a növények teljes élettartamuk alatt fényt igényelnek a csírázástól a virág-és vetőmagtermesztésig. A növekedési folyamat során nem abszorbeálják az összes fény hullámhosszát (napsugárzás), hanem szelektíven elnyelik a megfelelő hullámhosszt igényeiknek megfelelően.
a klorofillok (klorofill a és B) fontos szerepet játszanak a fotoszintézisben, de nem csak ezek a kromoforok. A növények más fotoszintetikus pigmenteket is tartalmaznak, amelyeket antennapigmenteknek neveznek (például a karotinoidok-karotin, zeaxantin, likopin és lutein stb.), amelyek részt vesznek a fényelnyelésben és jelentős szerepet játszanak a fotoszintézisben.
a LED egy olyan típusú félvezető dióda, amely lehetővé teszi a spektrális összetétel szabályozását és a fényintenzitás alkalmazkodását a növényi fotoreceptorokhoz a jobb növekedés biztosítása és a növényi morfológia, valamint a különböző fiziológiai folyamatok, például a virágzás és a fotoszintetikus hatékonyság befolyásolása érdekében. Számos jelentés megerősítette a növények sikeres növekedését LED megvilágítás mellett.
például a saláta biomassza hozama nőtt, amikor a vörös LED által kibocsátott fény hullámhossza 660-ról 690 nm-re nőtt. A kék LED-ek (440 és 476 nm) a vörös LED-ekkel kombinálva magasabb klorofill arányt okoztak a kínai káposzta növényekben. A kék (400-500 nm) LED fény és a piros LED fény pozitív hatásait a zöld zöldség növekedésére és tápértékére számos kísérletben kimutatták. A vörös LED (640 nm) fény, mint egyedüli forrás, és az eredmények a vörös leveles káposzta antocianin tartalmának növekedését mutatták. A zöld (495-566 nm) és a sárga (566-589 nm) fény hozzájárul a fotoszintézishez, a narancssárga (589-627 nm) optimalizálja a maximális fotoszintézist, a vörös fény (627-770 nm) pedig fokozza a virágzást, a szár megnyúlását. Több kertészeti kísérlet burgonyával, retekkel és salátával kimutatta a kék (400-500 nm) fény követelményét a nagyobb biomassza és levélfelület érdekében.
a fényspektrum legfontosabb része 400-700 nm, amelyet fotoszintetikusan aktív sugárzásnak (par) neveznek, ez a spektrális tartomány többé-kevésbé megfelel az emberi szem látható spektrumának.
távol-Vörös is fontos a termesztési folyamat során. A far-red (730 nm) és a red (640 nm) alkalmazása a teljes biomassza és a levélhossz növekedését okozta, míg az antocianin és az antioxidáns potenciál elnyomódott. A távoli vörös (735 nm) hozzáadása az édes paprika piros (660 nm) LED-es lámpájához magasabb növényeket eredményezett, magasabb szárú biomasszával, mint önmagában a piros LED-ek .
napsugárzás
a napsugárzás három hullámsávra osztható:
- az ultraibolya (UV) A 400 nm-nél kisebb hullámhossznak felel meg, és nagy energiájuk miatt bőrkárosodást okozhat.
- a látható fény a 380-770 nm hullámsávon belül a PAR (400-700 nm) hullámsávot tartalmazza. A látható fény különböző színei, amelyek különböző hullámsávnak felelnek meg, nem biztos, hogy ugyanazt a funkciót látják el a növény fejlődésében.
- az infravörös (IR), nagyobb, mint 770 nm, és van egy fűtési hatása. A vörös: távol-vörös (R:FR) arány nagyon fontos a növények számára, mert befolyásolja a növény növekedési reakcióját.
Vörös
Vörös (630-720 nm) fény szükséges a fotoszintetikus berendezés kifejlesztéséhez és a fotoszintézishez. Elengedhetetlen a szárak növekedéséhez, valamint a levelek terjeszkedéséhez. Ez a hullámhossz szabályozza a virágzást, a nyugalmi időszakokat és a mag csírázását is.
Kék
a kék (400-520 nm) fény fontos a klorofill szintézisében, a kloroplaszt fejlődésében, a sztomatális nyitásban és a fotomorfogenezisben. A kék fényt gondosan össze kell keverni más spektrumok fényével, mivel az ilyen hullámhosszú fény túlzott expozíciója bizonyos növényfajok növekedését gátolhatja. A kék tartományban lévő fény befolyásolja a növény klorofilltartalmát, valamint a levél vastagságát is.
Zöld
Zöld (500 – 600 nm) áthatol a vastag felső előtetőkön, hogy támogassa a leveleket az alsó lombkoronában. A zöld fény önmagában nem elegendő a növények növekedésének támogatásához, mivel a növény legkevésbé szívja fel, de vörös, kék és távoli vörös színnel kombinálva a zöld fény minden bizonnyal fontos fiziológiai hatásokat mutat. Kiegészítése zöld fény fokozott saláta növekedés alatt piros és kék LED megvilágítás. A zöld LED-ek magas PPF-vel (300 MHz/m-2/S-1) a leghatékonyabbak a saláta növekedésének fokozására.
Far-red LED fény
Far-red LED fény (700-725 nm), amely meghaladja a PAR kimutatták, hogy támogassa a növény növekedését és a fotoszintézis . A távoli vörös fény sűrű felső előtetőkön is áthalad, hogy támogassa a növényeken alacsonyabban elhelyezkedő levelek növekedését. Ezenkívül az infravörös fénynek való kitettség csökkenti a növény virágzásának idejét. A távoli vörös fény másik előnye, hogy az ilyen hullámhossznak kitett növények általában nagyobb leveleket termelnek, mint azok, amelyek ebben a spektrumban nincsenek kitéve fénynek.
Piros+kék
a vörös (660, 670, 680 és 690 nm) és a kék (430, 440, 460 és 475 nm) fény különböző hullámhosszai növényfajtól függően egyenlőtlen hatást gyakorolhatnak a növényekre.
Zöld + Piros + kék
a zöld (525 nm) LED fény hatása az Arabidopsis palánták csírázására és az eredmények azt mutatták, hogy a zöld, piros és kék LED fény alatt termesztett palánták hosszabbak, mint a vörös (630 nm) és a kék (470 nm) alatt termesztettek.
Zöld+Piros+kék+távol-vörös
a vörös és a Távol-vörös fényről kimutatták, hogy befolyásolják a fotomorfogenezist, így a vörös és a Távol-vörös fény aránya is fontos szerepet játszik a virágzás szabályozásában. A különböző hullámhosszú Zöld, Piros, kék és távoli vörös fényekkel végzett kísérletek (LED-ek által biztosított) hasznosak lennének a növénynövekedés fajspecifikus optimális hullámhosszának meghatározásában. A fényválasz-spektrum vizsgálatok eredményei felhasználhatók egy energiahatékony, egyedi növényfajokra szabott fényválasz-spektrum megtervezésére.
ahogy a növények érik és növekedési ciklusukon mennek keresztül a palántától a felnőttig, majd a virágzásig és a termésig különböző színspektrumokat használnak, így az ideális LED-fény a növekedés minden szakaszában eltérő. A legjobb színspektrum attól is függ, hogy milyen növényt próbál termeszteni. Ez nagyon bonyolult lehet, és fontos a kereskedelmi termelők számára, ahol maximalizálni akarják az eredményeket.
azt is sugallja, hogy a fények növelhetik a tápértéket és a fokozott antioxidáns státuszt a zöld zöldségekben: megnövekedett karotinoid, C-vitamin, antocianin és polifenol. A jövőben egyre több kutatás segít jobban megérteni, hogy a fények hogyan alakítják a növények növekedését.