as plantas requerem luz durante toda a sua vida útil, desde a germinação até a produção de flores e sementes. Durante o processo de crescimento, eles não absorvem todos os comprimentos de onda da luz (radiação solar), mas seletivos na absorção do comprimento de onda adequado de acordo com suas necessidades. As clorofilas (clorofila A E b) desempenham um papel importante na fotossíntese, mas não são os únicos cromóforos. As plantas têm outros pigmentos fotossintéticos, conhecidos como pigmentos de antena (como os carotenóides β-caroteno, zeaxantina, licopeno e luteína, etc.), que participam da absorção de luz e desempenham um papel significativo na fotossíntese.
o LED é um tipo de diodo semicondutor que permite que o controle da composição espectral e a adaptação da intensidade da luz sejam combinados com os fotorreceptores da planta, a fim de fornecer um melhor crescimento e influenciar a morfologia da planta, bem como diferentes processos fisiológicos, como floração e eficiência fotossintética. Vários relatórios confirmaram o crescimento bem-sucedido de plantas sob iluminação LED.
por exemplo, o rendimento de biomassa da alface aumentou quando o comprimento de onda da luz emitida pelo LED vermelho aumentou de 660 para 690 nm. LEDs azuis (440 E 476 nm) usados em combinação com LEDs vermelhos causaram maior proporção de clorofila em plantas de repolho chinês. Efeitos positivos da luz LED azul (400-500 nm) em combinação com luz LED vermelha no crescimento de vegetais verdes e valor nutricional foram mostrados em vários experimentos. A luz de LED vermelho (640 nm) como única fonte e os resultados mostraram aumento no conteúdo de antocianina no repolho roxo. A luz verde (495-566nm) e amarela (566-589nm) contribui para a fotossíntese, a laranja (589-627 nm) otimizará para a fotossíntese máxima e a luz vermelha (627-770 nm) aumenta a floração, o alongamento do caule. Vários experimentos hortícolas com batata, rabanete e alface mostraram a necessidade de luz azul (400-500 nm) para maior biomassa e área foliar.
A parte mais importante do espectro de luz é de 400 a 700 nm, que é conhecido como photosynthetically active radiation (PAR), nesta faixa espectral corresponde a mais ou menos o espectro visível do olho humano.
Far-red também importante durante o processo de crescimento. A aplicação de vermelho distante (730 nm) com vermelho (640 nm) causou aumento na biomassa total e no comprimento das folhas, enquanto a antocianina e o potencial antioxidante foram suprimidos. A adição de vermelho distante (735 nm) à luz LED vermelha (660 nm) no pimentão resultou em plantas mais altas com maior biomassa do caule do que os LEDs vermelhos sozinhos .
radiação Solar
A radiação solar pode ser dividida em três bandas de frequência:
- o ultravioleta (UV) corresponde aos comprimentos de onda inferiores a 400 nm e pode causar danos à pele devido à sua alta energia.
- a luz visível, dentro da banda de onda de 380-770 nm, e contém a banda de onda PAR (400-700 nm). As diferentes cores da luz visível, que corresponde a diferentes bandas de onda, podem não ter a mesma função para o desenvolvimento da planta.
- o infravermelho (IR), maior que 770 nm e tem um efeito de aquecimento. Vermelho:a relação vermelho-distante (r: FR) é muito importante para as plantas porque influencia a resposta do crescimento das plantas.
vermelho
vermelho (630-720 nm) luz é necessária para o desenvolvimento do aparelho fotossintético e fotossíntese. É essencial para o crescimento dos caules, bem como a expansão das folhas. Este comprimento de onda também regula a floração, períodos de dormência e germinação de sementes.
azul
A luz azul (400-520 nm) é importante para a síntese de clorofila, desenvolvimento de cloroplastos, abertura estomática e fotomorfogênese. A luz azul precisa ser cuidadosamente misturada com a luz em outros espectros, uma vez que a superexposição à luz neste comprimento de onda pode prejudicar o crescimento de certas espécies de plantas. A luz na faixa azul também afeta o teor de clorofila presente na planta, bem como a espessura das folhas.
Verde
Verde (500-600 nm) penetra através de Copas superiores grossas para apoiar as folhas no dossel inferior. A luz verde por si só não é suficiente para apoiar o crescimento das plantas porque é menos absorvida pela planta, mas quando usada em combinação com vermelho, azul e vermelho distante, a luz verde certamente mostrará alguns efeitos fisiológicos importantes. A suplementação de luz verde aumentou o crescimento da alface sob iluminação LED vermelha e azul. LEDs verdes com alta PPF (300 µmol/m-2/s-1) são mais eficazes para melhorar o crescimento da alface.
luz LED vermelho-distante
luz LED vermelho-distante (700-725 nm) que está além do PAR foi mostrado para apoiar o crescimento da planta e fotossíntese . A luz vermelha distante também passa por Copas superiores densas para apoiar o crescimento das folhas localizadas mais abaixo nas plantas. Além disso, a exposição à luz infravermelha reduz o tempo que uma planta precisa para florescer. Outro benefício da luz vermelha distante é que as plantas expostas a este comprimento de onda tendem a produzir folhas maiores do que aquelas não expostas à luz neste espectro.
Vermelho+Azul
diferentes comprimentos de onda de Vermelho (660, 670, 680 e 690 nm) e azul (430, 440, 460 e 475 nm) luz pode ter efeitos desiguais sobre as plantas, dependendo das espécies de plantas.
Verde + Vermelho + Azul
o efeito da luz LED verde (525 nm) na germinação de mudas de Arabidopsis e os resultados mostraram que as mudas cultivadas sob luz LED verde, vermelha e azul são mais longas do que as cultivadas apenas sob Vermelho (630 nm) e Azul (470 nm).
Verde+Vermelho+Azul+vermelho distante
A Luz Vermelha e vermelha distante demonstrou afetar a fotomorfogênese, portanto, a proporção de luz vermelha e vermelha distante também desempenha um papel importante na regulação da floração. Experimentos com diferentes comprimentos de onda de luzes verdes, vermelhas, azuis e vermelhas distantes (fornecidas por LEDs) seriam benéficos na determinação do comprimento de onda ideal específico da espécie para o crescimento das plantas. Os resultados dos estudos do espectro de resposta à luz podem ser usados para projetar um espectro de resposta à luz sob medida eficiente em termos energéticos para espécies de plantas específicas.
à medida que as plantas amadurecem e passam por seu ciclo de crescimento de mudas para adultos, e depois florescem e frutificam, elas usam espectros de cores diferentes, de modo que a luz LED ideal é diferente para cada estágio de crescimento. O melhor espectro de cores também depende do tipo de planta que você está tentando cultivar. Isso pode ficar muito complicado e é importante para os produtores comerciais, onde eles querem maximizar os resultados.
também sugere que as luzes podem aumentar o valor nutricional e melhorar o status antioxidante em vegetais verdes: aumento do carotenóide, vitamina C, antocianina e polifenol. No futuro, mais e mais pesquisas nos ajudarão a entender melhor como as luzes moldam o crescimento da planta.