一, Zróżnicowany wpływ składników widmowych na plony
1. Połączony wpływ światła czerwonego i niebieskiego
Głównymi pasmami fotosyntezy są światło czerwone (630–660 nm) i światło niebieskie (400–500 nm). Kiedy te dwa rodzaje światła współpracują ze sobą, mogą znacznie zwiększyć wydajność upraw. Światło czerwone włącza szczyt absorpcji chlorofilu a/b, co przyspiesza transfer elektronów w fotosystemie II (PSII) i bezpośrednio napędza proces fotosyntetycznej asymilacji węgla. Niebieskie światło pomaga roślinom efektywniej wykorzystywać energię świetlną, kontrolując otwieranie aparatów szparkowych, wzrost chloroplastów i kształt światła. Na przykład eksperyment szklarniowy ze słodkim melonem w Shouguang w prowincji Shandong wykazał, że stosowanie świateł wypełniających LED o współczynniku światła czerwono-niebieskiego wynoszącym 3:1 przez 4–6 godzin dziennie może zwiększyć plony słodkiego melona o 40%. Średnia roczna wartość produkcji może wzrosnąć z 42 000 juanów/mu do 87 000 juanów/mu.
Synergiczny efekt połączenia światła czerwonego i niebieskiego znajduje również odzwierciedlenie w regulacji morfologii upraw. Czerwone światło może zatrzymać wydłużanie się łodyg i pomóc w rozwoju pąków bocznych, podczas gdy niebieskie światło może wzmocnić łodygi i zapobiec ich przewracaniu się. W szklarniowym eksperymencie z pomidorami w Pekinie dodatek światła o stosunku światła czerwono-niebieskiego wynoszącym 4:1 zwiększył gęstość roślin do 4,17 roślin na metr kwadratowy, zwiększył plony o 27% oraz zwiększył zawartość cukru w owocach o 2,3 stopnia i zawartość witaminy C o 15%.
2. Wpływ światła zielonego na penetrację i regulację
Światło zielone (500–600 nm) nie jest głównym pasmem fotosyntezy, ale jest przydatne do uprawy na gęstych obszarach lub w przypadku upraw o grubych koronach. Zielone światło może przechodzić przez górne liście i być pochłaniane przez dolny baldachim. Ułatwia to roślinom wykorzystanie energii świetlnej i zmniejsza konkurencję świetlną. Projekt Yunnan Rose Greenhouse ujawnia, że dodanie 10% światła zielonego do światła czerwonego i niebieskiego może zwiększyć plony kwiatów ciętych o 57%. Może również zwiększyć świeżą masę gałęzi i łodyg kwiatowych oraz szerokość główek kwiatowych. Zielone światło może również zatrzymać działanie niebieskiego światła, które otwiera aparaty szparkowe, kontrolować transpirację i ograniczać utratę wody, gdy temperatura jest wysoka.
3. Morfologiczny wpływ dalekiego światła czerwonego na regulację
Światło dalekiej czerwieni (720–740 nm) nie uczestniczy bezpośrednio w fotosyntezie; może jednak wpływać na morfogenezę roślin poprzez modulowanie aktywności fitochromów. Stosunek dalekiego światła czerwonego do światła czerwonego (R/FR) jest ważnym czynnikiem określającym wysokość rośliny, długość jej międzywęźli i wielkość liści. Kiedy stosunek R/FR spada, rośliny wyrastają na dłuższe łodygi i większe liście, dzięki czemu mogą wychwytywać więcej energii świetlnej. Z drugiej strony powstrzymuje je przed dłuższym wzrostem i zachęca do rozgałęziania się. Na przykład dodanie w nocy dalekiego czerwonego światła (730 nm) do roślin owocowych smoka może zwiększyć liczbę pąków kwiatowych o 30%, tempo kwitnienia gałęzi o 25% i rozłożyć marketing.
4. Skutki stresu wywołanego światłem UV
Światło UV (UV-A 320–380 nm; UV-B 280–320 nm) może spowolnić wzrost roślin, ale jego dodanie może pomóc roślinom wytwarzać metabolity wtórne, zwiększyć ich odporność na stres i zwiększyć zawartość składników odżywczych. UV-B może pomóc roślinom w wytwarzaniu przeciwutleniaczy, takich jak flawonoidy i antocyjany, co zmniejsza ryzyko zachorowania lub ataku szkodników. Na przykład dodanie UV-B do uprawy sałaty może zwiększyć ilość związków fenolowych w liściach o 40% i zmniejszyć ilość azotanów o 20%, czyniąc produkt bezpieczniejszym.
2. Najlepszy sposób wykorzystania dynamicznej kontroli widmowej w celu zwiększenia plonów
1. Spektralna adaptacja cyklu wzrostu
Potrzeby spektralne roślin bardzo się zmieniają w różnych fazach wzrostu. Na etapie siewek wymagana jest większa ilość światła niebieskiego (40–50%), aby zahamować nadmierny wzrost i pobudzić rozwój korzeni; W okresie wzrostu odżywczego konieczne jest zwiększenie udziału światła czerwonego (60-70%) w celu poprawy wydajności fotosyntezy; W okresie wzrostu reprodukcyjnego konieczne jest uzupełnienie dalekiego światła czerwonego (10-15%), aby pobudzić różnicowanie pąków kwiatowych. Na przykład w prowincji Yunnan, na etapie hodowli tkankowej Dendrobium officinale, zastosowanie schematu, w którym światło czerwone stanowi 80% światła, może zwiększyć przeżywalność sadzonek do ponad 95% i skrócić cykl wzrostu o 15%.
2. Dostosowanie spektrum reakcji środowiska
Aby osiągnąć maksymalną wydajność, należy skoordynować oświetlenie z czynnikami środowiskowymi, takimi jak temperatura i wilgotność. Latem, gdy jest gorąco, dodanie większej ilości niebieskiego światła może ograniczyć transpirację i utratę wody. Zimą, gdy jest zimno, dodanie większej ilości czerwonego światła może przyspieszyć fotosyntezę i zwiększyć odporność roślin na zimno. Na przykład podczas uprawy smoczego owocu w Guangdong dodanie światła w nocy (od 22:30 do 2:30) i chłodzenie za pomocą atomizacji może zwiększyć plony owoców o 12% i utrzymać owoce na rynku przez 8 miesięcy dłużej.
3. Wyznaczenie gradientu widmowego czaszy
Podczas gęstego sadzenia różne sekcje baldachimu potrzebują różnej ilości światła. Górne liście potrzebują dużo czerwonego światła do fotosyntezy, a dolne liście potrzebują więcej zielonego światła, aby przedostać się przez koronę. Układając paski świetlne LED warstwowo, można uzyskać precyzyjną kontrolę rozsyłu światła w daszku. Na przykład szklarnia pomidorów Shouguang w prowincji Shandong wykorzystuje wielopoziomowy system dodatkowego oświetlenia, który zwiększa tempo fotosyntezy dolnych liści o 20% i ogólną wydajność o 15%.
3, Obecne praktyki w branży i to, co będzie się działo w przyszłości
1. Zastosowanie standaryzowanego wzoru widmowego
W branży opracowano obecnie wspólne wzory widmowe dla różnych rodzajów upraw. Na przykład warzywa liściaste, takie jak sałata i szpinak, powinny mieć współczynnik światła czerwonego-niebieskiego wynoszący 3:1. Uprawy owocowe i warzywne (takie jak pomidory i melony) powinny mieć współczynnik światła czerwonego-niebieskiego wynoszący 4:1 z dodatkiem 10% światła dalekiej czerwieni. Rośliny kwiatowe (takie jak róże i chryzantemy) powinny mieć współczynnik światła niebieskiego wynoszący 50%, aby wyglądały lepiej.
2. Inteligentny system kontroli widmowej
Inteligentne systemy kontroli widma stają się coraz bardziej popularne w biznesie wraz z ulepszaniem technologii IoT. Monitorowanie stanu wzrostu upraw w czasie rzeczywistym za pomocą czujników, w połączeniu z algorytmami AI do dynamicznego dostosowywania składowych widmowych i intensywności, może zapewnić precyzyjną kontrolę plonów i jakości. Na przykład lampy LED do uprawy roślin Philips GreenPower tak dobrze połączyły formułę świetlną i modele wzrostu roślin, że prawie dwukrotnie zwiększyły plony pomidorów oraz znacznie poprawiły kolor i smak owoców.
3. Duży krok naprzód w technologii LED-o pełnym spektrum
Tradycyjne lampy LED do roślin często wykorzystują mieszankę widma czerwonego i niebieskiego, co może powodować trudności, w tym zniekształcenie kolorów i utrudnianie rozpoznania choroby. Technologia LED o pełnym spektrum naśladuje widmo słoneczne, zapewniając oświetlenie bardziej przypominające światło naturalne. Dzięki temu rośliny są bardziej odporne na stresy i poprawiają jakość produktów. Na przykład nowo opracowane światło LED o pełnym spektrum działania może zwiększyć zawartość antocyjanów w liściach sałaty o 30% i zmniejszyć częstość występowania chorób o 25%.
