一, Spektrālo komponentu atšķirīgā ietekme uz kultūraugu ražu
1. Sarkanās un zilās gaismas apvienotā ietekme
Galvenās fotosintēzes joslas ir sarkanā gaisma (630–660 nm) un zilā gaisma (400–500 nm). Kad šie divi gaismas veidi darbojas kopā, tie var ievērojami palielināt ražas ražību. Sarkanā gaisma ieslēdz hlorofila a/b absorbcijas maksimumu, kas paātrina elektronu pārnesi fotosistēmā II (PSII) un tieši virza fotosintētiskā oglekļa asimilācijas procesu. Zilā gaisma palīdz augiem efektīvāk izmantot gaismas enerģiju, kontrolējot stomatu atvēršanos, hloroplastu augšanu un gaismas formu. Piemēram, siltumnīcas eksperiments ar saldo meloni Šoguangā, Šaņdunas provincē, parādīja, ka, izmantojot LED uzpildes gaismas ar sarkanās zilās gaismas attiecību 3:1 4–6 stundas dienā, saldās melones ražu var palielināt par 40%. Vidējā gada produkcijas vērtība var pieaugt no 42000 juaņa/mū līdz 87000 juaņa/mu.
Sarkanās un zilās gaismas kombinācijas sinerģiskā iedarbība atspoguļojas arī kultūraugu morfoloģijas regulēšanā. Sarkanā gaisma var apturēt stublāju garumu un palīdzēt augt sānu pumpuriem, savukārt zilā gaisma var padarīt stublājus stiprākus un neļaut tiem apgāzties. Siltumnīcas tomātu eksperimentā Pekinā gaismas piedevas shēma ar sarkanās zilās gaismas attiecību 4:1 palielināja augu blīvumu līdz 4,17 augiem uz kvadrātmetru, palielināja ražu par 27%, kā arī palielināja augļu cukura saturu par 2,3 grādiem un C vitamīna saturu par 15%.
2. Zaļās gaismas ietekme uz iespiešanos un regulēšanu
Zaļā gaisma (500–600 nm) nav galvenā fotosintēzes josla, taču tā ir noderīga audzēšanai blīvās vietās vai kultūrās ar biezām lapotnēm. Zaļā gaisma var iziet cauri augšējām lapām un tikt absorbēta apakšējā lapotnē. Tas ļauj augiem vieglāk izmantot gaismas enerģiju un samazina gaismas konkurenci. Yunnan Rose siltumnīcas projekts atklāj, ka 10% zaļās gaismas pievienošana sarkanajai un zilajai gaismai var palielināt griezto ziedu ražu par 57%. Tas var arī palielināt ziedu zaru un stublāju svaigo svaru un ziedu galviņu platumu. Zaļā gaisma var arī apturēt zilās gaismas iedarbību, kas atver stomas, kontrolēt transpirāciju un samazināt ūdens zudumus, kad temperatūra ir augsta.
3. Tālas sarkanās gaismas morfoloģiskā ietekme uz regulēšanu
Tāla sarkanā gaisma (720–740 nm) tieši neveicina fotosintēzi; tomēr tas var ietekmēt kultūraugu morfoģenēzi, modulējot fitohroma aktivitāti. Tālās sarkanās gaismas attiecība pret sarkano gaismu (R/FR) ir svarīgs faktors, lai noteiktu, cik garš augs augs, cik gari būs tā starpmezgli un cik liels tam būs lapu laukums. Kad R/FR attiecība samazinās, augi izaudzē garākus stublājus un lielākas lapas, lai tie varētu uztvert vairāk gaismas enerģijas. No otras puses, tas neļauj viņiem augt ilgāk un mudina tos sazaroties. Piemēram, tālās sarkanās gaismas (730 nm) pievienošana pūķa augļaugiem naktī var palielināt ziedu pumpuru skaitu par 30%, zaru ziedēšanas ātrumu par 25% un pakāpenisku mārketingu.
4. UV gaismas izraisītā stresa ietekme
UV gaisma (UV-A 320–380 nm; UV-B 280–320 nm) var palēnināt labības augšanu, bet, pievienojot to nedaudz, var palīdzēt kultūraugiem veidot sekundāros metabolītus, padarīt tos izturīgākus pret stresu un palielināt to uzturvielu saturu. UV-B var palīdzēt kultūraugiem uzkrāt antioksidantus, piemēram, flavonoīdus un antocianīnus, kas samazina iespēju saslimt vai kaitēkļiem. Piemēram, UV-B pievienošana salātu audzēšanai var palielināt fenola savienojumu daudzumu lapās par 40% un samazināt nitrātu daudzumu par 20%, padarot produktu drošāku.
2, labākais veids, kā izmantot spektrālo dinamisko kontroli, lai palielinātu ražu
1. Augšanas cikla spektrālā adaptācija
Kultūraugu spektrālās vajadzības dažādās augšanas fāzēs ļoti mainās. Lai aizkavētu pārmērīgu augšanu un veicinātu sakņu attīstību, sējeņu stadijā nepieciešams lielāks zilās gaismas īpatsvars (40-50%); Uztura augšanas periodā nepieciešams palielināt sarkanās gaismas īpatsvaru (60-70%), lai uzlabotu fotosintēzes efektivitāti; Reproduktīvās augšanas periodā ir nepieciešams papildināt ar tālu sarkano gaismu (10-15%), lai veicinātu ziedpumpuru diferenciāciju. Piemēram, Junnanā Dendrobium officinale audu kultūras stadijā, izmantojot shēmu, kurā sarkanā gaisma veido 80% no gaismas, stādu izdzīvošanas līmenis var palielināties līdz vairāk nekā 95% un samazināt augšanas ciklu par 15%.
2. Vides reakcijas spektra pielāgošana
Lai sasniegtu maksimālu ražu, gaismas vide ir jāsaskaņo ar tādiem vides faktoriem kā temperatūra un mitrums. Vasarā, kad ir karsts, zilās gaismas pievienošana var samazināt transpirāciju un ūdens zudumus. Ziemā, kad ir auksts, sarkanās gaismas pievienošana var paātrināt fotosintēzi un padarīt augus izturīgākus pret aukstumu. Piemēram, audzējot pūķa augļus Guandungā, apgaismojuma pievienošana naktī (no 22:30 līdz 2:30) un dzesēšana ar izsmidzināšanu var palielināt augļu ražu par 12% un saglabāt augļus tirgū 8 mēnešus ilgāk.
3. Nojumes spektrālā gradienta veidošana
Stādot blīvi, dažādām lapotnes daļām nepieciešams atšķirīgs gaismas daudzums. Augšējām lapām ir nepieciešams daudz sarkanās gaismas, lai veiktu fotosintēzi, un apakšējām lapām ir nepieciešams vairāk zaļās gaismas, lai izkļūtu cauri nojumei. Sakārtojot LED gaismas sloksnes slāņos, var panākt precīzu gaismas sadalījuma kontroli nojumes ietvaros. Piemēram, Shouguang tomātu siltumnīcā Shandong provincē tiek izmantota daudzpakāpju papildu apgaismojuma sistēma, kas palielina apakšējo lapu fotosintēzes ātrumu par 20% un kopējo ražu par 15%.
3, pašreizējā prakse nozarē un kas notiks nākotnē
1. Standartizētas spektrālās formulas pielietošana
Nozare tagad ir izstrādājusi kopīgas spektrālās formulas dažādiem kultūraugu veidiem. Piemēram, lapu dārzeņiem, piemēram, salātiem un spinātiem, sarkanās-zilās gaismas attiecībai jābūt 3:1. Augļu un dārzeņu kultūrām (piemēram, tomātiem un melonēm) ir jābūt sarkanās-zilās gaismas attiecībai 4:1, pievienojot 10% tālās sarkanās gaismas. Puķu kultūrām (piemēram, rozēm un krizantēmām) zilās gaismas attiecībai jābūt 50%, lai tās izskatītos labāk.
2. Smart Spectral Control System
Viedās spektra kontroles sistēmas kļūst arvien populārākas biznesā, jo IoT tehnoloģija kļūst labāka. Reāllaika ražas augšanas stāvokļa uzraudzība, izmantojot sensorus, apvienojumā ar AI algoritmiem, lai dinamiski pielāgotu spektrālos komponentus un intensitāti, var nodrošināt precīzu ražas un kvalitātes kontroli. Piemēram, Philips GreenPower LED augu augšanas gaismas ir tik labi apvienojušas gaismas formulu un ražas augšanas modeļus, ka tās ir gandrīz dubultojušas tomātu ražu un padarījušas augļu krāsu un garšu daudz labākas.
3. Liels solis uz priekšu pilna-spektra LED tehnoloģijā
Tradicionālās LED augu gaismas bieži izmanto sarkano un zilo spektru sajaukumu, kas var radīt grūtības, tostarp krāsu izkropļojumus un apgrūtināt slimības izdomāšanu. Pilna spektra LED tehnoloģija atdarina saules spektru, lai nodrošinātu gaismas vidi, kas vairāk atgādina dabisko gaismu. Tas padara kultūras izturīgākas pret stresu un uzlabo produktu kvalitāti. Piemēram, jaunizveidotā pilna spektra LED gaisma var palielināt antocianīna saturu salātu lapās par 30% un samazināt slimību sastopamību par 25%.
