一, Fundamentul biologic al controlului spectral
Plantele răspund la spectru deoarece sistemul lor de receptor de lumină poate face diferența dintre diferitele tipuri de lumină. Pigmenții fotogenici (care absorb lumina roșie la 660 nm și lumina roșie îndepărtată la 730 nm) determină când înfloresc florile; criptocromul (care absoarbe lumina albastră la 420–480 nm) controlează alungirea tulpinii și deschiderea stomatică; iar fototaxia (care absoarbe lumina albastră la 450 nm) controlează creșterea fototactică. Plantele pot simți corect semnalele luminoase din mediul înconjurător și pot schimba modul în care se dezvoltă datorită acestui sistem sinergic cu multi-receptori.
Experimentele au demonstrat că raportul dintre lumina roșie și lumina albastră (R: B) influențează semnificativ creșterea plantelor. Când R: B=4:1, suprafața frunzelor răsadurilor de roșii a crescut cu 22% și cantitatea de substanță uscată a crescut cu 18%. Când R: B=1:1, cantitatea de vitamina C din frunzele de salată a crescut cu 15%. Această variație se datorează faptului că diferitele spectre afectează sinteza pigmenților fotosintetici, activitatea enzimatică și nivelurile hormonale în moduri diferite.
2, Variații ale cerințelor spectrale în fazele pivotale de creștere
1. Perioada de germinare a semințelor: Morfogeneza a fost în mare parte lumină albastră.
Pentru a germina, o sămânță trebuie să spargă învelișul seminței și să formeze structuri fundamentale ale organelor. În acest moment, lumina albastră (450–470 nm) pornește criptocromul, ceea ce face ca celulele care alcătuiesc axa embrionară să devină mai lungi și cotiledoanele să crească mai largi. Dovezile experimentale indică faptul că tratamentul cu lumină albastră mărește rata de germinare a semințelor de castravete cu 12% și îmbunătățește lungimea rădăcinii embrionare cu 25%. În același timp, cantitatea potrivită de lumină roșie îndepărtată (730 nm) poate înmuia învelișul semințelor și poate lucra cu lumină albastră pentru a accelera germinarea.
2. Perioada de creștere nutrițională: optimizarea raportului roșu-albastru pentru metabolism
Principalele sarcini în această etapă sunt să crească frunzele și să construiască capacitatea de fotosinteză. Lumina roșie (660nm) face ca enzima Rubisco să funcționeze mai bine prin activarea pigmenților fotosensibili, ceea ce face ca fixarea carbonului să fie mai eficientă. Lumina albastră îmbunătățește structura cloroplastelor și crește cantitatea de pigmenți fotosintetici. Raportul clorofilă a/b al frunzelor de salată atinge cel mai bun nivel când R: B=3:1, iar eficiența conversiei energiei luminoase crește cu 19%. De asemenea, chiar dacă lumina verde (520–560nm) nu absoarbe bine, ea poate trece prin coronament și poate ajuta la creșterea frunzelor inferioare, ceea ce este util în special în plantarea densă.
3. Faza de creștere pentru reproducere: controlul randamentului prin raportul spectral
Cerințele spectrale pentru inducerea înfloririi și dezvoltării fructelor suferă o transformare calitativă. Lumina roșie oprește producerea genei FLC, care ajută florile să înflorească. Lumina roșie îndepărtată (730nm) poate inversa acest efect și vă poate oferi mai mult control asupra momentului în care florile înfloresc. Când cultivați roșii, adăugarea de lumină roșie mai mare (R: B=5:1) în timpul perioadei de înflorire poate crește rata de întărire a fructelor cu 28%. Adăugarea de lumină ultravioletă (380–400 nm) în timpul perioadei de mărire a fructelor poate activa calea metabolică a fenilpropanoidelor, poate crește conținutul de flavonoide și poate face fructele să aibă un gust mai bun.
4. Perioada de adaptare la adversitate: impactul protector-la stres al spectrului
Spectrele pot ajuta plantele să îndure stresul controlând nivelul hormonilor atunci când condițiile sunt proaste, cum ar fi când este cald și întuneric. Terapia cu lumină albastră poate reduce rata de transpirație a frunzelor de porumb și le poate ajuta să facă față temperaturilor extreme. Lumina roșie poate determina acumularea de proline în roșii și poate îmbunătăți abilitățile lor de control osmotic. În condiții de umezeală prelungită, creșterea raportului de lumină roșie în iluminarea suplimentară artificială ar putea reduce pierderea randamentului castraveților de la 45% la 18%.
3, Cum să utilizați tehnologia de control spectral în viața reală
1. Sistem de proporționare spectrală dinamică
Fabricile moderne de fabrici cu LED-uri folosesc tehnologia de control multi-canal, care poate schimba spectrul de la sine în funcție de stadiul de creștere. De exemplu, există patru pași în ciclul de creștere a salatei:
Stadiul răsadurilor: R: B=1:2, care ajută la creșterea rădăcinilor.
Etapa Lotus: R: B=3:1, accelerează creșterea frunzelor
În timpul perioadei de formare a mingii, R: B=4:1, care ajută la formarea produselor fotosintetice.
Înainte de recoltare: R: B=2:1+5% UV, faceți hrana mai bună pentru dvs
Această tehnologie reduce timpul necesar pentru ca salata verde să se dezvolte de la 60 de zile la 45 de zile și scade cantitatea de nitrați cu 37%.
2. Fotoperioada și spectrul lucrează împreună pentru a se controla reciproc.
Plantele de zi lungă, cum ar fi spanacul, pot face florile să înflorească atunci când ziua este scurtă prin creșterea timpului în care sunt expuse la lumină roșie. Plantele de zi scurtă, cum ar fi crizantemele, trebuie să adauge lumină roșie în timpul zilei lungi pentru a opri formarea mugurilor de flori. Această tehnologie de reglare a cuplării spectrale fotoperioade face posibilă creșterea crizantemelor în fiecare an, ceea ce crește producția anuală de trei ori.
3. Îmbunătățirea mediului de lumină în agricultura verticală
Când creșteți plante în straturi, plantele de deasupra blochează lumina să ajungă la plantele de dedesubt. Utilizând reglarea spectrală ierarhică:
Stratul superior: R: B=4:1+10% lumină verde, trecând prin stratul baldachin
Stratul mijlociu: R: B=3:1, creșterea este echilibrată
Stratul inferior: R: B=2:1+20% lumină roșie îndepărtată pentru a nu fi prea lung
Acest plan crește producția de salată verde cu 22% și reduce consumul de energie cu 15%.
