växter kräver ljus under hela sin livslängd från groning till blomma och fröproduktion. Under växlingsprocessen absorberar de inte alla våglängder av ljus (solstrålning), men selektiva för att absorbera rätt våglängd enligt deras krav.
klorofyller (klorofyll a och b) spelar en viktig roll i fotosyntesen men de är inte de enda kromoforerna. Växter har andra fotosyntetiska pigment, kända som antennpigment (såsom karotenoiderna Asia-karoten, zeaxantin, lykopen och lutein etc.), som deltar i ljusabsorption och spelar en viktig roll i fotosyntesen.
LED är en typ av halvledardiod som möjliggör kontroll av spektralkomposition och anpassning av ljusintensitet för att matchas med växtfotoreceptorerna för att ge bättre tillväxt och påverka växtmorfologi samt olika fysiologiska processer som blomning och fotosyntetisk effektivitet. Flera rapporter har bekräftat framgångsrik tillväxt av växter under LED-belysning.
till exempel ökade biomassautbytet av sallad när våglängden för rött LED-emitterat ljus ökade från 660 till 690 nm. Blå lysdioder (440 och 476 nm) som användes i kombination med röda lysdioder orsakade högre klorofyllförhållande i kinesiska kålväxter. Positiva effekter av blått (400-500 nm) LED-ljus i kombination med rött LED-ljus på grön vegetabilisk tillväxt och näringsvärde har visats i flera experiment. Röd LED (640 nm) ljus som enda källa och resultat visade ökning av antocyanininnehållet i rödbladskål. Grönt (495-566nm) och gult (566-589nm) ljus bidrar till fotosyntes, orange (589-627 nm) optimerar för maximal fotosyntes och rött ljus (627-770 nm) förbättrar blomning, stamförlängning. Flera trädgårdsförsök med potatis, rädisa och sallad har visat kravet på blått (400-500 nm) ljus för högre biomassa och bladområde.
den viktigaste delen av ljusspektrumet är 400 till 700 nm, vilket är känt som fotosyntetiskt aktiv strålning (PAR), detta Spektralområde motsvarar mer eller mindre det synliga spektrumet i det mänskliga ögat.
Far-red också viktigt under odlingsprocessen. Applicering av far-röd (730 nm) med röd (640 nm) orsakade ökning av total biomassa och Bladlängd medan antocyanin och antioxidantpotential undertrycktes. Tillägg av far-red (735 nm) till den röda (660 nm) LED-lampan på paprika resulterade i högre växter med högre stambiomassa än röda lysdioder ensamma .
solstrålning
solstrålningen kan delas in i tre vågband:
- den ultravioletta (UV) motsvarar våglängderna mindre än 400 nm och kan orsaka hudskador på grund av deras höga energi.
- det synliga ljuset, inom 380-770 nm vågband, och innehåller PAR (400-700 nm) vågband. De olika färgerna i det synliga ljuset, som motsvarar olika vågband, kanske inte har samma funktion mot växtens utveckling.
- den infraröda (IR), större än 770 nm och har en uppvärmningseffekt. Röd: Far-red (R:FR) förhållandet är mycket viktigt för växter eftersom det påverkar växternas tillväxt svar.
rött
rött (630-720 nm) ljus krävs för utveckling av fotosyntesapparaten och fotosyntesen. Det är viktigt för tillväxten av stjälkar, liksom expansionen av löv. Denna våglängd reglerar också blomning, viloperioder och frögroning.
blå
blå (400-520 nm) ljus är viktigt för syntesen av klorofyll, kloroplastutveckling, stomatal öppning och fotomorfogenes. Blått ljus måste blandas noggrant med ljus i andra spektra eftersom överexponering för ljus i denna våglängd kan hämma tillväxten av vissa växtarter. Ljus i det blå området påverkar också klorofyllinnehållet i växten samt bladtjockleken.
grön
grön (500 – 600 nm) tränger igenom tjocka övre baldakiner för att stödja bladen i den nedre baldakinen. Grönt ljus ensamt räcker inte för att stödja växternas tillväxt eftersom det absorberas minst av växten, men när det används i kombination med rött, blått och långt rött, kommer grönt ljus säkert att visa några viktiga fysiologiska effekter. Tillskott av grönt ljus förbättrad sallad tillväxt under röd och blå LED-belysning. Gröna lysdioder med hög PPF (300 oc/m-2/S-1) är mest effektiva för att öka tillväxten av sallad.
långt rött LED-ljus
långt rött LED-ljus (700-725 nm) som ligger bortom PAR har visat sig stödja växttillväxt och fotosyntes . Långt rött ljus passerar också genom täta övre baldakiner för att stödja tillväxten av löv som ligger lägre på växterna. Dessutom minskar exponering för IR-ljus den tid en växt behöver blomma. En annan fördel med långt rött ljus är att växter som utsätts för denna våglängd tenderar att producera större löv än de som inte utsätts för ljus i detta spektrum.
Röd+blå
olika våglängder av rött (660, 670, 680 och 690 nm) och blått (430, 440, 460 och 475 nm) ljus kan ha ojämna effekter på växter beroende på växtarter.
Grön + Röd+ blå
effekten av grönt (525 nm) LED-ljus på groning av Arabidopsis plantor och resultat visade att plantor som odlas under grönt, rött och blått LED-ljus är längre än de som odlas under rött (630 nm) och blått (470 nm) ensam.
Grön+Röd+blå+Långröd
rött och långt rött ljus har visat sig påverka fotomorfogenes, således spelar förhållandet mellan rött och långt rött ljus också en viktig roll vid reglering av blomning. Experiment med olika våglängder av grönt, rött, blått och långt rött ljus (tillhandahålls av lysdioder) skulle vara fördelaktigt för att bestämma den artspecifika optimala våglängden för växttillväxt. Resultaten av ljusresponsspektrumstudierna kan användas för att utforma ett energieffektivt skräddarsytt ljusresponsspektrum för specifika växtarter.
när växter mognar och går igenom sin tillväxtcykel från plantor till vuxna, och sedan blommar och fruktar de använder olika färgspektrum så att det ideala LED-ljuset är olika för varje tillväxtstadium. Det bästa färgspektrumet beror också på vilken typ av växt du försöker växa. Detta kan bli mycket komplicerat och är viktigt för kommersiella odlare där de vill maximera resultaten.
det föreslår också att ljus kan öka näringsvärdet och förbättrad antioxidantstatus i gröna grönsaker: ökad karotenoid, C-vitamin, antocyanin och polyfenol. I framtiden kommer mer och mer forskning att hjälpa oss att bättre förstå hur ljus formar växttillväxt.