Gaismai ir svarīga loma augu augšanā un attīstībā. Tas ietekmē gandrīz visus augu augšanas posmus.
Gaismas ietekme uz augiem galvenokārt parādās divos aspektos:
Viens no tiem ir nodrošināt fotosintēzes starojuma enerģiju.
Otrkārt, kā signāls, kas regulē daudzus fizioloģiskos procesus visā augu dzīves ciklā.
Gaismas ietekme uz augu augšanu - fotosintēze un gaismas jutīgie pigmenti
Parasti augu augšana un attīstība ir atkarīga no saules gaismas, bet dārzeņu, ziedu un citu komerciālu kultūru audzēšanai rūpnīcā, audu kultūrai, kā arī in vitro stādu audzēšanai u.tml. Ir vajadzīgs arī mākslīgais gaismas avots gaismas papildināšanai, lai veicināt fotosintēzi.
Fotosintēze ir process, kurā zaļie augi izmanto hloroplastu gaismas enerģiju, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu un ūdeni enerģiju uzglabējošajos organismos un atbrīvotu skābekli. Galvenais spēlētājs šajā procesā ir hloroplasts augu šūnās. Saules gaismas ietekmē hloroplasti pārveido oglekļa dioksīdu, kas nonāk lapas caur stomātu un ūdeni, ko absorbē saknes glikozē, vienlaikus atbrīvojot skābekli.
Fotosistēma, kurā notiek vieglās reakcijas, sastāv no dažādiem pigmentiem, piemēram, hlorofila a, hlorofila b un katotenoīdiem. Galvenie hlorofila a, hlorofila b un karotinoīdu absorbcijas spektri koncentrējas pie 450 nm un 660 nm. Tādēļ, lai veicinātu fotosintēzi, galvenokārt tiek pieņemti 450 nm dziļi zilie LED un 660 nm super sarkanie LED, un tiek pievienoti daži balti LED, lai sasniegtu efektīvu LED augu gaismas papildinājumu, kā parādīts 1. attēlā:
Lai varētu uztvert apkārtējās vides gaismas intensitāti, gaismas kvalitāti, gaismas virzienu un fotoperiodu un reaģēt uz izmaiņām, augiem ir attīstījusies gaismas sensora sistēma (gaismas receptors).
Fotoreceptori ir galvenais faktors augu izjūtam izmaiņām ārējā vidē. Vissvarīgākie augu fotoreceptori ir fitohroms, kas absorbē sarkanu / tālu sarkanu gaismu.
Gaismas jutīgie pigmenti ir pigmentu olbaltumvielu grupa, kas maina sarkanā un sarkanā gaismas absorbciju, piedalās fotomorfogēnā un regulē augu attīstību. Tās ir ārkārtīgi jutīgas pret sarkanu gaismu (R) un daudz sarkanu gaismu (FR), un tām ir svarīga nozīme visā izaugsmes un attīstības procesā no dīgtspējas līdz gatavībai.
Gaismas jutīgie pigmenti augos pastāv divos stabilos stāvokļos: sarkanās gaismas absorbcijas veids (Pr, lmax = 660nm) un sarkanās gaismas absorbcijas veids (Pfr, lmax = 730nm). Abus gaismas absorbcijas veidus var mainīt sarkanā un tālākajā sarkanā gaismā.
Pētījumi par gaismas jutīgo pigmentu korelāciju, gaismas jutīgo pigmentu (Pr, Pfr) ietekmi uz augu morfoloģiju ietver sēklu dīgtspēju, desulfurizāciju, kātu stieņu pagarinājumu, lapu izplešanos, ēnas izvairīšanos un ziedēšanas indukciju.
Tādēļ pilnīgai LED rūpnīcas shēmai ir ne tikai 450 nm zilā gaisma un 666 nm sarkanā gaisma, bet arī 730 nm sarkanā gaisma. Dziļi zilā gaisma (450 nm) un ultra sarkanā gaisma (660 nm) nodrošina fotosintēzei nepieciešamo spektru, bet tālu sarkanā gaisma (730 nm) kontrolē procesu no dīgtspējas līdz veģetatīvai augšanai līdz ziedēšanai.
Kā parādīts 2. attēlā, piemērota dziļi zilā (450 nm), ultra sarkanā (660 nm) un daudz sarkanā (730 nm) kombinācija nodrošina labāku hromatogrāfijas pārklājumu un optimālus augšanas modeļus.
Augiem ir divi 730 nm sarkanās gaismas signāli
1. Ēnu izvairīšanās no sarkanās gaismas pie 730 nm
Viens no svarīgākajiem 730 nm sarkanās gaismas efektiem augiem ir ēnas izvairīšanās (3. attēls).
Ja iekārta tiek pakļauta tikai 660 nm dziļai sarkanai gaismai, tā jutīsies tā, it kā tā būtu tiešā saules gaismā un normāli augs. Ja iekārta tiek pakļauta lielākam sarkanajam gaismai 730 nm, augs jutīsies tā, it kā tas būtu bloķēts ar citu augstāku augu no tiešiem saules stariem, tāpēc augs strādās grūtāk, lai izkļūtu no ēnas, kas palīdz augam augt augstāks , bet tas nenozīmē, ka būs vairāk biomasas (biomasas).
2. Zibšņu indukcijas ietekme 730 nm sarkanā gaismā
Vēl viena svarīga 730 nm sarkanās gaismas loma dārzkopības pielietojumos ir tā, ka tā var kontrolēt ziedēšanas ciklu pa 660 nm un 730 nm, neatsaucoties tikai uz sezonu ietekmi, kas ir liela nozīme dekoratīviem ziediem.
Gaismas efektu pigmenta konversiju no Pr uz Pfr galvenokārt izraisa 660nm dziļais sarkanais gaisma (kas dienā atspoguļo saules gaismu), savukārt Pfr konversija ar Pr parasti notiek dabiski naktī, un to var stimulēt arī tālu sarkanā gaisma 730 nm, kā parādīts 4. attēlā.
Parasti tiek uzskatīts, ka augu ziedi, kurus kontrolē ar gaismas jutīgajiem pigmentiem, galvenokārt ir atkarīgi no Pfr / Pr attiecības, tādēļ mēs varam kontrolēt Pfr / Pr vērtību 730 nm tālu sarkanā gaismā un tādējādi precīzāk kontrolēt ziedēšanas ciklu.
3. LED augu recepte fiksētam apgaismojumam
Lēdas tiek izmantotas dārzkopībā un var palielināt augu augšanu līdz pat 40 procentiem vai elastīgai florescencijai. Tā kā viens LED ir viens no otra neatkarīgs, tas var viegli kontrolēt sniegumu siltumnīcā.
Gaismas dioksīda fotosintēzes fotonu plūsma (PPF) ir ļoti efektīva, un tipiskā zila (450 nm) un sarkanā (730 nm) LED PPF ir 2,3. Mol / J, ultra sarkans (660 nm) LED ar tipisku PPF fotoaktivitāti 3,1? Par mol / J, un šo LED viļņa garums ir labi saskaņots ar hlorofilu a / b, karotinoīdu un gaismas jūtīgo pigmentu Pr / Pfr absorbcijas spektru, kas var sasniegt augstu efektivitāti un ievērojami samazināt enerģijas patēriņu.
Leds neizstaro siltumu augu virzienā un nesabojā augu un ir piemēroti augšanai, iekšējai un daudzslāņu audzēšanai. R / FR attiecība ir sarkanās gaismas (660 nm) līdz tumši sarkanā gaismā (730 nm) attiecība. R / B attiecība ir sarkanās gaismas (660 nm) līdz zilā gaismā (450 nm) attiecība. Izmantojot R / FR attiecības un R / B attiecības kontroli, dažādiem augiem var iegūt optimālu gaismas recepti.
