορεί να επιτύχει μια πολύ σημαντική αύξηση της παραγωγής.Μελέτες έχουν δείξει ότι ο αριθμός των φρούτων, η συνολική παραγωγή και το βάρος κάθε ντομάτας κάτω από το συμπληρωματικό φως των 300 μmol/(m²·s) λωρίδων LED και σωλήνων LED για 12 ώρες (8:00-20:00) είναι σημαντικά. αυξήθηκε.Το συμπληρωματικό φως της λωρίδας LED αυξήθηκε κατά 42,67%, 66,89% και 16,97% αντίστοιχα, και το συμπληρωματικό φως του σωλήνα LED αυξήθηκε κατά 48,91%, 94,86% και 30,86% αντίστοιχα.Το συμπληρωματικό φως LED του φωτιστικού LED ανάπτυξης κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου ανάπτυξης [η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι 3:2 και η ένταση φωτός είναι 300 μmol/(m²·s)] μπορεί να αυξήσει σημαντικά την ποιότητα και την απόδοση ενός καρπού ανά μονάδα επιφάνειας chiehwa και μελιτζάνας.Το Chikuquan αυξήθηκε κατά 5,3% και 15,6%, και η μελιτζάνα αυξήθηκε κατά 7,6% και 7,8%.Μέσω της ποιότητας φωτός LED και της έντασης και της διάρκειάς του σε όλη την περίοδο ανάπτυξης, ο κύκλος ανάπτυξης των φυτών μπορεί να μειωθεί, η εμπορική απόδοση, η θρεπτική ποιότητα και η μορφολογική αξία των γεωργικών προϊόντων μπορούν να βελτιωθούν και η υψηλή απόδοση, εξοικονόμηση ενέργειας και μπορεί να πραγματοποιηθεί έξυπνη παραγωγή κηπευτικών εγκαταστάσεων.

Εφαρμογή φωτός συμπληρώματος LED στην καλλιέργεια δενδρυλλίων λαχανικών

Η ρύθμιση της μορφολογίας και της ανάπτυξης και ανάπτυξης των φυτών με πηγή φωτός LED είναι μια σημαντική τεχνολογία στον τομέα της θερμοκηπιακής καλλιέργειας.Τα ανώτερα φυτά μπορούν να αισθάνονται και να λαμβάνουν φωτεινά σήματα μέσω συστημάτων φωτοϋποδοχέων όπως το φυτόχρωμο, το κρυπτόχρωμα και ο φωτοϋποδοχέας και να διεξάγουν μορφολογικές αλλαγές μέσω ενδοκυτταρικών αγγελιοφόρους για τη ρύθμιση των φυτικών ιστών και οργάνων.Φωτομορφογένεση σημαίνει ότι τα φυτά βασίζονται στο φως για τον έλεγχο της κυτταρικής διαφοροποίησης, των δομικών και λειτουργικών αλλαγών, καθώς και του σχηματισμού ιστών και οργάνων, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης στη βλάστηση ορισμένων σπόρων, προώθηση της κυριαρχίας της κορυφής, αναστολή της πλευρικής ανάπτυξης οφθαλμών, επιμήκυνση στελέχους , και τροπισμός.

Η καλλιέργεια δενδρυλλίων λαχανικών αποτελεί σημαντικό μέρος της γεωργίας εγκαταστάσεων.Ο συνεχής βροχερός καιρός θα προκαλέσει ανεπαρκές φως στην εγκατάσταση και τα σπορόφυτα είναι επιρρεπή σε επιμήκυνση, γεγονός που θα επηρεάσει την ανάπτυξη των λαχανικών, τη διαφοροποίηση των ανθοφόρων οφθαλμών και την ανάπτυξη των καρπών και τελικά θα επηρεάσει την απόδοση και την ποιότητά τους.Στην παραγωγή, ορισμένοι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών, όπως η γιβερελίνη, η αυξίνη, η πακλοβουτραζόλη και η χλωρμεκουάτ, χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της ανάπτυξης των φυταρίων.Ωστόσο, η αλόγιστη χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών μπορεί εύκολα να μολύνει το περιβάλλον των λαχανικών και των εγκαταστάσεων, καθώς η ανθρώπινη υγεία είναι δυσμενής.

Το συμπληρωματικό φως LED έχει πολλά μοναδικά πλεονεκτήματα του συμπληρωματικού φωτός και είναι ένας εφικτός τρόπος χρήσης του συμπληρωματικού φωτός LED για την εκτροφή δενδρυλλίων.Στο πείραμα συμπληρωματικού φωτός LED [25±5 μmol/(m²·s)] που διεξήχθη υπό συνθήκες χαμηλού φωτισμού [0~35 μmol/(m²·s)], διαπιστώθηκε ότι το πράσινο φως προάγει την επιμήκυνση και την ανάπτυξη του σπορόφυτα αγγουριού.Το κόκκινο φως και το μπλε φως εμποδίζουν την ανάπτυξη δενδρυλλίων.Σε σύγκριση με το φυσικό ασθενές φως, ο ισχυρός δείκτης δενδρυλλίων των φυταρίων που συμπληρώθηκαν με κόκκινο και μπλε φως αυξήθηκε κατά 151,26% και 237,98%, αντίστοιχα.Σε σύγκριση με την ποιότητα του μονόχρωμου φωτός, ο δείκτης ισχυρών δενδρυλλίων που περιέχουν κόκκινα και μπλε συστατικά υπό την επεξεργασία του σύνθετου φωτός συμπληρώματος φωτός αυξήθηκε κατά 304,46%.

Η προσθήκη κόκκινου φωτός στα σπορόφυτα αγγουριού μπορεί να αυξήσει τον αριθμό των αληθινών φύλλων, την επιφάνεια των φύλλων, το ύψος του φυτού, τη διάμετρο του στελέχους, την ξηρή και φρέσκια ποιότητα, τον ισχυρό δείκτη δενδρυλλίων, τη ζωτικότητα των ριζών, τη δραστηριότητα SOD και την περιεκτικότητα σε διαλυτές πρωτεΐνες των δενδρυλλίων αγγουριού.Η συμπλήρωση UV-B μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη β και καροτενοειδή στα φύλλα δενδρυλλίων αγγουριού.Σε σύγκριση με το φυσικό φως, η συμπλήρωση του κόκκινου και του μπλε φωτός LED μπορεί να αυξήσει σημαντικά την επιφάνεια των φύλλων, την ποιότητα της ξηρής ουσίας και τον ισχυρό δείκτη δενδρυλλίων των δενδρυλλίων τομάτας.Η συμπλήρωση του κόκκινου φωτός LED και του πράσινου φωτός αυξάνει σημαντικά το ύψος και το πάχος του στελέχους των δενδρυλλίων τομάτας.Η επεξεργασία φωτός συμπληρώματος πράσινου φωτός LED μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη βιομάζα των δενδρυλλίων αγγουριού και ντομάτας και το φρέσκο ​​και ξηρό βάρος των δενδρυλλίων αυξάνεται με την αύξηση της έντασης φωτός συμπληρώματος πράσινου φωτός, ενώ ο παχύς μίσχος και ο ισχυρός δείκτης δενδρυλλίων της ντομάτας όλα τα σπορόφυτα ακολουθούν το φως του συμπληρώματος πράσινου φωτός.Η αύξηση της δύναμης αυξάνεται.Ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός LED μπορεί να αυξήσει το πάχος του στελέχους, την περιοχή των φύλλων, το ξηρό βάρος ολόκληρου του φυτού, την αναλογία ρίζας προς βλαστό και τον ισχυρό δείκτη δενδρυλλίων της μελιτζάνας.Σε σύγκριση με το λευκό φως, το κόκκινο φως LED μπορεί να αυξήσει τη βιομάζα των δενδρυλλίων λάχανου και να προωθήσει την επιμήκυνση και την επέκταση των φύλλων των δενδρυλλίων λάχανου.Το μπλε φως LED προάγει την παχύρρευστη ανάπτυξη, τη συσσώρευση ξηρής ύλης και τον ισχυρό δείκτη δενδρυλλίων των δενδρυλλίων λάχανου και κάνει τα σπορόφυτα λάχανου νάνους.Τα παραπάνω αποτελέσματα δείχνουν ότι τα πλεονεκτήματα των φυταρίων λαχανικών που καλλιεργούνται με τεχνολογία ρύθμισης φωτός είναι πολύ εμφανή.

Επίδραση του συμπληρωματικού φωτός LED στη διατροφική ποιότητα των φρούτων και των λαχανικών

Οι πρωτεΐνες, η ζάχαρη, το οργανικό οξύ και η βιταμίνη που περιέχονται στα φρούτα και τα λαχανικά είναι τα θρεπτικά υλικά που είναι ευεργετικά για την ανθρώπινη υγεία.Η ποιότητα του φωτός μπορεί να επηρεάσει την περιεκτικότητα σε VC στα φυτά ρυθμίζοντας τη δραστηριότητα της σύνθεσης VC και του ενζύμου αποσύνθεσης και μπορεί να ρυθμίσει τον μεταβολισμό των πρωτεϊνών και τη συσσώρευση υδατανθράκων στα κηπευτικά φυτά.Το κόκκινο φως προάγει τη συσσώρευση υδατανθράκων, η επεξεργασία με μπλε φως είναι ευεργετική για το σχηματισμό πρωτεϊνών, ενώ ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός μπορεί να βελτιώσει τη θρεπτική ποιότητα των φυτών σημαντικά υψηλότερη από αυτή του μονοχρωματικού φωτός.

Η προσθήκη κόκκινου ή μπλε φωτός LED μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα σε νιτρικά άλατα στο μαρούλι, η προσθήκη μπλε ή πράσινου φωτός LED μπορεί να προάγει τη συσσώρευση διαλυτής ζάχαρης στο μαρούλι και η προσθήκη υπέρυθρου φωτός LED ευνοεί τη συσσώρευση VC στο μαρούλι.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το συμπλήρωμα μπλε φωτός θα μπορούσε να βελτιώσει την περιεκτικότητα σε VC και την περιεκτικότητα σε διαλυτές πρωτεΐνες της ντομάτας.Το κόκκινο φως και το κόκκινο μπλε συνδυασμένο φως θα μπορούσαν να προάγουν την περιεκτικότητα σε ζάχαρη και οξύ των φρούτων ντομάτας και η αναλογία ζάχαρης προς οξύ ήταν η υψηλότερη κάτω από το συνδυασμένο κόκκινο μπλε φως.κόκκινο μπλε συνδυασμένο φως θα μπορούσε να βελτιώσει την περιεκτικότητα σε VC των φρούτων αγγουριού.

Οι φαινόλες, τα φλαβονοειδή, οι ανθοκυανίνες και άλλες ουσίες στα φρούτα και τα λαχανικά όχι μόνο έχουν σημαντική επίδραση στο χρώμα, τη γεύση και την εμπορευματική αξία των φρούτων και των λαχανικών, αλλά έχουν επίσης φυσική αντιοξειδωτική δράση και μπορούν να αναστέλλουν ή να απομακρύνουν αποτελεσματικά τις ελεύθερες ρίζες στο ανθρώπινο σώμα.

Η χρήση μπλε φωτός LED για τη συμπλήρωση του φωτός μπορεί να αυξήσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνη της φλούδας της μελιτζάνας κατά 73,6%, ενώ η χρήση κόκκινου φωτός LED και συνδυασμού κόκκινου και μπλε φωτός μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε φλαβονοειδή και ολικές φαινόλες.Το μπλε φως μπορεί να προάγει τη συσσώρευση λυκοπενίου, φλαβονοειδών και ανθοκυανινών στα φρούτα της ντομάτας.Ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός προάγει την παραγωγή ανθοκυανινών σε κάποιο βαθμό, αλλά αναστέλλει τη σύνθεση φλαβονοειδών.Σε σύγκριση με τη θεραπεία με λευκό φως, η επεξεργασία με κόκκινο φως μπορεί να αυξήσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνες των βλαστών μαρουλιού, αλλά η επεξεργασία με μπλε φως έχει τη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνη.Η συνολική περιεκτικότητα σε φαινόλες του πράσινου φύλλου, του μωβ φύλλου και του κόκκινου μαρουλιού ήταν υψηλότερη σε επεξεργασία με λευκό φως, κόκκινο-μπλε συνδυασμένο φως και μπλε φως, αλλά ήταν η χαμηλότερη σε επεξεργασία με κόκκινο φως.Η συμπλήρωση του υπεριώδους φωτός LED ή του πορτοκαλί φωτός μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε φαινολικές ενώσεις στα φύλλα μαρουλιού, ενώ η συμπλήρωση του πράσινου φωτός μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε ανθοκυανίνες.Ως εκ τούτου, η χρήση του φωτός ανάπτυξης LED είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη ρύθμιση της διατροφικής ποιότητας των φρούτων και των λαχανικών στις εγκαταστάσεις κηπουρικής.

Η επίδραση του συμπληρωματικού φωτός LED στην αντιγήρανση των φυτών

Η αποικοδόμηση της χλωροφύλλης, η ταχεία απώλεια πρωτεΐνης και η υδρόλυση RNA κατά τη γήρανση των φυτών εκδηλώνονται κυρίως ως γήρανση των φύλλων.Οι χλωροπλάστες είναι πολύ ευαίσθητοι στις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον φωτός, που επηρεάζονται ιδιαίτερα από την ποιότητα του φωτός.Το κόκκινο φως, το μπλε φως και το κόκκινο-μπλε συνδυασμένο φως ευνοούν τη μορφογένεση των χλωροπλαστών, το μπλε φως ευνοεί τη συσσώρευση κόκκων αμύλου στους χλωροπλάστες και, το κόκκινο φως και το πολύ κόκκινο φως έχουν αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των χλωροπλαστών.Ο συνδυασμός μπλε φωτός και κόκκινου και μπλε φωτός μπορεί να προωθήσει τη σύνθεση χλωροφύλλης στα φύλλα δενδρυλλίων αγγουριού και ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός μπορεί επίσης να καθυστερήσει την εξασθένηση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη των φύλλων στο μεταγενέστερο στάδιο.Αυτό το φαινόμενο είναι πιο εμφανές με τη μείωση της αναλογίας κόκκινου φωτός και την αύξηση της αναλογίας μπλε φωτός.Η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη των φύλλων δενδρυλλίων αγγουριού υπό επεξεργασία συνδυασμένου φωτός με κόκκινο και μπλε LED ήταν σημαντικά υψηλότερη από εκείνη υπό έλεγχο φωτός φθορισμού και μονοχρωματικές επεξεργασίες κόκκινου και μπλε φωτός.Το μπλε φως LED μπορεί να αυξήσει σημαντικά την τιμή της χλωροφύλλης a/b των δενδρυλλίων Wutacai και πράσινου σκόρδου.

Κατά τη διάρκεια της γήρανσης, υπάρχουν κυτοκινίνες (CTK), αυξίνη (IAA), αλλαγές περιεκτικότητας σε ασπισικό οξύ (ABA) και μια ποικιλία αλλαγών στη δραστηριότητα των ενζύμων.Η περιεκτικότητα σε φυτικές ορμόνες επηρεάζεται εύκολα από το φωτεινό περιβάλλον.Διαφορετικές ποιότητες φωτός έχουν διαφορετικές ρυθμιστικές επιδράσεις στις φυτικές ορμόνες και τα αρχικά βήματα της οδού μεταγωγής σήματος φωτός περιλαμβάνουν κυτοκινίνες.

Το CTK προάγει την επέκταση των κυττάρων των φύλλων, ενισχύει τη φωτοσύνθεση των φύλλων, ενώ αναστέλλει τις δραστηριότητες της ριβονουκλεάσης, της δεοξυριβονουκλεάσης και της πρωτεάσης και καθυστερεί την αποικοδόμηση των νουκλεϊκών οξέων, των πρωτεϊνών και της χλωροφύλλης, έτσι μπορεί να καθυστερήσει σημαντικά τη γήρανση των φύλλων.Υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ του φωτός και της CTK-μεσολαβούμενης αναπτυξιακής ρύθμισης και το φως μπορεί να διεγείρει την αύξηση των ενδογενών επιπέδων κυτοκινίνης.Όταν οι φυτικοί ιστοί βρίσκονται σε κατάσταση γήρανσης, η περιεκτικότητά τους σε ενδογενή κυτοκινίνη μειώνεται.

Η ΙΑΑ συγκεντρώνεται κυρίως σε μέρη έντονης ανάπτυξης και υπάρχει πολύ μικρή περιεκτικότητα σε γηρασμένους ιστούς ή όργανα.Το ιώδες φως μπορεί να αυξήσει τη δραστηριότητα της οξειδάσης του οξικού οξέος της ινδόλης και τα χαμηλά επίπεδα IAA μπορούν να αναστείλουν την επιμήκυνση και την ανάπτυξη των φυτών.

Το ΑΒΑ σχηματίζεται κυρίως σε γηρασμένους ιστούς φύλλων, ώριμους καρπούς, σπόρους, μίσχους, ρίζες και άλλα μέρη.Η περιεκτικότητα σε ΑΒΑ του αγγουριού και του λάχανου με τον συνδυασμό κόκκινου και μπλε φωτός είναι χαμηλότερη από αυτή του λευκού και του μπλε φωτός.

Η υπεροξειδάση (POD), η δισμουτάση υπεροξειδίου (SOD), η ασκορβική υπεροξειδάση (APX), η καταλάση (CAT) είναι πιο σημαντικά προστατευτικά ένζυμα που σχετίζονται με το φως στα φυτά.Εάν τα φυτά γεράσουν, οι δραστηριότητες αυτών των ενζύμων θα μειωθούν γρήγορα.

Οι διαφορετικές ποιότητες φωτός έχουν σημαντικές επιπτώσεις στις αντιοξειδωτικές ενζυμικές δραστηριότητες των φυτών.Μετά από 9 ημέρες επεξεργασίας με κόκκινο φως, η δραστηριότητα APX των δενδρυλλίων ελαιοκράμβης αυξήθηκε σημαντικά και η δραστηριότητα POD μειώθηκε.Η δραστηριότητα POD της τομάτας μετά από 15 ημέρες κόκκινου και μπλε φωτός ήταν υψηλότερη από αυτή του λευκού φωτός κατά 20,9% και 11,7%, αντίστοιχα.Μετά από 20 ημέρες επεξεργασίας με πράσινο φως, η δραστηριότητα POD της ντομάτας ήταν η χαμηλότερη, μόνο 55,4% του λευκού φωτός.Η συμπλήρωση μπλε φωτός 4 ωρών μπορεί να αυξήσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε διαλυτές πρωτεΐνες, τις δραστηριότητες των ενζύμων POD, SOD, APX και CAT στα φύλλα αγγουριού στο στάδιο του σπορόφυτου.Επιπλέον, οι δραστηριότητες των SOD και APX σταδιακά μειώνονται με την παράταση του φωτός.Η δραστηριότητα των SOD και APX κάτω από το μπλε φως και το κόκκινο φως μειώνεται αργά αλλά είναι πάντα υψηλότερη από αυτή του λευκού φωτός.Η ακτινοβολία κόκκινου φωτός μείωσε σημαντικά τις δραστηριότητες υπεροξειδάσης και υπεροξειδάσης ΙΑΑ των φύλλων τομάτας και ΙΑΑ υπεροξειδάσης των φύλλων μελιτζάνας, αλλά προκάλεσε σημαντική αύξηση της δραστηριότητας υπεροξειδάσης των φύλλων μελιτζάνας.Επομένως, η υιοθέτηση μιας λογικής στρατηγικής συμπληρωματικού φωτός LED μπορεί να καθυστερήσει αποτελεσματικά τη γήρανση των κηπευτικών των εγκαταστάσεων και να βελτιώσει την απόδοση και την ποιότητα.

Κατασκευή και εφαρμογή φόρμουλας φωτός LED

Η ανάπτυξη και η ανάπτυξη των φυτών επηρεάζεται σημαντικά από την ποιότητα του φωτός και τις διαφορετικές αναλογίες σύνθεσής του.Η φόρμουλα φωτός περιλαμβάνει κυρίως πολλά στοιχεία όπως η αναλογία ποιότητας φωτός, η ένταση φωτός και ο χρόνος φωτός.Δεδομένου ότι διαφορετικά φυτά έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για φως και διαφορετικά στάδια ανάπτυξης και ανάπτυξης, απαιτείται ο καλύτερος συνδυασμός ποιότητας φωτός, έντασης φωτός και χρόνου συμπλήρωσης φωτός για τις καλλιεργούμενες καλλιέργειες.

 ◆Λόγος φάσματος φωτός

Σε σύγκριση με το λευκό φως και το ενιαίο κόκκινο και μπλε φως, ο συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός LED έχει ένα ολοκληρωμένο πλεονέκτημα στην ανάπτυξη και ανάπτυξη δενδρυλλίων αγγουριού και λάχανου.

Όταν η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι 8:2, το πάχος του στελέχους του φυτού, το ύψος του φυτού, το ξηρό βάρος του φυτού, το φρέσκο ​​βάρος, ο δείκτης ισχυρών δενδρυλλίων κ.λπ. το βασικό έλασμα και η παραγωγή της αφομοίωσης έχει σημασία.

Η χρήση συνδυασμού κόκκινης, πράσινης και μπλε ποιότητας για τα λάχανα κόκκινων φασολιών είναι ευεργετική για τη συσσώρευση ξηρής ύλης και το πράσινο φως μπορεί να προάγει τη συσσώρευση ξηρής ύλης των φύτρων κόκκινων φασολιών.Η ανάπτυξη είναι πιο εμφανής όταν η αναλογία κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός είναι 6:2:1.Το αποτέλεσμα επιμήκυνσης φυτικού υποκοτυλίου δενδρυλλίων κόκκινων φασολιών ήταν το καλύτερο κάτω από την αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός 8:1, και η επιμήκυνση υποκοτυλίου φύτρων κόκκινων φασολιών παρεμποδίστηκε προφανώς κάτω από την αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός 6:3, αλλά η διαλυτή πρωτεΐνη περιεχόμενο ήταν το υψηλότερο.

Όταν η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι 8:1 για τα σπορόφυτα λούφα, ο ισχυρός δείκτης δενδρυλλίων και η περιεκτικότητα σε διαλυτά σάκχαρα των δενδρυλλίων λούφας είναι τα υψηλότερα.Όταν χρησιμοποιήθηκε μια ποιότητα φωτός με αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός 6:3, η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη a, η αναλογία χλωροφύλλης a/b και η περιεκτικότητα σε διαλυτή πρωτεΐνη των δενδρυλλίων λούφα ήταν η υψηλότερη.

Όταν χρησιμοποιείται αναλογία 3:1 κόκκινου και μπλε φωτός προς το σέλινο, μπορεί να προωθήσει αποτελεσματικά την αύξηση του ύψους του φυτού του σέλινου, του μήκους του μίσχου, του αριθμού των φύλλων, της ποιότητας ξηρής ουσίας, της περιεκτικότητας σε VC, της περιεκτικότητας σε διαλυτές πρωτεΐνες και της περιεκτικότητας σε διαλυτά σάκχαρα.Στην καλλιέργεια τομάτας, η αύξηση της αναλογίας του μπλε φωτός LED προάγει τον σχηματισμό λυκοπενίου, ελεύθερων αμινοξέων και φλαβονοειδών και η αύξηση της αναλογίας του κόκκινου φωτός προάγει τον σχηματισμό τιτλοδοτήσιμων οξέων.Όταν το φως με την αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός προς τα φύλλα μαρουλιού είναι 8:1, είναι ευεργετικό για τη συσσώρευση καροτενοειδών και μειώνει αποτελεσματικά την περιεκτικότητα σε νιτρικά άλατα και αυξάνει την περιεκτικότητα σε VC.

 ◆Ελαφριά ένταση

Τα φυτά που αναπτύσσονται υπό αδύναμο φως είναι πιο ευαίσθητα στη φωτοαναστολή παρά κάτω από έντονο φως.Ο καθαρός ρυθμός φωτοσύνθεσης των δενδρυλλίων τομάτας αυξάνεται με την αύξηση της έντασης φωτός [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], παρουσιάζοντας μια τάση πρώτα να αυξάνεται και μετά να μειώνεται και στα 300μmol/(m²). ·s) να φτάσει στο μέγιστο.Το ύψος του φυτού, η επιφάνεια των φύλλων, η περιεκτικότητα σε νερό και η περιεκτικότητα σε VC του μαρουλιού αυξήθηκαν σημαντικά κάτω από επεξεργασία έντασης φωτός 150μmol/(m²·s).Κάτω από επεξεργασία έντασης φωτός 200μmol/(m²·s), το φρέσκο ​​βάρος, το συνολικό βάρος και η περιεκτικότητα σε ελεύθερο αμινοξύ αυξήθηκαν σημαντικά και κάτω από την επεξεργασία 300μmol/(m²·s) ένταση φωτός, η επιφάνεια των φύλλων, η περιεκτικότητα σε νερό , η χλωροφύλλη α, η χλωροφύλλη a+b και τα καροτενοειδή του μαρουλιού ήταν όλα μειωμένα.Σε σύγκριση με το σκοτάδι, με την αύξηση της έντασης φωτός αυξανόμενης LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη a, χλωροφύλλη b και χλωροφύλλη a+b των φύτρων μαύρων φασολιών αυξήθηκε σημαντικά.Η περιεκτικότητα σε VC είναι η υψηλότερη στα 3μmol/(m²·s), και η περιεκτικότητα σε διαλυτές πρωτεΐνες, διαλυτά σάκχαρα και σακχαρόζη είναι η υψηλότερη στα 9μmol/(m²·s).Κάτω από τις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας, με την αύξηση της έντασης φωτός [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx], ο χρόνος φύτευσης των δενδρυλλίων πιπεριάς μειώνεται, η περιεκτικότητα σε διαλυτά σάκχαρα αυξήθηκε, αλλά η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α και καροτενοειδή μειώθηκε σταδιακά.

 ◆Χρόνος φωτός

Η σωστή παράταση του χρόνου φωτός μπορεί να μετριάσει σε κάποιο βαθμό το χαμηλό άγχος που προκαλείται από την ανεπαρκή ένταση φωτός, να βοηθήσει στη συσσώρευση φωτοσυνθετικών προϊόντων κηπευτικών καλλιεργειών και να επιτύχει το αποτέλεσμα της αύξησης της απόδοσης και της βελτίωσης της ποιότητας.Η περιεκτικότητα σε VC των φύτρων παρουσίασε σταδιακά αυξανόμενη τάση με την παράταση του χρόνου φωτός (0, 4, 8, 12, 16, 20 ώρες/ημέρα), ενώ η περιεκτικότητα σε ελεύθερα αμινοξέα, οι δραστηριότητες SOD και CAT έδειξαν όλα πτωτική τάση.Με την παράταση του χρόνου φωτός (12, 15, 18h), το φρέσκο ​​βάρος των φυτών κινέζικου λάχανου αυξήθηκε σημαντικά.Η περιεκτικότητα σε VC στα φύλλα και τους μίσχους του κινέζικου λάχανου ήταν η υψηλότερη στις 15 και 12 ώρες, αντίστοιχα.Η περιεκτικότητα σε διαλυτή πρωτεΐνη των φύλλων του κινέζικου λάχανου μειώθηκε σταδιακά, αλλά οι μίσχοι ήταν οι υψηλότεροι μετά από 15 ώρες.Η περιεκτικότητα σε διαλυτά σάκχαρα των φύλλων κινέζικου λάχανου αυξήθηκε σταδιακά, ενώ τα κοτσάνια ήταν τα υψηλότερα στις 12 ώρες.Όταν η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι 1:2, σε σύγκριση με 12 ώρες φωτός, η επεξεργασία φωτός 20 ωρών μειώνει τη σχετική περιεκτικότητα σε συνολικές φαινόλες και φλαβονοειδή στο πράσινο μαρούλι, αλλά όταν η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι 2:1, Η επεξεργασία με φως 20 ωρών αύξησε σημαντικά τη σχετική περιεκτικότητα σε ολικές φαινόλες και φλαβονοειδή στο πράσινο μαρούλι.

Από τα παραπάνω, μπορεί να φανεί ότι διαφορετικοί τύποι φωτός έχουν διαφορετικά αποτελέσματα στη φωτοσύνθεση, τη φωτομορφογένεση και το μεταβολισμό του άνθρακα και του αζώτου διαφορετικών τύπων καλλιεργειών.Ο τρόπος απόκτησης της βέλτιστης φόρμουλας φωτός, η διαμόρφωση της φωτεινής πηγής και η διαμόρφωση έξυπνων στρατηγικών ελέγχου απαιτεί φυτικά είδη ως σημείο εκκίνησης και, θα πρέπει να γίνουν κατάλληλες προσαρμογές σύμφωνα με τις βασικές ανάγκες των κηπευτικών καλλιεργειών, τους στόχους παραγωγής, τους παράγοντες παραγωγής κ.λπ. για την επίτευξη του στόχου του έξυπνου ελέγχου του φωτεινού περιβάλλοντος και των υψηλής ποιότητας και υψηλής απόδοσης κηπευτικών καλλιεργειών υπό συνθήκες εξοικονόμησης ενέργειας.

Υπάρχοντα προβλήματα και προοπτικές

Το σημαντικό πλεονέκτημα του φωτός ανάπτυξης LED είναι ότι μπορεί να κάνει έξυπνες προσαρμογές συνδυασμού σύμφωνα με το φάσμα ζήτησης των φωτοσυνθετικών χαρακτηριστικών, τη μορφολογία, την ποιότητα και την απόδοση διαφορετικών φυτών.Διαφορετικοί τύποι καλλιεργειών και διαφορετικές περίοδοι ανάπτυξης της ίδιας καλλιέργειας έχουν όλες διαφορετικές απαιτήσεις για ποιότητα φωτός, ένταση φωτός και φωτοπερίοδο.Αυτό απαιτεί περαιτέρω ανάπτυξη και βελτίωση της έρευνας σχετικά με τη φόρμουλα φωτός για να σχηματιστεί μια τεράστια βάση δεδομένων ελαφρών τύπων.Σε συνδυασμό με την έρευνα και την ανάπτυξη επαγγελματικών λαμπτήρων, μπορεί να επιτευχθεί η μέγιστη αξία των συμπληρωματικών φώτων LED σε γεωργικές εφαρμογές, ώστε να εξοικονομηθεί καλύτερα ενέργεια, να βελτιωθεί η απόδοση της παραγωγής και τα οικονομικά οφέλη.Η εφαρμογή του φωτός ανάπτυξης LED στην κηπουρική εγκαταστάσεων έχει δείξει έντονη ζωτικότητα, αλλά η τιμή του εξοπλισμού ή των συσκευών φωτισμού LED είναι σχετικά υψηλή και η εφάπαξ επένδυση είναι μεγάλη.Οι απαιτήσεις συμπληρωματικού φωτός διαφόρων καλλιεργειών κάτω από διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες δεν είναι σαφείς, το συμπληρωματικό φάσμα φωτός, Η παράλογη ένταση και ο χρόνος του αυξανόμενου φωτός θα προκαλέσει αναπόφευκτα διάφορα προβλήματα στην εφαρμογή της βιομηχανίας αυξανόμενου φωτισμού.

Ωστόσο, με την πρόοδο και τη βελτίωση της τεχνολογίας και τη μείωση του κόστους παραγωγής του φωτός ανάπτυξης LED, ο συμπληρωματικός φωτισμός LED θα χρησιμοποιείται ευρύτερα στην κηπουρική εγκαταστάσεων.Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη και η πρόοδος του συστήματος συμπληρωματικής τεχνολογίας φωτός LED και ο συνδυασμός νέας ενέργειας θα επιτρέψουν την ταχεία ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων, της οικογενειακής γεωργίας, της αστικής γεωργίας και της διαστημικής γεωργίας για την κάλυψη της ζήτησης των ανθρώπων για κηπευτικές καλλιέργειες σε ειδικά περιβάλλοντα.