Το φως παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών. Επηρεάζει σχεδόν όλα τα στάδια της ανάπτυξης των φυτών.
Η επίδραση του φωτός στα φυτά εμφανίζεται κυρίως σε δύο όψεις:
Το ένα είναι να παράσχει ακτινοβόλο ενέργεια για τη φωτοσύνθεση.
Δεύτερον, ως σήμα για τη ρύθμιση πολλών φυσιολογικών διεργασιών καθ 'όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής των φυτών.
Επιδράσεις του φωτός στην ανάπτυξη των φυτών - φωτοσύνθεση και φωτοευαίσθητα χρώματα
Συνήθως, η ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών θα εξαρτηθεί από το ηλιακό φως, αλλά η εργοστασιακή παραγωγή λαχανικών, λουλουδιών και άλλων εμπορικών καλλιεργειών, η καλλιέργεια ιστών και η αναπαραγωγή in vitro φυτωρίων κλπ. Χρειάζονται επίσης τεχνητή φωτεινή πηγή για τη συμπλήρωση του φωτός, να προωθήσει τη φωτοσύνθεση.
Η φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία με την οποία τα πράσινα φυτά χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια μέσω των χλωροπλαστών για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οργανισμούς αποθήκευσης ενέργειας και να απελευθερώσουν οξυγόνο. Ένας βασικός παίκτης σε αυτή τη διαδικασία είναι οι χλωροπλάστες μέσα στα φυτικά κύτταρα. Κάτω από τη δράση του ηλιακού φωτός, οι χλωροπλάστες μετασχηματίζουν το διοξείδιο του άνθρακα που εισέρχεται στο φύλλο μέσω των στοματίων και το νερό που απορροφάται από τις ρίζες σε γλυκόζη, απελευθερώνοντας οξυγόνο ταυτόχρονα.
Το φωτοσύστημα στο οποίο συμβαίνουν αντιδράσεις φωτός αποτελείται από διάφορες χρωστικές ουσίες, όπως η χλωροφύλλη α, η χλωροφύλλη β και τα κατιτονοειδή. Τα κύρια φάσματα απορρόφησης της χλωροφύλλης a, της χλωροφύλλης b και των καροτενοειδών συγκεντρώνονται στα 450nm και στα 660nm. Επομένως, για να προωθηθεί η φωτοσύνθεση, υιοθετούνται κυρίως 450nm βαθύ μπλε LED και 660nm σούπερ κόκκινο LED και μερικά λευκά LED προστίθενται για να επιτευχθεί αποτελεσματικό συμπλήρωμα φωτός φυτών LED, όπως φαίνεται στο σχήμα 1:
Προκειμένου να είναι σε θέση να αντιληφθεί την ένταση του φωτός, την ποιότητα του φωτός, την κατεύθυνση του φωτός και την φωτοπερίοδο του περιβάλλοντος χώρου και να ανταποκριθεί στις αλλαγές του, τα φυτά έχουν εξελιχθεί στο σύστημα ανίχνευσης φωτός (δέκτης φωτός).
Οι φωτοϋποδοχείς είναι το κλειδί για τα φυτά να αντιληφθούν τις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον. Οι πιο σημαντικοί φωτοϋποδοχείς στα φυτά είναι το φυτοχρώμιο, το οποίο απορροφά το κόκκινο / πολύ κόκκινο φως.
Οι φωτοευαίσθητες χρωστικές είναι μια ομάδα χρωστικών πρωτεϊνών που αναστρέφουν την απορρόφηση του κόκκινου και του πολύ κόκκινου φωτός, συμμετέχουν στη φωτομορφογένεση και ρυθμίζουν την ανάπτυξη των φυτών. Είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στο κόκκινο φως (R) και στο πολύ κόκκινο φως (FR) και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε ολόκληρη τη διαδικασία ανάπτυξης και ανάπτυξης από τη βλάστηση μέχρι την ωριμότητα.
Οι φωτοευαίσθητες χρωστικές σε φυτά υπάρχουν σε δύο σταθερές καταστάσεις: τύπος απορρόφησης κόκκινου φωτός (Pr, lmax = 660nm) και τύπος απορρόφησης μακρινού φωτός (Pfr, lmax = 730nm). Οι δύο τύποι απορρόφησης φωτός μπορούν να αντιστραφούν με κόκκινο και πολύ κόκκινο φως.
Μελέτες σχετικά με τη συσχέτιση των φωτοευαίσθητων χρωστικών ουσιών, τις επιδράσεις των φωτοευαίσθητων χρωστικών (Pr, Pfr) στη μορφολογία των φυτών περιλαμβάνουν τη βλάστηση των σπόρων, την αποθείωση, την επιμήκυνση του στελέχους, την επέκταση φύλλων, την αποφυγή σκίασης και την επαγωγή των ανθοφόρων.
Ως εκ τούτου, το πλήρες σχέδιο μονάδας LED δεν χρειάζεται μόνο 450nm μπλε φως και 666nm κόκκινο φως, αλλά και 730 nm πολύ κόκκινο φως. Το βαθύ μπλε φως (450nm) και το εξαιρετικά κόκκινο φως (660nm) παρέχουν το φάσμα που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση, ενώ το πολύ κόκκινο φως (730nm) ελέγχει τη διαδικασία από τη βλάστηση έως την ανάπτυξη της βλάστησης μέχρι την ανθοφορία.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, ένας κατάλληλος συνδυασμός βαθύ μπλε (450nm), εξαιρετικά κόκκινο (660nm) και πολύ κόκκινο (730nm) παρέχει καλύτερη χρωματογραφική κάλυψη και βέλτιστα μοτίβα ανάπτυξης.
Υπάρχουν δύο εφέ 730nm far-red leds στα φυτά
1. Αποφύγετε τη σκιά του πολύ κόκκινου φωτός στα 730nm
Ένα από τα σημαντικότερα αποτελέσματα 730nm πολύ κόκκινου φωτός στα φυτά είναι η αποφυγή σκίασης (Εικόνα 3).
Αν ένα φυτό εκτίθεται σε μόνο 660nm βαθύ κόκκινο φως, θα αισθανθεί σαν να είναι σε άμεση ηλιακή ακτινοβολία και θα αναπτυχθεί κανονικά. Εάν το φυτό εκτίθεται κυρίως στο πολύ κόκκινο φως των 730nm, το φυτό θα αισθανθεί σαν να έχει μπλοκαριστεί από ένα άλλο υψηλότερο φυτό από το άμεσο ηλιακό φως, οπότε το φυτό θα εργαστεί σκληρότερα για να βγει από τη σκιά, πράγμα που βοηθά το φυτό να μεγαλώσει ψηλότερα , αλλά δεν σημαίνει απαραίτητα ότι θα υπάρξει περισσότερη βιομάζα (βιομάζα).
2. Επίδραση επαφής ανθοφορίας με 730 nm πολύ κόκκινο φως
Ένας άλλος σημαντικός ρόλος 730nm πολύ κόκκινου φωτός στις εφαρμογές φυτοκομίας είναι ότι μπορεί να ελέγξει τον κύκλο ανθοφορίας μέσα από 660nm και 730nm χωρίς να στηρίζεται μόνο στην επίδραση των εποχών, η οποία έχει μεγάλη αξία για διακοσμητικά λουλούδια.
Η μετατροπή της φωτοευαίσθητης χρωστικής από Pr σε Pfr προκαλείται κυρίως από το βαθύ κόκκινο φως των 660nm (που αντιπροσωπεύει το φως του ήλιου κατά τη διάρκεια της ημέρας), ενώ η μετατροπή του Pfr σε Pr συνήθως συμβαίνει φυσιολογικά τη νύχτα και μπορεί επίσης να διεγερθεί από τη μακρινή, κόκκινο φως 730nm, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.
Πιστεύεται γενικά ότι τα άνθη των φυτών που ελέγχονται από τις φωτοευαίσθητες χρωστικές ουσίες εξαρτώνται κυρίως από την αναλογία Pfr / Pr, έτσι μπορούμε να ελέγξουμε την τιμή Pfr / Pr κατά 730 nm με πολύ κόκκινο φως και έτσι να ελέγξουμε τον κύκλο άνθησης με μεγαλύτερη ακρίβεια.
3. Συνταγή φυτών LED για σταθερό φως
Τα κηπευτικά χρησιμοποιούνται στην κηπουρική και μπορούν να αυξήσουν την ανάπτυξη των φυτών έως και 40% ή στην ευκαμψία. Επειδή το μοναδικό LED είναι ανεξάρτητο το ένα από το άλλο, μπορεί να ελέγξει εύκολα την απόδοση στο θερμοκήπιο.
Το φίλτρο Photosynthetic Photon Flux (PPF) της ίδιας της λυχνίας LED είναι πολύ αποτελεσματικό και το τυπικό PPF του βαθύ μπλε (450 nm) και πολύ κόκκινο (730nm) LED είναι 2,3. Mol / J, εξαιρετικά κόκκινο (660nm) LED με τυπική φωτοδραστικότητα PPF 3,1? Περίπου mol / J και το μήκος κύματος αυτών των LED είναι καλά προσαρμοσμένο με φάσμα απορρόφησης χλωροφύλλης a / b, καροτενοειδούς και φωτοευαίσθητου χρωστικού Pr / Pfr, το οποίο μπορεί να επιτύχει υψηλή απόδοση και να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας.
Τα μηνύματα δεν εκπέμπουν θερμότητα προς την κατεύθυνση της εγκατάστασης και δεν βλάπτουν το φυτό και είναι κατάλληλα για την επάνω, την εσωτερική και την πολυστρωματική καλλιέργεια. Ο λόγος R / FR είναι ο λόγος του κόκκινου φωτός (660 nm) προς το πολύ κόκκινο φως (730 nm). Ο λόγος R / B είναι ο λόγος του κόκκινου φωτός (660 nm) προς το μπλε φως (450 nm). Μέσω του ελέγχου της σχέσης R / FR και R / B, η βέλτιστη συνταγή φωτός μπορεί να επιτευχθεί για διάφορα φυτά.
