plantele necesită lumină pe toată durata lor de viață, de la germinare până la producția de flori și semințe. În timpul procesului de creștere, acestea nu absorb toate lungimile de undă ale luminii (radiația solară), ci sunt selective în absorbția lungimii de undă corespunzătoare în funcție de cerințele lor.
clorofilele (clorofila A și B) joacă un rol important în fotosinteză, dar nu sunt singurii cromofori. Plantele au alți pigmenți fotosintetici, cunoscuți sub numele de pigmenți de antenă (cum ar fi carotenoizii-caroten, zeaxantină, licopen și luteină etc.), care participă la absorbția luminii și joacă un rol semnificativ în fotosinteză.
LED-ul este un tip de diodă semiconductoare care permite controlul compoziției spectrale și adaptarea intensității luminii pentru a se potrivi cu fotoreceptorii plantelor pentru a oferi o creștere mai bună și pentru a influența morfologia plantelor, precum și diferite procese fiziologice, cum ar fi înflorirea și eficiența fotosintetică. Mai multe rapoarte au confirmat creșterea cu succes a plantelor sub iluminare LED.
de exemplu, producția de biomasă a salatei a crescut atunci când lungimea de undă a luminii emise de LED-uri roșii a crescut de la 660 la 690 nm. LED-urile albastre (440 și 476 nm) utilizate în combinație cu LED-urile roșii au cauzat un raport mai mare de clorofilă la plantele de varză chineză. Efectele pozitive ale luminii LED albastre (400-500 nm) în combinație cu lumina LED roșie asupra creșterii legumelor verzi și a valorii nutriționale au fost demonstrate în mai multe experimente. LED roșu (640 nm) lumină ca sursă unică și rezultatele au arătat o creștere a conținutului de antocianină în varza cu frunze roșii. Verde (495-566nm) și galben (566-589nm) lumina contribuie la fotosinteză, portocaliu (589-627 nm) va optimiza pentru fotosinteză maximă și lumină roșie (627-770 nm) îmbunătățește înflorire, alungirea stem. Mai multe experimente horticole cu cartofi, ridiche și salată au arătat cerința de lumină albastră (400-500 nm) pentru o suprafață mai mare de biomasă și frunze.
cea mai importantă parte a spectrului luminos este de 400 până la 700 nm, cunoscută sub numele de radiație fotosintetică activă (PAR), această gamă spectrală corespunde mai mult sau mai puțin spectrului vizibil al ochiului uman.
roșu îndepărtat, de asemenea, important în timpul procesului de creștere. Aplicarea roșului îndepărtat (730 nm) cu roșu (640 nm) a determinat creșterea biomasei totale și a lungimii frunzelor, în timp ce antocianina și potențialul antioxidant au fost suprimate. Adăugarea de roșu îndepărtat (735 nm) la lumina LED roșie (660 nm) pe ardeiul dulce a dus la plante mai înalte cu biomasă stem mai mare decât LED-urile roșii singure .
radiația solară
radiația solară poate fi împărțită în trei benzi de undă:
- ultravioletul (UV) corespunde lungimilor de undă mai mici de 400 nm și poate provoca leziuni ale pielii din cauza energiei lor ridicate.
- lumina vizibilă, în cadrul benzii de undă 380-770 nm și conține banda de undă PAR (400-700 nm). Diferitele culori ale luminii vizibile, care corespunde unei benzi de undă diferite, pot să nu aibă aceeași funcție față de dezvoltarea plantei.
- infraroșu (IR), mai mare de 770 nm și au un efect de încălzire. Raportul Roșu: Roșu îndepărtat (R: FR) este foarte important pentru plante, deoarece influențează răspunsul la creșterea plantelor.
roșu
Lumina roșie (630-720 nm) este necesară pentru dezvoltarea aparatului fotosintetic și a fotosintezei. Este esențial pentru creșterea tulpinilor, precum și pentru extinderea frunzelor. Această lungime de undă reglează, de asemenea, înflorirea, perioadele de repaus și germinarea semințelor.
Albastru
Albastru (400-520 nm) lumina este importantă pentru sinteza clorofilei, dezvoltarea cloroplastelor, deschiderea stomatală și fotomorfogeneza. Lumina albastră trebuie amestecată cu atenție cu lumina din alte Spectre, deoarece supraexpunerea la lumină în această lungime de undă poate împiedica creșterea anumitor specii de plante. Lumina din gama albastră afectează, de asemenea, conținutul de clorofilă prezent în plantă, precum și grosimea frunzelor.
Verde
Verde (500 – 600 nm) pătrunde prin copertine groase de sus pentru a susține frunzele din baldachinul inferior. Lumina verde singură nu este suficientă pentru a susține creșterea plantelor, deoarece este cel mai puțin absorbită de plantă, dar atunci când este utilizată în combinație cu roșu, albastru și roșu îndepărtat, Lumina verde va arăta cu siguranță unele efecte fiziologice importante. Suplimentarea luminii verzi a îmbunătățit creșterea salatei sub iluminare LED roșie și albastră. LED-urile verzi cu PPF ridicat (300 centimol/m-2/S-1) sunt cele mai eficiente pentru a spori creșterea salatei.
Far-Red LED light
Far-red LED light (700-725 nm), care este dincolo de PAR a fost demonstrat pentru a sprijini creșterea plantelor și fotosinteza . Lumina roșie îndepărtată trece, de asemenea, prin copertine superioare dense pentru a susține creșterea frunzelor situate mai jos pe plante. În plus, expunerea la lumina IR reduce timpul necesar unei plante pentru a înflori. Un alt beneficiu al luminii roșii este că plantele expuse la această lungime de undă tind să producă frunze mai mari decât cele care nu sunt expuse la lumină în acest spectru.
Roșu+albastru
diferite lungimi de undă ale luminii roșii (660, 670, 680 și 690 nm) și albastre (430, 440, 460 și 475 nm) pot avea efecte inegale asupra plantelor, în funcție de speciile de plante.
Verde + Roșu+ albastru
efectul luminii LED verzi (525 nm) asupra germinării răsadurilor Arabidopsis și rezultatele au arătat că răsadurile cultivate sub lumină LED verde, roșie și albastră sunt mai lungi decât cele cultivate numai sub roșu (630 nm) și albastru (470 nm).
Verde+Roșu+albastru+roșu îndepărtat
s-a demonstrat că lumina roșie și roșie îndepărtată afectează fotomorfogeneza, astfel, raportul dintre lumina roșie și cea roșie îndepărtată joacă, de asemenea, un rol important în reglarea înfloririi. Experimentele cu lungimi de undă diferite de lumini verzi, roșii, albastre și roșii (furnizate de LED-uri) ar fi benefice în determinarea lungimii de undă optime specifice speciei pentru creșterea plantelor. Rezultatele studiilor privind spectrul de răspuns la lumină ar putea fi utilizate pentru a proiecta un spectru de răspuns la lumină adaptat eficient din punct de vedere energetic pentru anumite specii de plante.
pe măsură ce plantele se maturizează și trec prin ciclul lor de creștere de la răsad, la adult, apoi înfloresc și fructifică, folosesc spectre de culoare diferite, astfel încât lumina LED ideală este diferită pentru fiecare etapă de creștere. Cel mai bun spectru de culori depinde și de tipul de plantă pe care încercați să o creșteți. Acest lucru poate deveni foarte complicat și este important pentru cultivatorii comerciali unde doresc să maximizeze rezultatele.
de asemenea, sugerează că luminile pot crește valoarea nutritivă și starea antioxidantă îmbunătățită în legumele verzi: creșterea carotenoidului, vitamina C, antocianina și polifenolul. În viitor, tot mai multe cercetări ne vor ajuta să înțelegem mai bine modul în care luminile modelează creșterea plantelor.