一, Spektrālās kontroles bioloģiskais pamats
Augi reaģē uz spektru, jo to gaismas receptoru sistēma var atšķirt dažādus gaismas veidus. Fotogēnie pigmenti (kas absorbē sarkano gaismu pie 660 nm un tālu sarkano gaismu pie 730 nm) nosaka, kad ziedi zied; kriptohroms (kas absorbē zilo gaismu pie 420–480 nm) kontrolē stumbra pagarinājumu un stomatāla atvēršanos; un fototakss (kas absorbē zilo gaismu pie 450 nm) kontrolē fototaktisko augšanu. Šīs vairāku-receptoru sinerģiskās sistēmas dēļ augi var pareizi sajust gaismas signālus no apkārtnes un mainīt to attīstību.
Eksperimenti ir parādījuši, ka sarkanās gaismas attiecība pret zilo gaismu (R: B) būtiski ietekmē augu augšanu. Kad R: B=4:1, tomātu stādu lapu platība pieauga par 22% un sausnas daudzums pieauga par 18%. Kad R: B=1:1, C vitamīna daudzums salātu lapās pieauga par 15%. Šīs variācijas ir tāpēc, ka dažādi spektri dažādos veidos ietekmē fotosintētisko pigmentu sintēzi, enzīmu aktivitāti un hormonu līmeni.
2, Spektra prasību izmaiņas galvenajās augšanas fāzēs
1. Sēklu dīgšanas periods: Morfoģenēze galvenokārt bija zilā gaisma.
Lai sēkla dīgtu, tai ir jāizlaužas cauri sēklas apvalkam un jāveido pamata orgānu struktūras. Šajā brīdī zilā gaisma (450–470 nm) ieslēdz kriptohromu, kas liek šūnām, kas veido embrija asi, augt garākas un dīgļlapas augt plašākas. Eksperimentālie pierādījumi liecina, ka apstrāde ar zilo gaismu uzlabo gurķu sēklu dīgtspēju par 12% un uzlabo embrija sakņu garumu par 25%. Tajā pašā laikā pareizais tālās sarkanās gaismas daudzums (730 nm) var mīkstināt sēklas apvalku un darboties ar zilu gaismu, lai paātrinātu dīgtspēju.
2. Uztura pieauguma periods: sarkanās-zilās attiecības optimizēšana vielmaiņai
Galvenie darbi šajā posmā ir lapu audzēšana un fotosintēzes spēju veidošana. Sarkanā gaisma (660 nm) uzlabo Rubisco enzīma darbību, aktivizējot gaismjutīgos pigmentus, kas padara oglekļa fiksāciju efektīvāku. Zilā gaisma uzlabo hloroplastu struktūru un palielina fotosintētisko pigmentu daudzumu. Hlorofila a/b attiecība salātu lapās sasniedz labāko līmeni, ja R: B=3:1, un gaismas enerģijas pārveidošanas efektivitāte palielinās par 19%. Arī tad, ja zaļā gaisma (520–560 nm) slikti uzsūcas, tā var izkļūt cauri nojumei un palīdzēt augt apakšējām lapām, kas ir īpaši noderīgi blīvā stādījumā.
3. Reprodukcijas augšanas fāze: ražas kontrole pēc spektrālās attiecības
Spektrālās prasības ziedēšanas un augļu attīstības ierosināšanai tiek kvalitatīvi pārveidotas. Sarkanā gaisma aptur FLC gēna ražošanu, kas palīdz ziediem ziedēt. Tāli sarkanā gaisma (730 nm) var mainīt šo efektu un sniegt jums lielāku kontroli pār ziedu ziedēšanas laiku. Audzējot tomātus, pievienojot vairāk sarkanās gaismas (R: B=5:1) ziedēšanas periodā, augļu sacietēšanas ātrums var palielināties par 28%. Ultravioletās gaismas (380–400 nm) pievienošana augļu palielināšanās periodā var ieslēgt fenilpropanoīdu vielmaiņas ceļu, paaugstināt flavonoīdu saturu un uzlabot augļu garšu.
4. Adaptācijas periods nelaimēs: spektra stresa{1}}aizsardzības ietekme
Spektri var palīdzēt augiem izturēt stresu, kontrolējot hormonu līmeni, kad apstākļi ir slikti, piemēram, kad ir karsts un tumšs. Zilās gaismas terapija var samazināt kukurūzas lapu transpirācijas ātrumu un palīdzēt tām tikt galā ar ekstremālām temperatūrām. Sarkanā gaisma var izraisīt prolīna uzkrāšanos tomātos un uzlabot to osmotiskās kontroles spējas. Ilgstoši mitros apstākļos sarkanās gaismas attiecības palielināšana mākslīgajā papildu apgaismojumā var samazināt gurķu ražas zudumu no 45% līdz 18%.
3, Kā izmantot spektrālās vadības tehnoloģiju reālajā dzīvē
1. Sistēma dinamiskai spektrālajai proporcionēšanai
Mūsdienu LED rūpnīcu rūpnīcās tiek izmantota daudzkanālu vadības tehnoloģija, kas pati var mainīt spektru atkarībā no augšanas stadijas. Piemēram, salātu audzēšanas ciklā ir četri soļi:
Stādu stadija: R: B=1:2, kas palīdz saknēm augt.
Lotosa stadija: R: B=3:1, paātrina lapu augšanu
Bumbiņu veidošanas periodā R: B=4:1, kas palīdz veidot fotosintēzes produktus.
Pirms ražas novākšanas: R: B=2:1+5% UV — padariet ēdienu labāku
Šī tehnoloģija samazina laiku, kas nepieciešams salātu attīstībai, no 60 dienām līdz 45 dienām un samazina nitrātu daudzumu par 37%.
2. Fotoperiods un spektrs darbojas kopā, lai kontrolētu viens otru.
Garās dienas augi, piemēram, spināti, var likt ziediem uzziedēt, kad diena ir īsa, palielinot laiku, kad tie ir pakļauti sarkanai gaismai. Īsas dienas augiem, piemēram, krizantēmām, garās dienas laikā ir jāpievieno tālu sarkana gaisma, lai apturētu ziedu pumpuru veidošanos. Šī fotoperiodu spektrālā savienojuma regulēšanas tehnoloģija ļauj katru gadu audzēt krizantēmas, kas palielina gada produkciju trīs reizes.
3. Gaismas vides uzlabošana vertikālajā lauksaimniecībā
Kad jūs audzējat augus slāņos, augi augšpusē bloķē gaismas nokļūšanu uz zemāk esošajiem augiem. Izmantojot hierarhisko spektrālo regulēšanu:
Augšējais slānis: R: B=4:1+10% zaļā gaisma, kas iet cauri nojumes slānim
Vidējais slānis: R: B=3:1, izaugsme ir līdzsvarota
Apakšējais slānis: R: B=2:1+20% tālu sarkanā gaisma, lai tas nebūtu pārāk garš
Šis plāns palielina salātu ražu par 22% un samazina enerģijas patēriņu par 15%.
