一, Efectele variate ale componentelor spectrale asupra randamentului culturilor
1. Influența combinată a luminii roșii și albastre
Principalele benzi de fotosinteză sunt lumina roșie (630–660 nm) și lumina albastră (400–500 nm). Atunci când aceste două tipuri de lumină lucrează împreună, ele pot crește foarte mult productivitatea culturilor. Lumina roșie activează vârful de absorbție al clorofilei a/b, care accelerează transferul de electroni în fotosistemul II (PSII) și conduce direct procesul de asimilare fotosintetică a carbonului. Lumina albastră ajută plantele să folosească energia luminoasă mai eficient controlând deschiderea stomatelor, creșterea cloroplastelor și forma luminii. De exemplu, un experiment în seră cu pepene dulce din Shouguang, provincia Shandong a arătat că utilizarea luminilor de umplere cu LED-uri cu un raport de lumină roșie albastră de 3:1 timp de 4-6 ore pe zi poate crește producția de pepene dulce cu 40%. Valoarea medie anuală a producției poate crește de la 42000 de yuani/mu la 87000 de yuani/mu.
Efectul sinergic al combinației luminii roșii și albastre se reflectă și în reglarea morfologiei culturii. Lumina roșie poate împiedica tulpinile să devină mai lungi și poate ajuta mugurii laterali să crească, în timp ce lumina albastră poate face tulpinile mai puternice și le poate împiedica să cadă. În experimentul cu roșii cu efect de seră de la Beijing, o schemă de suplimente de lumină cu un raport de lumină roșie albastră de 4:1 a crescut densitatea plantelor la 4,17 plante pe metru pătrat, a crescut randamentul cu 27% și a crescut conținutul de zahăr din fructe cu 2,3 grade și conținutul de vitamina C cu 15%.
2. Influenta luminii verzi asupra penetrarii si reglarii
Lumina verde (500–600 nm) nu este banda principală a fotosintezei, dar este utilă pentru cultivarea în zone dense sau culturi cu copac groase. Lumina verde poate trece prin frunzele superioare și poate fi absorbită de baldachinul inferior. Acest lucru face ca plantele să utilizeze mai ușor energia luminii și scade cantitatea de concurență a luminii. Proiectul Yunnan Rose Greenhouse dezvăluie că adăugarea a 10% lumină verde la lumina roșie și albastră poate crește randamentul florilor tăiate cu 57%. De asemenea, poate crește greutatea proaspătă a ramurilor și tulpinilor florilor și lățimea capetelor de flori. Lumina verde poate opri, de asemenea, efectul luminii albastre care deschide stomatele, controlează transpirația și reduce pierderile de apă atunci când temperatura este ridicată.
3. Efectele morfologice ale luminii roșii îndepărtate asupra reglementării
Lumina roșie îndepărtată (720–740 nm) nu contribuie direct la fotosinteză; cu toate acestea, poate influența morfogeneza culturii prin modularea activității fitocromului. Raportul dintre lumina roșie îndepărtată și lumina roșie (R/FR) este un factor important în determinarea cât de înaltă va crește o plantă, cât de lungi vor avea internoduri și câtă suprafață va avea frunzele. Plantele cresc tulpini mai lungi și frunze mai mari atunci când raportul R/FR scade, astfel încât să poată capta mai multă energie luminoasă. Pe de altă parte, îi oprește să crească mai mult și îi încurajează să se ramifică. De exemplu, adăugarea de lumină roșie îndepărtată (730 nm) pe timp de noapte la plantele de fructe de dragon poate crește numărul de muguri florali cu 30%, ritmul ramurilor de înflorire cu 25% și marketingul eșalonat.
4. Efectele stresului cauzat de lumina UV
Lumina UV (UV-A 320–380 nm; UV-B 280–320 nm) poate încetini creșterea culturilor, dar adăugarea unui pic din ea poate ajuta culturile să producă metaboliți secundari, să le facă mai rezistente la stres și să le mărească conținutul nutrițional. UV-B poate ajuta culturile să acumuleze antioxidanți precum flavonoidele și antocianinele, ceea ce le face mai puțin probabil să se îmbolnăvească sau să fie atacate de dăunători. De exemplu, adăugarea UV-B la cultivarea salatei poate crește cantitatea de compuși fenolici din frunze cu 40% și poate reduce cantitatea de nitrați cu 20%, făcând produsul mai sigur.
2, Cel mai bun mod de a utiliza controlul dinamic spectral pentru a crește randamentul culturilor
1. Adaptarea spectrală a ciclului de creștere
Nevoile spectrale ale culturilor se schimbă foarte mult la diferite faze de creștere. O proporție mai mare de lumină albastră (40-50%) este necesară în timpul etapei de răsad pentru a inhiba creșterea excesivă și pentru a promova dezvoltarea rădăcinilor; În perioada de creștere nutrițională, este necesară creșterea proporției de lumină roșie (60-70%) pentru îmbunătățirea eficienței fotosintetice; În timpul perioadei de creștere a reproducerii, este necesar să se suplimenteze cu lumină roșie îndepărtată (10-15%) pentru a promova diferențierea mugurilor florali. De exemplu, în Yunnan, în timpul etapei de cultură a țesuturilor a Dendrobium officinale, utilizarea unei scheme în care lumina roșie reprezintă 80% din lumină poate crește rata de supraviețuire a răsadurilor la peste 95% și poate reduce ciclul de creștere cu 15%.
2. Ajustarea spectrului de răspuns de mediu
Mediul de lumină trebuie să fie coordonat cu factorii de mediu, cum ar fi temperatura și umiditatea, pentru a obține un randament maxim. Vara, când este cald, adăugarea mai multă lumină albastră poate reduce transpirația și pierderea de apă. Iarna, când este frig, adăugarea mai multă lumină roșie poate accelera fotosinteza și poate face plantele mai rezistente la frig. De exemplu, în timp ce cultivați fructe de dragon în Guangdong, adăugarea de lumină pe timp de noapte (de la 22:30 la 2:30) și răcirea cu atomizare poate crește randamentul fructelor cu 12% și poate menține fructele pe piață timp de 8 luni mai mult.
3. Realizarea gradientului spectral al baldachinului
Când plantați dens, diferitele secțiuni ale copacului au nevoie de cantități diferite de lumină. Frunzele superioare au nevoie de multă lumină roșie pentru a fotosinteza, iar frunzele inferioare au nevoie de mai multă lumină verde pentru a trece prin coronament. Prin aranjarea benzilor de lumină cu LED-uri în straturi, se poate obține un control precis al distribuției luminii în interiorul copertinei. De exemplu, sera de roșii Shouguang din provincia Shandong folosește un sistem de lumină suplimentară treptată care crește rata fotosintetică a frunzelor inferioare cu 20% și randamentul total cu 15%.
3, Practici curente în industrie și ce se va întâmpla în viitor
1. Aplicarea formulei spectrale standardizate
Industria a venit acum cu formule spectrale comune pentru diferite tipuri de culturi. De exemplu, legumele cu frunze precum salata verde și spanacul ar trebui să aibă un raport de lumină roșie-albastru de 3:1. Culturile de fructe și legume (cum ar fi roșiile și pepenii galbeni) ar trebui să aibă un raport de lumină roșie-albastru de 4:1, cu 10% lumină roșie îndepărtată adăugată. Culturile de flori (cum ar fi trandafirii și crizantemele) ar trebui să aibă un raport de lumină albastră de 50% pentru a le face să arate mai bine.
2. Sistem inteligent de control spectral
Sistemele inteligente de control al spectrului devin din ce în ce mai populare în afaceri pe măsură ce tehnologia IoT se îmbunătățește. Monitorizarea în timp real a stării de creștere a culturilor prin senzori, combinată cu algoritmi AI pentru a ajusta dinamic componentele spectrale și intensitatea, poate obține un control precis al randamentului și calității. Luminile Philips GreenPower LED pentru creșterea plantelor, de exemplu, au combinat atât de bine formula luminoasă și modelele de creștere a culturilor încât aproape au dublat producția de roșii și au făcut culoarea și gustul fructelor mult mai bune.
3. Un mare pas înainte în-tehnologia LED cu spectru complet
Luminile tradiționale cu LED-uri pentru plante folosesc frecvent o combinație de spectre roșii și albastre, ceea ce poate cauza dificultăți, inclusiv distorsiunea culorii și îngreunarea de a afla ce boli sunt. Tehnologia LED cu spectru complet imită spectrul solar pentru a oferi un mediu de lumină care seamănă mai mult cu lumina naturală. Acest lucru face culturile mai rezistente la stres și îmbunătățește calitatea produselor. De exemplu, lumina LED cu spectru complet nou dezvoltată poate crește conținutul de antociani din frunzele de salată cu 30% și poate reduce incidența bolilor cu 25%.
