Ako spektrum rastových LED svetiel ovplyvňuje výživu rastlín, fotosyntetickú účinnosť a penetráciu?

V skleníkoch, vertikálnych farmách a pri pestovaní plodín s vysokou{0}}hodnotou sa pestovateľské LED svetlá stali kritickým nástrojom na určenie výnosu a kvality. V porovnaní s tradičnými HPS a žiarivkami spočíva najväčšia výhoda LED nielen v energetickej účinnosti a dlhej životnosti, ale aj v ich spektrálnej ovládateľnosti. Presným nastavením pomeru modrej, červenej, zelenej, ďaleko{3}}červenej a UV/IR svetla možno priamo ovplyvniť rýchlosť rastu plodín, nutričný obsah a konečný výnos.

V súčasnosti sa spektrálny dizajn stal hlavnou konkurenčnou výhodou pre komerčné pestovateľské LED svietidlá v skleníkoch a plnospektrálne pestovateľské LED svietidlá pre vertikálne poľnohospodárstvo.

Svetlo rôznych vlnových dĺžok nielenže poháňa rastlinnú fotosyntézu, ale tiež mení akumuláciu živín. Toto je kľúčová obava mnohých komerčných pestovateľov, ktorí sledujú-kvalitnú zeleninu a liečivé plodiny.

Modré svetlo (najmä okolo 450 nm)

Modré svetlo podporuje syntézu chlorofylu a otvorenie prieduchov, čím zvyšuje rýchlosť fotosyntézy. Pokiaľ ide o nutričnú kvalitu, výskum ukázal, že vysoké-vystavenie modrému svetlu môže výrazne zvýšiť obsah antioxidantov, ako je vitamín C, rozpustné bielkoviny a flavonoidy. Výber pestovateľských svetiel LED s nastaviteľným spektrom umožňuje lepšiu kontrolu nad nutričnou kvalitou rastlín a výnosom.

Červené svetlo (približne 660 nm)
Červené svetlo je vysoko účinný motor poháňajúci fotosyntézu. Urýchľuje syntézu sacharidov, čím zvyšuje akumuláciu biomasy a podporuje rýchly rast rastlín. Tento rýchly rast však často znižuje koncentrácie živín.

Vertikálna farma v USA využívala pri produkcii jahôd vysoký podiel červeného svetla, čo viedlo k zvýšeniu výnosu o 15 %. Neskôr pridaním modrého a zeleného svetla ešte zlepšili chuť ovocia a cukornatosť. Preto sa demonštruje dôležitosť celo-spektrálnych pestovateľských svetiel LED.

Fotosyntéza rastlín sa spolieha na chlorofyl a a chlorofyl b, ktoré majú rôznu intenzitu absorpcie pri rôznych vlnových dĺžkach.

Chlorofyl a má maximálnu absorpciu pri 430 nm (modré svetlo) a 662 nm (červené svetlo).

Chlorofyl b má absorpčné vrcholy pri 453 nm (modré svetlo) a 642 nm (červené svetlo).

To znamená, že modré a červené svetlo sú „hlavné vlnové dĺžky“ pre fotosyntézu a musia byť základnou konfiguráciou každého -spektrálneho rastového svetla LED.

V skutočnom dizajne spektra:
1) Modré svetlo zvyčajne predstavuje 10–20 %, podporuje syntézu chlorofylu a reguluje tvar rastlín.
2) Červené svetlo predstavuje 35–50%, čo zvyšuje výnos.
3) Zostávajúce svetlo je doplnené zeleným svetlom, ďaleko{1}}červeným svetlom a UV/IR svetlom.

Komerčné zariadenie na pestovanie kanabisu v Kanade využívalo komerčné profesionálne pestovateľské LED svetlá, čím sa dosiahlo 12% zvýšenie výnosu a zvýšená koncentrácia terpénov, čím sa jeho produkty stali konkurencieschopnejšími na medicínskom trhu. To demonštruje hodnotu vysokoúčinných pestovateľských svetiel LED v poľnohospodárskom sektore-.

Pre plodiny s viac{0}}listovou štruktúrou je hlavnou výzvou pri komerčnom pestovaní zabezpečenie efektívnej fotosyntézy v spodných listoch. Rôzne vlnové dĺžky svetla majú výrazne odlišné schopnosti prenikania:

1. Červené svetlomá vysokú energiu, ale je väčšinou absorbovaný hornými listami, čo má za následok nedostatočné svetlo v spodných vrstvách.

2. Zelené svetlomá nižšiu absorpčnú účinnosť, ale má väčšiu penetráciu, zasahuje hlbšie do stredných a spodných listov, kompenzuje nedostatok červeného svetla a zlepšuje tak fotosyntetickú účinnosť celého zápoja.

3. Ďaleko-červené svetlo (730 nm)je sotva absorbovaný chlorofylom, ale môže prenikať vrstvami listov a regulovať morfológiu rastlín prostredníctvom fytochrómov. „Efekt úniku“ spustený ďaleko-červeným svetlom spôsobí, že sa listy rozvinú, čím sa zlepší svetelné prostredie vrchlíka.

Japonská vertikálna farma, ktorá používa-spektrálne LED pestovateľské svetlá pre vertikálne pestovanie, zaznamenala 17 % zvýšenie výnosu šalátu a zníženie straty listov v spodných vrstvách.

Dizajn spektra nie je jednoduchá kombinácia „červená + modrá“; zahŕňa dynamickú rovnováhu.

Cieľom je vysoký výnos: zvýšiť podiel červeného svetla a skombinovať ho s primeraným množstvom ďaleko{0}}červeného svetla, aby sa podporila expanzia rastlín.
Cieľom je vysoká výživa: zvýšenie podielu modrého svetla na kontrolu kompaktnosti rastlín a zvýšenie obsahu funkčných látok.
Cieľom je vysoká rovnomernosť a využitie vrchlíka: pridanie vhodného množstva zeleného a ďaleko{0}}červeného svetla do spektra zlepšuje prenikanie a distribúciu.

To je dôvod, prečo sa celo-spektrálne pestovateľské LED svetlá stali bežnou voľbou. Nielenže pokrývajú červené a modré absorpčné vrcholy potrebné na fotosyntézu, ale dopĺňajú aj zelené a ďaleko{2}}červené svetlo, aby sa dosiahlo vyššie využitie svetelnej energie.

Za viac ako desať rokov skúseností s výskumom, vývojom a aplikáciou LED pestovateľských svetiel sme zistili, že optimalizácia spektra priamo určuje kvalitu úrody a výnos. Modré svetlo zvyšuje nutričnú hodnotu, červené svetlo poháňa biomasu a zelené a ďaleko{1}}červené svetlo zlepšuje priepustnosť svetla baldachýnom a celkovú účinnosť. Pre pestovateľov skleníkov, vertikálne farmy a výrobcov kanabisu sú pestovateľské LED svetlá viac než len osvetľovacie nástroje; sú to základné zariadenia, ktoré dynamicky riadia výživu, výnos a kvalitu.

V budúcnosti, s vývojom technológie s nastaviteľným spektrom, povedú pestovateľské svetlá LED s nastaviteľným spektrom trend v tomto odvetví, čo umožní pestovateľom flexibilnejšie reagovať na dopyt trhu.