一, Različni učinki spektralnih komponent na pridelek
1. Kombinirani vpliv rdeče in modre svetlobe
Glavna pasova fotosinteze sta rdeča svetloba (630–660 nm) in modra svetloba (400–500 nm). Ko ti dve vrsti svetlobe delujeta skupaj, lahko močno povečata produktivnost pridelka. Rdeča svetloba vklopi absorpcijski vrh klorofila a/b, kar pospeši prenos elektronov v fotosistemu II (PSII) in neposredno poganja proces fotosintetske asimilacije ogljika. Modra svetloba pomaga rastlinam učinkoviteje uporabljati svetlobno energijo z nadzorom odpiranja želodcev, rasti kloroplastov in oblike svetlobe. Na primer, poskus v rastlinjaku s sladko melono v Shouguangu v provinci Shandong je pokazal, da lahko uporaba LED polnilnih luči z razmerjem rdeče modre svetlobe 3:1 za 4–6 ur na dan poveča pridelek sladke melone za 40 %. Povprečna letna vrednost proizvodnje se lahko dvigne od 42000 juanov/mu do 87000 juanov/mu.
Sinergijski učinek kombinacije rdeče in modre svetlobe se kaže tudi v uravnavanju morfologije posevka. Rdeča svetloba lahko prepreči daljšanje stebel in pomaga pri rasti stranskih brstov, medtem ko lahko modra svetloba naredi stebla močnejša in prepreči njihovo prevrnitev. V poskusu s paradižniki v rastlinjaku v Pekingu je shema dodatka svetlobe z razmerjem rdeče modre svetlobe 4:1 povečala gostoto rastlin na 4,17 rastlin na kvadratni meter, povečala pridelek za 27 % in povečala vsebnost sadnega sladkorja za 2,3 stopinje in vsebnost vitamina C za 15 %.
2. Vpliv zelene svetlobe na prodor in regulacijo
Zelena svetloba (500–600 nm) ni glavni pas fotosinteze, vendar je uporabna za gojenje v gosto posejanih območjih ali posevke z gosto krošnjo. Zelena svetloba lahko gre skozi zgornje liste in jo absorbira spodnja krošnja. To rastlinam olajša uporabo svetlobne energije in zmanjša količino svetlobne konkurence. Projekt Yunnan Rose Greenhouse razkriva, da lahko dodajanje 10 % zelene svetlobe rdeči in modri svetlobi poveča donos rezanega cvetja za 57 %. Prav tako lahko poveča svežo težo cvetnih vej in stebel ter širino cvetnih glavic. Zelena svetloba lahko tudi zaustavi učinek modre svetlobe, ki odpira želodce, nadzoruje transpiracijo in zmanjša izgubo vode, ko je temperatura visoka.
3. Morfološki učinki daleč rdeče svetlobe na regulacijo
Daljnja rdeča svetloba (720–740 nm) ne prispeva neposredno k fotosintezi; vendar lahko vpliva na morfogenezo pridelka z modulacijo aktivnosti fitokroma. Razmerje med daleč rdečo in rdečo svetlobo (R/FR) je pomemben dejavnik pri določanju, kako visoko bo rastlina zrasla, kako dolgi bodo njeni internodiji in koliko listne površine bo imela. Rastlinam zrastejo daljša stebla in večji listi, ko se razmerje R/FR zmanjša, da lahko ujamejo več svetlobne energije. Po drugi strani pa jim preprečuje daljšo rast in jih spodbuja k razvejanju. Na primer, dodajanje daleč rdeče svetlobe (730 n) ponoči rastlinam zmajevega sadja lahko poveča število cvetnih popkov za 30 %, hitrost cvetenja vej za 25 % in razporejeno trženje.
4. Učinki stresa, ki ga povzroča UV svetloba
UV-svetloba (UV-A 320–380 nm; UV-B 280–320 nm) lahko upočasni rast pridelkov, vendar lahko dodatek le-te pomaga pridelkom pri izdelavi sekundarnih metabolitov, jih naredi bolj odporne na stres in poveča njihovo hranilno vrednost. UV-B lahko pridelkom pomaga pri kopičenju antioksidantov, kot so flavonoidi in antocianini, zaradi česar je manj verjetno, da bodo zboleli ali jih napadli škodljivci. Na primer, dodajanje UV-B gojenju solate lahko poveča količino fenolnih spojin v listih za 40 % in zmanjša količino nitratov za 20 %, zaradi česar je izdelek varnejši.
2, najboljši način za uporabo spektralne dinamične kontrole za povečanje pridelka
1. Spektralna prilagoditev rastnega cikla
Spektralne potrebe pridelkov se v različnih fazah rasti zelo spreminjajo. Večji delež modre svetlobe (40-50 %) je potreben v fazi sadike, da se prepreči prekomerna rast in pospeši razvoj korenin; V obdobju prehranske rasti je treba povečati delež rdeče svetlobe (60-70%), da se izboljša učinkovitost fotosinteze; V obdobju reproduktivne rasti je potrebno dopolniti z daleč rdečo svetlobo (10-15%), da se spodbudi diferenciacija cvetnih popkov. Na primer, v Yunnanu med fazo tkivne kulture Dendrobium officinale lahko uporaba sheme, kjer rdeča svetloba predstavlja 80 % svetlobe, poveča stopnjo preživetja sadik na več kot 95 % in skrajša rastni cikel za 15 %.
2. Prilagoditev spektra odziva okolja
Svetlobno okolje je treba uskladiti z okoljskimi dejavniki, kot sta temperatura in vlažnost, da dosežete največji donos. Poleti, ko je vroče, lahko dodajanje več modre svetlobe zmanjša transpiracijo in izgubo vode. Pozimi, ko je hladno, lahko dodajanje rdeče svetlobe pospeši fotosintezo in naredi rastline bolj odporne na mraz. Na primer, med gojenjem zmajevega sadja v Guangdongu lahko dodajanje svetlobe ponoči (od 22:30 do 2:30) in hlajenje z atomizacijo poveča donos sadja za 12 % in sadje obdrži na trgu 8 mesecev dlje.
3. Izdelava spektralnega gradienta krošnje
Pri gosto sajenju potrebujejo različni deli krošnje različno količino svetlobe. Zgornji listi potrebujejo veliko rdeče svetlobe za fotosintezo, spodnji listi pa potrebujejo več zelene svetlobe, da preidejo skozi krošnjo. Z razporeditvijo LED svetlobnih trakov v plasteh je mogoče doseči natančen nadzor porazdelitve svetlobe znotraj nadstreška. Na primer, rastlinjak za paradižnike Shouguang v provinci Shandong uporablja stopenjski sistem dodatne svetlobe, ki poveča stopnjo fotosinteze spodnjih listov za 20 % in skupni pridelek za 15 %.
3, Trenutne prakse v industriji in kaj se bo zgodilo v prihodnosti
1. Uporaba standardizirane spektralne formule
Industrija je zdaj pripravila skupne spektralne formule za različne vrste pridelkov. Na primer, listnata zelenjava, kot sta solata in špinača, mora imeti razmerje rdeče-modre svetlobe 3:1. Pridelki sadja in zelenjave (kot so paradižniki in melone) morajo imeti razmerje med rdečo-modro svetlobo 4:1, z dodano 10 % daleč rdeče svetlobe. Cvetlični pridelki (kot so vrtnice in krizanteme) morajo imeti razmerje modre svetlobe 50 %, da bodo videti bolje.
2. Pametni spektralni nadzorni sistem
Inteligentni sistemi za nadzor spektra postajajo vse bolj priljubljeni v poslu, ko postaja tehnologija interneta stvari vse boljša. Realnočasovno spremljanje statusa rasti pridelka prek senzorjev v kombinaciji z algoritmi umetne inteligence za dinamično prilagajanje spektralnih komponent in intenzivnosti lahko doseže natančen nadzor pridelka in kakovosti. Philips GreenPower LED luči za rast rastlin so na primer tako dobro združile svetlobno formulo in modele rasti pridelka, da so skoraj podvojile pridelek paradižnika ter izboljšale barvo in okus plodov.
3. Velik korak naprej v tehnologiji LED polnega-spektra
Tradicionalne LED luči za rastline pogosto uporabljajo mešanico rdečega in modrega spektra, kar lahko povzroči težave, vključno z barvnim popačenjem, in oteži ugotovitev, za katere bolezni gre. Tehnologija LED s polnim spektrom posnema sončni spekter in zagotavlja svetlobno okolje, ki je bolj podobno naravni svetlobi. To naredi pridelke bolj odporne na stres in izboljša kakovost proizvodov. Na primer, na novo razvita LED-svetloba polnega spektra lahko poveča vsebnost antocianinov v listih solate za 30 % in zmanjša pojavnost bolezni za 25 %.
