Valolla on tärkeä rooli kasvien kasvussa ja kehityksessä. Se vaikuttaa lähes kaikkiin kasvien kasvun vaiheisiin.
Valon vaikutus kasveihin näytetään pääasiassa kahdella tavalla:
Yksi on tuottaa säteilyenergiaa fotosynteesiin.
Toiseksi, signaalina monien fysiologisten prosessien säätämiseksi koko kasvien elinkaaren ajan.
Valon vaikutukset kasvien kasvuun - fotosynteesi ja valoherkät pigmentit
Kasvien kasvu ja kehitys riippuvat yleensä auringonvalosta, mutta vihannesten, kukkien ja muiden viljelykasvien, kudosviljelyn ja in vitro -tuotantojen jne. Tuotantoon tarvitaan myös keinotekoista valonlähdettä valon täydentämiseksi. edistää fotosynteesiä.
Fotosynteesi on prosessi, jolla vihreät kasvit käyttävät kevytenergiaa kloroplastien avulla hiilidioksidin ja veden muuttamiseksi energiaa säästäviin organismeihin ja vapauttamalla happea. Tärkeä toimija tässä prosessissa on kasvi- solujen sisältämä kloroplasti. Auringonvalon vaikutuksen alaisena kloroplastit muuntavat hiilidioksidia, joka syöksyy lehtiin vatsan ja juomien imeytymään veteen glukoosiksi, vapauttaen happea samanaikaisesti.
Valojärjestelmä, jossa esiintyy kevyitä reaktioita, koostuu erilaisista pigmentteistä, kuten klorofylli a, klorofylli b ja katokonoidit. Klorofylli a: n, klorofyllib: n ja karotenoidien tärkeimmät absorptiospektrit konsentroidaan 450 nm: n ja 660 nm: n välillä. Siksi fotosynteesin edistämiseksi käytetään pääosin 450 nm: n syvän sininen LED-valoa ja 660 nm: n super-punaista LED-valoa, ja jotkin valkoiset LED-valot lisätään tehokas LED-kasvien valo-lisäyksen saavuttamiseksi, kuten kuvassa 1 esitetään:
Jotta pystytään ymmärtämään ympäröivän ympäristön valon voimakkuus, valon laatu, valon suunta ja fotoperiodi ja reagoimaan sen muutoksiin, kasvit ovat kehittäneet valoherkän järjestelmän (valon reseptori).
Valokuvien reseptorit ovat avainasemassa kasveille tunnistamaan muutoksia ulkoisessa ympäristössä. Kasvien tärkeimmät fotoreseptorit ovat fytokromi, joka imee punaista / paljon punaista valoa.
Valoherkät pigmentit ovat ryhmä pigmenttiproteiineja, jotka kääntävät punaisen ja läpikuultavan valon imeytymisen, osallistuvat valomorfogeneesiin ja säätelevät kasvien kehitystä. Ne ovat erittäin herkkiä punaiselle valolle (R) ja pitkälle punaiselle valolle (FR) ja niillä on tärkeä rooli koko kasvun ja kehityksen prosessissa itävyydestä kypsyyteen.
Kasvoissa olevat valoherkät pigmentit ovat olemassa kahdessa vakassa tilassa: punaisen valon absorptiotyypin (Pr, lmax = 660 nm) ja paljon punaisen valon absorptiotyypin (Pfr, lmax = 730 nm). Kaksi valon absorptiotyyppiä voidaan kääntää punaisella ja pitkälle punaisella valolla.
Valonherkkien pigmenttien korrelaatiota, valoherkän pigmenttien (Pr, Pfr) vaikutuksia kasvien morfologiaan kuuluvat siementen itävyys, rikinpoisto, varren pidennys, lehtien laajeneminen, varjojen välttäminen ja kukinnan induktio.
Tästä syystä täydellinen LED-laitossuunnitelma tarvitsee vain 450nm: n sinistä valoa ja 666nm: n punaista valoa, mutta myös 730 nm: n valovoimaa. Syvän sininen valo (450 nm) ja ultra-punainen valo (660 nm) tarjoavat fotosynteesiä tarvitsevan spektrin, kun taas paljon punaista valoa (730 nm) ohjaa prosessi itävyydestä kasvulliseen kasvuun kukintaan.
Kuten kuviosta 2 käy ilmi, sopiva yhdistelmä syvän sininen (450 nm), ultra-punainen (660 nm) ja paljon punaista (730 nm) tarjoaa paremman kromatografisen peiton ja optimaaliset kasvumallit.
Kasveissa on kaksi vaikutusta 730 nm: n pitkälle punaisilta lediltä
1. Varjojen välttämiseksi kaukovalon valo 730nm
Yksi tärkeimmistä 730nm: n punaisen valon vaikutuksista kasveihin on sävyn välttäminen (kuvio 3).
Jos kasvi altistuu vain 660 nm syvän punaisen valon, se tuntuu kuin se on suorassa auringonvalossa ja kasvaa normaalisti. Jos kasvi altistuu pääosin 730 nm: n pitkälle punaiselle valolle, kasvi tuntuu, että toinen korkeampi kasvi estää suoralta auringonvalolta, joten kasvi työskentelee kovemmin, jotta se pääsee ulos varjosta, mikä auttaa kasvaa kasvamaan , mutta ei välttämättä tarkoita sitä, että biomassaa (biomassaa) olisi enemmän.
2. Kukinta-induktio-vaikutus 730 nm: n pitkälle punaisella valolla
Toinen tärkeä rooli 730nm: n pitkälle punaisena valona puutarhanviljelyssä on se, että se pystyy hallitsemaan kukinnan sykliä 660nm: n ja 730nm: n välillä ilman, että se perustuu pelkästään koriste-aikakausien vaikutukseen, joka on erittäin arvokas koristekukkaille.
Valoherkän pigmentin muuntaminen Pr: stä Pfr: hen johtuu pääasiassa 660 nm: n syvän punaisesta valosta (joka edustaa auringonvaloa päivällä), kun taas Pfr: n muuntaminen PR: ksi esiintyy yleensä luonnollisesti yöllä, ja se voi myös stimuloida kauko- punainen valo 730nm, kuten kuvassa 4 on esitetty.
Uskotaan yleisesti, että valoherkän pigmenttejä hallitsevat kasvien kukat ovat pääosin riippuvaisia Pfr / Pr: n suhdetta, joten voimme kontrolloida Pfr / Pr-arvoa 730 nm: llä paljon punaista valoa ja siten kontrolloida kukinnan sykliä tarkemmin.
3. LED-tehtaiden määrittäminen kiinteälle valolle
Ledejä käytetään puutarhanviljelyssä ja voivat kasvattaa kasvien kasvua jopa 40 prosentilla tai joustavassa floresenssissa. Koska yksittäinen LED-valo on riippumaton toisistaan, se voi ohjata tehoa helposti kasvihuoneessa.
LED-valon fotosynteettinen fotonivirta (PPF) on erittäin tehokas ja tyypillinen syvän sininen (450 nm) ja paljon punaisen (730 nm) LED on 2,3. Mol / J, ultra-punainen (660nm) LED, tyypillinen PPF-fotoaktiviteetti 3,1? Tietoja mol / J: stä ja näiden LEDien aallonpituus sopii hyvin yhteen klorofyllin a / b, karotenoidin ja valoherkän pigmentin Pr / Pfr-absorptiospektrin kanssa, joka voi saavuttaa suuren tehokkuuden ja vähentää merkittävästi energiankulutusta.
Ledit eivät aiheuta lämpöä kasvien suuntaan eivätkä vahingoita kasvia ja soveltuvat huippu-, sisä- ja monikerroksiseen viljelyyn. R / FR-suhde on punavalon (660 nm) ja kaukovalon (730 nm) välinen suhde. R / B-suhde on punavalon (660 nm) ja sinisen valon (450 nm) suhde. R / FR-suhdetta ja R / B-suhdetta säätelemällä optimaalinen valon resepti voidaan saavuttaa eri kasveille.
