一, Rôzne účinky spektrálnych zložiek na výnos plodín
1. Kombinovaný vplyv červeného a modrého svetla
Hlavnými pásmi fotosyntézy sú červené svetlo (630–660 nm) a modré svetlo (400–500 nm). Keď tieto dva typy svetla spolupracujú, môžu výrazne zvýšiť produktivitu plodín. Červené svetlo zapína absorpčný vrchol chlorofylu a/b, čo urýchľuje prenos elektrónov vo fotosystéme II (PSII) a priamo riadi proces fotosyntetickej asimilácie uhlíka. Modré svetlo pomáha rastlinám využívať svetelnú energiu efektívnejšie tým, že riadi otváranie prieduchov, rast chloroplastov a tvar svetla. Napríklad skleníkový experiment so sladkým melónom v Shouguang v provincii Shandong ukázal, že používanie výplňových LED svetiel s pomerom červeného modrého svetla 3:1 počas 4–6 hodín denne môže zvýšiť výnos sladkého melónu o 40 %. Priemerná ročná hodnota produkcie sa môže zvýšiť z 42 000 juanov/mu na 87 000 juanov/mu.
Synergický efekt kombinácie červeného a modrého svetla sa prejavuje aj v regulácii morfológie plodín. Červené svetlo môže zastaviť predlžovanie stoniek a pomôcť pri raste postranných púčikov, zatiaľ čo modré svetlo môže stonky posilniť a zabrániť ich prevrhnutiu. V skleníkovom experimente s paradajkami v Pekingu schéma doplnku svetla s pomerom červeného modrého svetla 4:1 zvýšila hustotu rastlín na 4,17 rastlín na meter štvorcový, zvýšila úrodu o 27 % a zvýšila obsah ovocného cukru o 2,3 stupňa a obsah vitamínu C o 15 %.
2. Vplyv zeleného svetla na penetráciu a reguláciu
Zelené svetlo (500–600 nm) nie je hlavným pásmom fotosyntézy, ale je užitočné na pestovanie v hustých oblastiach alebo plodinách s hustými korunami. Zelené svetlo môže prechádzať cez horné listy a môže byť absorbované spodným vrchlíkom. To uľahčuje rastlinám využívať svetelnú energiu a znižuje množstvo svetelnej konkurencie. Projekt Yunnan Rose Greenhouse Project odhaľuje, že pridanie 10 % zeleného svetla k červenému a modrému svetlu môže zvýšiť výnos rezaných kvetov o 57 %. Môže tiež zvýšiť čerstvú hmotnosť kvetinových konárov a stoniek a šírku kvetov. Zelené svetlo môže tiež zastaviť účinok modrého svetla, ktoré otvára prieduchy, kontroluje transpiráciu a znižuje straty vody, keď je teplota vysoká.
3. Morfologické účinky ďaleko červeného svetla na reguláciu
Ďaleko červené svetlo (720–740 nm) priamo neprispieva k fotosyntéze; môže však ovplyvniť morfogenézu plodín prostredníctvom modulácie aktivity fytochrómu. Pomer ďaleko červeného svetla k červenému svetlu (R/FR) je dôležitým faktorom pri určovaní toho, do akej výšky rastlina vyrastie, aké dlhé budú jej internódiá a akú veľkú plochu listov bude mať. Rastlinám rastú dlhšie stonky a väčšie listy, keď pomer R/FR klesne, aby mohli zachytiť viac svetelnej energie. Na druhej strane im bráni v predlžovaní rastu a povzbudzuje ich k rozvetveniu. Napríklad pridanie ďaleko červeného svetla (730 nm) v noci k dračím ovocným rastlinám môže zvýšiť počet kvetných pukov o 30 %, tempo kvitnutia konárov o 25 % a rozložiť marketing.
4. Účinky stresu spôsobeného UV svetlom
UV svetlo (UV-A 320–380nm; UV-B 280–320nm) môže spomaliť rast plodín, no jeho trocha môže pomôcť plodinám vytvárať sekundárne metabolity, zvýšiť ich odolnosť voči stresu a zvýšiť ich nutričný obsah. UV-B môže pomôcť plodinám vytvárať antioxidanty, ako sú flavonoidy a antokyány, vďaka čomu je menej pravdepodobné, že ochorejú alebo ich napadnú škodcovia. Napríklad pridanie UV-B do pestovania šalátu môže zvýšiť množstvo fenolových zlúčenín v listoch o 40 % a znížiť množstvo dusičnanov o 20 %, čím sa produkt stane bezpečnejším.
2, Najlepší spôsob použitia spektrálnej dynamickej kontroly na zvýšenie výnosu plodín
1. Spektrálne prispôsobenie rastového cyklu
Spektrálne potreby plodín sa v rôznych fázach rastu veľmi menia. Vyšší podiel modrého svetla (40 – 50 %) je potrebný počas štádia semenáčika na inhibíciu nadmerného rastu a podporu vývoja koreňov; V období nutričného rastu je potrebné zvýšiť podiel červeného svetla (60-70%), aby sa zlepšila účinnosť fotosyntézy; Počas obdobia reprodukčného rastu je potrebné doplniť ďaleko červené svetlo (10-15%) na podporu diferenciácie kvetných pukov. Napríklad v Yunnane, počas štádia tkanivovej kultúry Dendrobium officinale, využitie schémy, kde červené svetlo tvorí 80 % svetla, môže zvýšiť mieru prežitia sadeníc na viac ako 95 % a skrátiť rastový cyklus o 15 %.
2. Úprava spektra odozvy prostredia
Svetlé prostredie musí byť koordinované s faktormi prostredia, ako je teplota a vlhkosť, aby sa dosiahol maximálny výnos. V lete, keď je horúco, môže pridanie väčšieho množstva modrého svetla znížiť transpiráciu a stratu vody. V zime, keď je chladno, pridanie väčšieho množstva červeného svetla môže urýchliť fotosyntézu a rastliny budú odolnejšie voči chladu. Napríklad pri pestovaní dračieho ovocia v Guangdongu môže pridanie svetla v noci (od 22:30 do 2:30) a chladenie atomizáciou zvýšiť výnos ovocia o 12 % a udržať ovocie na trhu o 8 mesiacov dlhšie.
3. Vytvorenie spektrálneho gradientu vrchlíka
Pri hustej výsadbe potrebujú rôzne časti koruny rôzne množstvo svetla. Horné listy potrebujú veľa červeného svetla na fotosyntézu a spodné listy potrebujú viac zeleného svetla, aby sa dostali cez baldachýn. Usporiadaním LED svetelných pásov vo vrstvách je možné dosiahnuť presné riadenie rozloženia svetla v kryte. Napríklad skleník s paradajkami Shouguang v provincii Shandong používa viacúrovňový doplnkový svetelný systém, ktorý zvyšuje rýchlosť fotosyntézy spodných listov o 20 % a celkový výnos o 15 %.
3, Súčasné postupy v odvetví a čo sa stane v budúcnosti
1. Aplikácia štandardizovaného spektrálneho vzorca
Priemysel teraz prišiel so spoločnými spektrálnymi vzorcami pre rôzne druhy plodín. Napríklad listová zelenina, ako je šalát a špenát, by mala mať pomer červeného-modrého svetla 3:1. Ovocie a zelenina (ako sú paradajky a melóny) by mali mať pomer červeného-modrého svetla 4:1 s pridaným 10 % ďaleko červeného svetla. Kvetinové plodiny (ako ruže a chryzantémy) by mali mať pomer modrého svetla 50 %, aby vyzerali lepšie.
2. Smart Spectral Control System
Inteligentné systémy riadenia spektra sú v podnikaní čoraz populárnejšie, pretože technológia internetu vecí sa zlepšuje. Monitorovanie stavu rastu plodín v reálnom čase pomocou senzorov v kombinácii s algoritmami AI na dynamickú úpravu spektrálnych zložiek a intenzity môže dosiahnuť presnú kontrolu výnosu a kvality. Svetlá na rast rastlín Philips GreenPower LED napríklad skombinovali svetelný vzorec a modely rastu plodín tak dobre, že takmer zdvojnásobili úrodu paradajok a výrazne zlepšili farbu a chuť ovocia.
3. Veľký krok vpred v oblasti celo-spektrálnej technológie LED
Tradičné LED svetlá rastlín často využívajú kombináciu červených a modrých spektier, čo môže spôsobiť ťažkosti vrátane skreslenia farieb a sťažiť zistenie, čo sú choroby. Technológia LED s plným spektrom napodobňuje slnečné spektrum, aby poskytla svetelné prostredie, ktoré sa viac podobá prirodzenému svetlu. Vďaka tomu sú plodiny odolnejšie voči stresu a zlepšuje sa kvalita produktov. Napríklad novo vyvinuté plnospektrálne LED svetlo môže zvýšiť obsah antokyanov v listoch šalátu o 30 % a znížiť výskyt chorôb o 25 %.
