نویسنده: یامین لی و هوچنگ لیو و غیره، از دانشکده باغبانی، دانشگاه کشاورزی جنوب چین
منبع مقاله: باغبانی گلخانه ای
انواع تأسیسات باغبانی عمدتاً شامل گلخانههای پلاستیکی، گلخانههای خورشیدی، گلخانههای چند دهانهای و کارخانههای تولید گیاه است. از آنجا که ساختمانهای تأسیسات تا حدودی منابع نور طبیعی را مسدود میکنند، نور داخلی کافی وجود ندارد که به نوبه خود باعث کاهش عملکرد و کیفیت محصول میشود. بنابراین، نور مکمل نقش مهمی در محصولات با کیفیت و پربازده این تأسیسات ایفا میکند، اما همچنین به عامل اصلی افزایش مصرف انرژی و هزینههای عملیاتی در این تأسیسات تبدیل شده است.
برای مدت طولانی، منابع نور مصنوعی مورد استفاده در زمینه باغبانی تأسیساتی عمدتاً شامل لامپ سدیم فشار قوی، لامپ فلورسنت، لامپ هالوژن فلزی، لامپ رشتهای و غیره بودند. معایب برجسته آنها تولید گرمای زیاد، مصرف انرژی بالا و هزینه عملیاتی بالا است. توسعه دیود ساطع کننده نور نسل جدید (LED) امکان استفاده از منبع نور مصنوعی کم انرژی را در زمینه باغبانی تأسیساتی فراهم میکند. LED مزایای راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا، توان DC، حجم کم، عمر طولانی، مصرف انرژی کم، طول موج ثابت، تابش حرارتی کم و حفاظت از محیط زیست را دارد. در مقایسه با لامپ سدیم فشار قوی و لامپ فلورسنت که در حال حاضر معمولاً استفاده میشوند، LED نه تنها میتواند کمیت و کیفیت نور (نسبت نور باندهای مختلف) را با توجه به نیازهای رشد گیاه تنظیم کند و به دلیل نور سرد خود میتواند گیاهان را در فاصله نزدیک تابش دهد. بنابراین، تعداد لایههای کشت و میزان استفاده از فضا میتواند بهبود یابد و عملکردهای صرفهجویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست و استفاده کارآمد از فضا که نمیتوان با منبع نور سنتی جایگزین کرد، قابل تحقق است.
بر اساس این مزایا، LED با موفقیت در روشنایی باغبانی، تحقیقات پایه در محیطهای قابل کنترل، کشت بافت گیاهی، کارخانههای تولید نهال و اکوسیستم هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. در سالهای اخیر، عملکرد روشنایی رشد LED در حال بهبود است، قیمت آن در حال کاهش است و انواع محصولات با طول موجهای خاص به تدریج در حال توسعه هستند، بنابراین کاربرد آن در زمینه کشاورزی و زیستشناسی گستردهتر خواهد شد.
این مقاله خلاصهای از وضعیت تحقیقات LED در زمینه باغبانی، کاربرد نور تکمیلی LED در مبانی زیستشناسی نور، تأثیر نور چراغهای رشد LED بر شکلگیری نور گیاه، کیفیت تغذیهای و تأثیر آن بر تأخیر در پیری، ساخت و کاربرد فرمول نور و تحلیل و چشمانداز مشکلات و چشماندازهای فعلی فناوری نور تکمیلی LED را ارائه میدهد.
تأثیر نور تکمیلی LED بر رشد محصولات باغبانی
اثرات تنظیمی نور بر رشد و نمو گیاه شامل جوانهزنی بذر، طویل شدن ساقه، رشد برگ و ریشه، نورگرایی، سنتز و تجزیه کلروفیل و القای گلدهی است. عناصر محیط روشنایی در این مرکز شامل شدت نور، چرخه نور و توزیع طیفی است. این عناصر را میتوان با مکمل نور مصنوعی بدون محدودیت شرایط آب و هوایی تنظیم کرد.
در حال حاضر، حداقل سه نوع گیرنده نوری در گیاهان وجود دارد: فیتوکروم (جذب نور قرمز و نور قرمز دور)، کریپتوکروم (جذب نور آبی و نور فرابنفش نزدیک) و UV-A و UV-B. استفاده از منبع نور با طول موج خاص برای تابش به محصولات کشاورزی میتواند کارایی فتوسنتز گیاهان را بهبود بخشد، ریختزایی نور را تسریع کند و رشد و نمو گیاهان را ارتقا دهد. نور نارنجی قرمز (610 تا 720 نانومتر) و نور بنفش آبی (400 تا 510 نانومتر) در فتوسنتز گیاهان استفاده شدهاند. با استفاده از فناوری LED، نور تکرنگ (مانند نور قرمز با پیک 660 نانومتر، نور آبی با پیک 450 نانومتر و غیره) میتواند مطابق با قویترین باند جذب کلروفیل تابش شود و عرض دامنه طیفی آن تنها ± 20 نانومتر است.
در حال حاضر اعتقاد بر این است که نور قرمز-نارنجی به طور قابل توجهی رشد گیاهان را تسریع میکند، تجمع ماده خشک، تشکیل پیاز، غده، پیاز برگ و سایر اندامهای گیاهی را افزایش میدهد، باعث میشود گیاهان زودتر شکوفا شوند و میوه بدهند و نقش اصلی را در افزایش رنگ گیاه ایفا میکنند. نور آبی و بنفش میتوانند نورگرایی برگهای گیاه را کنترل کنند، باز شدن روزنهها و حرکت کلروپلاست را افزایش دهند، از طویل شدن ساقه جلوگیری کنند، از طویل شدن گیاه جلوگیری کنند، گلدهی گیاه را به تأخیر بیندازند و رشد اندامهای رویشی را افزایش دهند. ترکیب LED های قرمز و آبی میتواند کمبود نور تک رنگ این دو را جبران کند و یک پیک جذب طیفی ایجاد کند که اساساً با فتوسنتز و مورفولوژی محصول سازگار است. میزان استفاده از انرژی نور میتواند به 80 تا 90 درصد برسد و اثر صرفهجویی در انرژی قابل توجه است.
تجهیز به چراغهای مکمل LED در باغبانی میتواند افزایش بسیار قابل توجهی در تولید ایجاد کند. مطالعات نشان داده است که تعداد میوهها، کل محصول و وزن هر گوجهفرنگی گیلاسی تحت نور مکمل ۳۰۰ میکرومول بر متر مربع بر ثانیه با نوارهای LED و لامپهای LED به مدت ۱۲ ساعت (۸:۰۰ تا ۲۰:۰۰) به طور قابل توجهی افزایش مییابد. نور مکمل نوار LED به ترتیب ۴۲.۶۷٪، ۶۶.۸۹٪ و ۱۶.۹۷٪ و نور مکمل لامپ LED به ترتیب ۴۸.۹۱٪، ۹۴.۸۶٪ و ۳۰.۸۶٪ افزایش یافته است. نور مکمل LED چراغ رشد LED در کل دوره رشد [نسبت نور قرمز و آبی ۳:۲ و شدت نور ۳۰۰ میکرومول بر متر مربع بر ثانیه است] میتواند کیفیت میوه و عملکرد در واحد سطح چیوا و بادمجان را به طور قابل توجهی افزایش دهد. چیکوچوان به میزان ۵.۳٪ و ۱۵.۶٪ و بادمجان به میزان ۷.۶٪ و ۷.۸٪ افزایش یافت. از طریق کیفیت نور LED و شدت و مدت زمان آن در کل دوره رشد، میتوان چرخه رشد گیاه را کوتاه کرد، عملکرد تجاری، کیفیت غذایی و ارزش مورفولوژیکی محصولات کشاورزی را بهبود بخشید و تولید هوشمند، کممصرف و با راندمان بالا در محصولات باغبانی را محقق کرد.
کاربرد نور مکمل LED در کشت نشا سبزیجات
تنظیم مورفولوژی و رشد و نمو گیاه توسط منبع نور LED یک فناوری مهم در زمینه کشت گلخانهای است. گیاهان عالی میتوانند سیگنالهای نوری را از طریق سیستمهای گیرنده نوری مانند فیتوکروم، کریپتوکروم و گیرنده نوری حس و دریافت کنند و از طریق پیامرسانهای درون سلولی تغییرات مورفولوژیکی را برای تنظیم بافتها و اندامهای گیاهی انجام دهند. فتومورفوژنز به این معنی است که گیاهان برای کنترل تمایز سلولی، تغییرات ساختاری و عملکردی و همچنین تشکیل بافتها و اندامها، از جمله تأثیر بر جوانهزنی برخی از بذرها، تقویت غالبیت رأسی، مهار رشد جوانه جانبی، طویل شدن ساقه و گرایش به نور، به نور متکی هستند.
کشت نشاء سبزیجات بخش مهمی از کشاورزی تأسیساتی است. هوای بارانی مداوم باعث کمبود نور در تأسیسات میشود و نهالها مستعد رشد طولانی هستند که بر رشد سبزیجات، تمایز جوانه گل و رشد میوه تأثیر میگذارد و در نهایت بر عملکرد و کیفیت آنها تأثیر میگذارد. در تولید، از برخی تنظیمکنندههای رشد گیاهی مانند جیبرلین، اکسین، پاکلوبوترازول و کلرومکوات برای تنظیم رشد نهالها استفاده میشود. با این حال، استفاده غیرمنطقی از تنظیمکنندههای رشد گیاهی میتواند به راحتی محیط سبزیجات و تأسیسات را آلوده کند و برای سلامت انسان نامطلوب باشد.
نور تکمیلی LED مزایای منحصر به فرد بسیاری دارد و روشی عملی برای استفاده از نور تکمیلی LED برای پرورش نهال است. در آزمایش نور تکمیلی LED [25±5 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه] که تحت شرایط نور کم [0 تا 35 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه] انجام شد، مشخص شد که نور سبز باعث افزایش طول و رشد نهالهای خیار میشود. نور قرمز و نور آبی مانع رشد نهال میشوند. در مقایسه با نور ضعیف طبیعی، شاخص قوی نهالهای مکمل شده با نور قرمز و آبی به ترتیب 151.26٪ و 237.98٪ افزایش یافت. در مقایسه با کیفیت نور تک رنگ، شاخص نهالهای قوی که حاوی اجزای قرمز و آبی هستند تحت تیمار نور ترکیبی مکمل، 304.46٪ افزایش یافت.
افزودن نور قرمز به نهالهای خیار میتواند تعداد برگهای حقیقی، سطح برگ، ارتفاع گیاه، قطر ساقه، کیفیت خشک و تازه، شاخص قوی نهال، شادابی ریشه، فعالیت SOD و محتوای پروتئین محلول نهالهای خیار را افزایش دهد. افزودن نور UV-B میتواند محتوای کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها را در برگهای نهال خیار افزایش دهد. در مقایسه با نور طبیعی، افزودن نور LED قرمز و آبی میتواند به طور قابل توجهی سطح برگ، کیفیت ماده خشک و شاخص قوی نهال گوجه فرنگی را افزایش دهد. افزودن نور قرمز LED و نور سبز به طور قابل توجهی ارتفاع و ضخامت ساقه نهال گوجه فرنگی را افزایش میدهد. تیمار نور مکمل نور سبز LED میتواند زیست توده نهالهای خیار و گوجه فرنگی را به طور قابل توجهی افزایش دهد و وزن تر و خشک نهالها با افزایش شدت نور مکمل نور سبز افزایش مییابد، در حالی که ساقه ضخیم و شاخص قوی نهال گوجه فرنگی همگی از نور مکمل نور سبز پیروی میکنند. افزایش قدرت افزایش مییابد. ترکیب نور قرمز و آبی LED میتواند ضخامت ساقه، سطح برگ، وزن خشک کل گیاه، نسبت ریشه به ساقه و شاخص قوی نهال بادمجان را افزایش دهد. در مقایسه با نور سفید، نور قرمز LED میتواند زیستتوده نهالهای کلم را افزایش داده و رشد طولی و گسترش برگ نهالهای کلم را تقویت کند. نور آبی LED رشد ضخیم، تجمع ماده خشک و شاخص نهال قوی نهالهای کلم را تقویت میکند و باعث میشود نهالهای کلم کوتوله شوند. نتایج فوق نشان میدهد که مزایای نهالهای سبزیجات کشت شده با فناوری تنظیم نور بسیار آشکار است.
تأثیر نور تکمیلی LED بر کیفیت تغذیهای میوهها و سبزیجات
پروتئین، قند، اسید آلی و ویتامین موجود در میوهها و سبزیجات، مواد مغذی مفیدی برای سلامت انسان هستند. کیفیت نور میتواند با تنظیم فعالیت سنتز و تجزیه آنزیم VC، بر محتوای VC در گیاهان تأثیر بگذارد و میتواند متابولیسم پروتئین و تجمع کربوهیدرات را در گیاهان باغبانی تنظیم کند. نور قرمز تجمع کربوهیدرات را افزایش میدهد، تیمار نور آبی برای تشکیل پروتئین مفید است، در حالی که ترکیب نور قرمز و آبی میتواند کیفیت تغذیهای گیاهان را به طور قابل توجهی بالاتر از نور تک رنگ بهبود بخشد.
افزودن نور LED قرمز یا آبی میتواند محتوای نیترات را در کاهو کاهش دهد، افزودن نور LED آبی یا سبز میتواند تجمع قند محلول در کاهو را افزایش دهد و افزودن نور LED مادون قرمز به تجمع VC در کاهو کمک میکند. نتایج نشان داد که مکمل نور آبی میتواند محتوای VC و محتوای پروتئین محلول گوجهفرنگی را بهبود بخشد؛ نور ترکیبی قرمز و قرمز-آبی میتواند محتوای قند و اسید میوه گوجهفرنگی را افزایش دهد و نسبت قند به اسید در نور ترکیبی قرمز-آبی بالاترین بود؛ نور ترکیبی قرمز-آبی میتواند محتوای VC میوه خیار را بهبود بخشد.
فنولها، فلاونوئیدها، آنتوسیانینها و سایر مواد موجود در میوهها و سبزیجات نه تنها تأثیر مهمی بر رنگ، طعم و ارزش غذایی میوهها و سبزیجات دارند، بلکه دارای فعالیت آنتیاکسیدانی طبیعی نیز هستند و میتوانند رادیکالهای آزاد را در بدن انسان به طور مؤثر مهار یا حذف کنند.
استفاده از نور آبی LED به عنوان مکمل نور میتواند به طور قابل توجهی محتوای آنتوسیانین پوست بادمجان را ۷۳.۶٪ افزایش دهد، در حالی که استفاده از نور قرمز LED و ترکیبی از نور قرمز و آبی میتواند محتوای فلاونوئیدها و فنولهای کل را افزایش دهد. نور آبی میتواند تجمع لیکوپن، فلاونوئیدها و آنتوسیانینها را در میوههای گوجهفرنگی افزایش دهد. ترکیب نور قرمز و آبی تا حدی تولید آنتوسیانینها را افزایش میدهد، اما سنتز فلاونوئیدها را مهار میکند. در مقایسه با تیمار نور سفید، تیمار نور قرمز میتواند به طور قابل توجهی محتوای آنتوسیانین شاخههای کاهو را افزایش دهد، اما تیمار نور آبی کمترین محتوای آنتوسیانین را دارد. محتوای فنول کل کاهوی برگ سبز، برگ بنفش و برگ قرمز تحت تیمار نور سفید، نور ترکیبی قرمز-آبی و نور آبی بیشتر بود، اما در تیمار نور قرمز کمترین مقدار را داشت. مکمل نور ماوراء بنفش LED یا نور نارنجی میتواند محتوای ترکیبات فنلی را در برگهای کاهو افزایش دهد، در حالی که مکمل نور سبز میتواند محتوای آنتوسیانینها را افزایش دهد. بنابراین، استفاده از چراغ رشد LED روشی مؤثر برای تنظیم کیفیت تغذیهای میوهها و سبزیجات در کشتهای باغبانی است.
تأثیر نور تکمیلی LED بر ضد پیری گیاهان
تخریب کلروفیل، از دست دادن سریع پروتئین و هیدرولیز RNA در طول پیری گیاه عمدتاً به صورت پیری برگ آشکار میشود. کلروپلاستها به تغییرات در محیط نور خارجی، به ویژه تحت تأثیر کیفیت نور، بسیار حساس هستند. نور قرمز، نور آبی و نور ترکیبی قرمز-آبی برای ریختزایی کلروپلاست مفید هستند، نور آبی برای تجمع دانههای نشاسته در کلروپلاستها مفید است و نور قرمز و نور قرمز دور تأثیر منفی بر رشد کلروپلاست دارند. ترکیب نور آبی و نور قرمز و آبی میتواند سنتز کلروفیل را در برگهای نهال خیار افزایش دهد و ترکیب نور قرمز و آبی همچنین میتواند تضعیف محتوای کلروفیل برگ را در مرحله بعدی به تأخیر بیندازد. این اثر با کاهش نسبت نور قرمز و افزایش نسبت نور آبی آشکارتر است. محتوای کلروفیل برگهای نهال خیار تحت تیمار نور ترکیبی قرمز و آبی LED به طور قابل توجهی بیشتر از تیمارهای نور فلورسنت کنترل شده و نور قرمز و آبی تک رنگ بود. نور آبی LED میتواند مقدار کلروفیل a/b نهالهای Wutacai و سیر سبز را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
در طول پیری، سیتوکینینها (CTK)، اکسین (IAA)، تغییرات محتوای اسید آبسیزیک (ABA) و انواع تغییرات در فعالیت آنزیمها رخ میدهد. محتوای هورمونهای گیاهی به راحتی تحت تأثیر محیط نوری قرار میگیرد. کیفیتهای مختلف نور، اثرات تنظیمی متفاوتی بر هورمونهای گیاهی دارند و مراحل اولیه مسیر انتقال سیگنال نوری شامل سیتوکینینها میشود.
CTK باعث گسترش سلولهای برگ، افزایش فتوسنتز برگ، در عین حال مهار فعالیتهای ریبونوکلئاز، دئوکسی ریبونوکلئاز و پروتئاز میشود و تجزیه اسیدهای نوکلئیک، پروتئینها و کلروفیل را به تأخیر میاندازد، بنابراین میتواند پیری برگ را به طور قابل توجهی به تأخیر بیندازد. بین نور و تنظیم رشد با واسطه CTK تعامل وجود دارد و نور میتواند افزایش سطح سیتوکینین درونزا را تحریک کند. هنگامی که بافتهای گیاهی در حالت پیری قرار میگیرند، محتوای سیتوکینین درونزا آنها کاهش مییابد.
IAA عمدتاً در بخشهایی از رشد شدید متمرکز است و مقدار بسیار کمی از آن در بافتها یا اندامهای پیر وجود دارد. نور بنفش میتواند فعالیت ایندول استیک اسید اکسیداز را افزایش دهد و سطوح پایین IAA میتواند از طویل شدن و رشد گیاهان جلوگیری کند.
ABA عمدتاً در بافتهای برگ پیر، میوههای بالغ، دانهها، ساقهها، ریشهها و سایر قسمتها تشکیل میشود. میزان ABA خیار و کلم تحت ترکیب نور قرمز و آبی کمتر از نور سفید و نور آبی است.
پراکسیداز (POD)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، آسکوربات پراکسیداز (APX) و کاتالاز (CAT) آنزیمهای محافظتی مهمتر و مرتبط با نور در گیاهان هستند. اگر گیاهان پیر شوند، فعالیت این آنزیمها به سرعت کاهش مییابد.
کیفیتهای مختلف نور اثرات قابل توجهی بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی گیاه دارند. پس از 9 روز تیمار نور قرمز، فعالیت APX گیاهچههای کلزا به طور قابل توجهی افزایش یافت و فعالیت POD کاهش یافت. فعالیت POD گوجهفرنگی پس از 15 روز تیمار نور قرمز و آبی به ترتیب 20.9٪ و 11.7٪ بیشتر از نور سفید بود. پس از 20 روز تیمار نور سبز، فعالیت POD گوجهفرنگی کمترین مقدار را داشت، تنها 55.4٪ از نور سفید. افزودن 4 ساعت نور آبی میتواند به طور قابل توجهی محتوای پروتئین محلول، فعالیت آنزیمهای POD، SOD، APX و CAT را در برگهای خیار در مرحله گیاهچه افزایش دهد. علاوه بر این، فعالیتهای SOD و APX به تدریج با طولانی شدن نور کاهش مییابد. فعالیت SOD و APX تحت نور آبی و قرمز به آرامی کاهش مییابد اما همیشه بیشتر از نور سفید است. تابش نور قرمز به طور قابل توجهی فعالیت پراکسیداز و IAA پراکسیداز برگهای گوجهفرنگی و IAA پراکسیداز برگهای بادمجان را کاهش داد، اما باعث افزایش قابل توجه فعالیت پراکسیداز برگهای بادمجان شد. بنابراین، اتخاذ یک استراتژی منطقی برای نور تکمیلی LED میتواند به طور موثری پیری محصولات باغبانی را به تأخیر بیندازد و عملکرد و کیفیت را بهبود بخشد.
ساخت و کاربرد فرمول نور LED
رشد و نمو گیاهان به طور قابل توجهی تحت تأثیر کیفیت نور و نسبتهای مختلف ترکیب آن قرار دارد. فرمول نور عمدتاً شامل چندین عنصر مانند نسبت کیفیت نور، شدت نور و زمان نور است. از آنجایی که گیاهان مختلف نیازهای متفاوتی به نور و مراحل رشد و نمو متفاوت دارند، بهترین ترکیب از کیفیت نور، شدت نور و زمان تأمین نور برای محصولات کشت شده مورد نیاز است.
◆نسبت طیف نور
در مقایسه با نور سفید و نور قرمز و آبی منفرد، ترکیب نور قرمز و آبی LED مزیت جامعی در رشد و نمو نهالهای خیار و کلم دارد.
وقتی نسبت نور قرمز و آبی ۸ به ۲ باشد، ضخامت ساقه گیاه، ارتفاع گیاه، وزن خشک گیاه، وزن تر، شاخص جوانهزنی قوی و غیره به طور قابل توجهی افزایش مییابد و همچنین برای تشکیل ماتریکس کلروپلاست و لایه پایه و خروجی جذب مواد مفید است.
استفاده از ترکیبی از نورهای قرمز، سبز و آبی برای جوانههای لوبیا قرمز برای تجمع ماده خشک آن مفید است و نور سبز میتواند تجمع ماده خشک جوانههای لوبیا قرمز را افزایش دهد. رشد زمانی که نسبت نور قرمز، سبز و آبی 6:2:1 باشد، بسیار مشهود است. اثر طویل شدن هیپوکوتیل سبزیجات جوانه لوبیا قرمز در نسبت نور قرمز و آبی 8:1 بهترین بود و طویل شدن هیپوکوتیل جوانه لوبیا قرمز به وضوح در نسبت نور قرمز و آبی 6:3 مهار شد، اما محتوای پروتئین محلول بالاترین بود.
وقتی نسبت نور قرمز و آبی برای نهالهای لوفا ۸:۱ باشد، شاخص جوانهزنی قوی و محتوای قند محلول نهالهای لوفا بالاترین مقدار را دارد. وقتی از کیفیت نوری با نسبت نور قرمز و آبی ۶:۳ استفاده شد، محتوای کلروفیل a، نسبت کلروفیل a/b و محتوای پروتئین محلول نهالهای لوفا بالاترین مقدار را داشت.
هنگام استفاده از نسبت ۳:۱ نور قرمز و آبی به کرفس، میتواند به طور موثری باعث افزایش ارتفاع گیاه کرفس، طول دمبرگ، تعداد برگ، کیفیت ماده خشک، محتوای VC، محتوای پروتئین محلول و محتوای قند محلول شود. در کشت گوجه فرنگی، افزایش نسبت نور آبی LED باعث تشکیل لیکوپن، اسیدهای آمینه آزاد و فلاونوئیدها و افزایش نسبت نور قرمز باعث تشکیل اسیدهای قابل تیتراسیون میشود. هنگامی که نور با نسبت نور قرمز و آبی به برگهای کاهو ۸:۱ باشد، برای تجمع کاروتنوئیدها مفید است و به طور موثری محتوای نیترات را کاهش و محتوای VC را افزایش میدهد.
◆شدت نور
گیاهانی که تحت نور ضعیف رشد میکنند، نسبت به نور قوی، بیشتر مستعد مهار نوری هستند. میزان فتوسنتز خالص نهالهای گوجهفرنگی با افزایش شدت نور [50، 150، 200، 300، 450، 550 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه] افزایش مییابد و روندی ابتدا افزایشی و سپس کاهشی را نشان میدهد و در شدت نور 300 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه به حداکثر میرسد. ارتفاع گیاه، سطح برگ، محتوای آب و محتوای VC کاهو تحت تیمار شدت نور 150 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه به طور قابل توجهی افزایش یافت. تحت تیمار شدت نور 200 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه، وزن تر، وزن کل و محتوای اسید آمینه آزاد به طور قابل توجهی افزایش یافت و تحت تیمار شدت نور 300 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه، سطح برگ، محتوای آب، کلروفیل a، کلروفیل a+b و کاروتنوئیدهای کاهو همگی کاهش یافتند. در مقایسه با تاریکی، با افزایش شدت نور رشد LED [3، 9، 15 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه]، محتوای کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل a+b جوانههای لوبیا سیاه به طور قابل توجهی افزایش یافت. محتوای VC در 3 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه بیشترین مقدار را دارد و محتوای پروتئین محلول، قند محلول و ساکارز در 9 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه بیشترین مقدار را دارند. در شرایط دمایی یکسان، با افزایش شدت نور [(2~2.5)lx×103 lx، (4~4.5)lx×103 lx، (6~6.5)lx×103 lx]، زمان جوانهزنی نهالهای فلفل کوتاه میشود، محتوای قند محلول افزایش مییابد، اما محتوای کلروفیل a و کاروتنوئیدها به تدریج کاهش مییابد.
◆زمان نور
طولانی کردن مناسب زمان نور میتواند تا حدی استرس کم نوری ناشی از شدت ناکافی نور را کاهش دهد، به تجمع محصولات فتوسنتزی محصولات باغی کمک کند و به تأثیر افزایش عملکرد و بهبود کیفیت دست یابد. محتوای VC جوانهها با طولانی شدن زمان نور (0، 4، 8، 12، 16، 20 ساعت در روز) روند افزایشی تدریجی را نشان داد، در حالی که محتوای اسید آمینه آزاد، فعالیتهای SOD و CAT همگی روند کاهشی را نشان دادند. با طولانی شدن زمان نور (12، 15، 18 ساعت)، وزن تازه گیاهان کلم چینی به طور قابل توجهی افزایش یافت. محتوای VC در برگها و ساقههای کلم چینی به ترتیب در 15 و 12 ساعت بیشترین مقدار را داشت. محتوای پروتئین محلول برگهای کلم چینی به تدریج کاهش یافت، اما ساقهها پس از 15 ساعت بیشترین مقدار را داشتند. محتوای قند محلول برگهای کلم چینی به تدریج افزایش یافت، در حالی که ساقهها در 12 ساعت بیشترین مقدار را داشتند. وقتی نسبت نور قرمز و آبی ۱:۲ باشد، در مقایسه با زمان روشنایی ۱۲ ساعت، تیمار نوری ۲۰ ساعت، محتوای نسبی فنلها و فلاونوئیدهای کل را در کاهوی برگ سبز کاهش میدهد، اما وقتی نسبت نور قرمز و آبی ۲:۱ باشد، تیمار نوری ۲۰ ساعت به طور قابل توجهی محتوای نسبی فنلها و فلاونوئیدهای کل را در کاهوی برگ سبز افزایش میدهد.
از مطالب فوق میتوان دریافت که فرمولهای مختلف نور، تأثیرات متفاوتی بر فتوسنتز، فتومورفوژنز و متابولیسم کربن و نیتروژن انواع مختلف محصولات دارند. چگونگی دستیابی به بهترین فرمول نور، پیکربندی منبع نور و تدوین استراتژیهای کنترل هوشمند، نیازمند گونههای گیاهی به عنوان نقطه شروع است و باید تنظیمات مناسب با توجه به نیازهای کالایی محصولات باغی، اهداف تولید، عوامل تولید و غیره انجام شود تا به هدف کنترل هوشمند محیط نوری و محصولات باغی با کیفیت و عملکرد بالا در شرایط صرفهجویی در انرژی دست یابیم.
مشکلات موجود و چشماندازها
مزیت قابل توجه چراغ رشد LED این است که میتواند تنظیمات ترکیبی هوشمند را با توجه به طیف تقاضای ویژگیهای فتوسنتزی، مورفولوژی، کیفیت و عملکرد گیاهان مختلف انجام دهد. انواع مختلف محصولات و دورههای رشد مختلف یک محصول، همگی نیازهای متفاوتی برای کیفیت نور، شدت نور و دوره نوری دارند. این امر مستلزم توسعه و بهبود بیشتر تحقیقات فرمول نور برای تشکیل یک پایگاه داده بزرگ فرمول نور است. همراه با تحقیق و توسعه لامپهای حرفهای، میتوان به حداکثر ارزش چراغهای مکمل LED در کاربردهای کشاورزی دست یافت، به طوری که در مصرف انرژی بهتر صرفهجویی شود، راندمان تولید بهبود یابد و مزایای اقتصادی حاصل شود. کاربرد چراغ رشد LED در باغبانی تأسیساتی، سرزندگی زیادی را نشان داده است، اما قیمت تجهیزات یا دستگاههای روشنایی LED نسبتاً بالا است و سرمایهگذاری یکباره زیاد است. نیازهای نور مکمل محصولات مختلف در شرایط محیطی مختلف مشخص نیست، طیف نور مکمل، شدت و زمان غیرمنطقی نور رشد به ناچار باعث مشکلات مختلفی در کاربرد صنعت روشنایی رشد خواهد شد.
با این حال، با پیشرفت و بهبود فناوری و کاهش هزینه تولید چراغهای رشد LED، روشنایی تکمیلی LED به طور گستردهتری در باغبانی تأسیساتی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در عین حال، توسعه و پیشرفت سیستم فناوری نور تکمیلی LED و ترکیب انرژیهای جدید، توسعه سریع کشاورزی تأسیساتی، کشاورزی خانوادگی، کشاورزی شهری و کشاورزی فضایی را برای برآوردن تقاضای مردم برای محصولات باغبانی در محیطهای خاص امکانپذیر خواهد کرد.
زمان ارسال: ۱۷ مارس ۲۰۲۱