La luce gioca un ruolo importante nella crescita e nello sviluppo delle piante. Colpisce quasi tutte le fasi della crescita delle piante.
L'effetto della luce sulle piante è principalmente mostrato in due aspetti:
Uno è quello di fornire energia radiante per la fotosintesi.
Secondo, come segnale per regolare molti processi fisiologici durante il ciclo di vita delle piante.
Effetti della luce sulla crescita delle piante: fotosintesi e pigmenti fotosensibili
Di solito, la crescita e lo sviluppo delle piante dipenderanno dalla luce solare, ma la produzione in fabbrica di ortaggi, fiori e altre colture commerciali, la coltura dei tessuti e la riproduzione di piantine in vitro, ecc. Necessitano anche di una fonte di luce artificiale per integrare la luce, al fine di promuovere la fotosintesi.
La fotosintesi è il processo mediante il quale le piante verdi usano l'energia della luce attraverso i cloroplasti per trasformare l'anidride carbonica e l'acqua in organismi che immagazzinano energia e rilasciano ossigeno. Un giocatore chiave in questo processo è i cloroplasti all'interno delle cellule vegetali. Sotto l'azione della luce solare, i cloroplasti trasformano l'anidride carbonica che entra nella foglia attraverso gli stomi e l'acqua assorbita dalle radici in glucosio, rilasciando ossigeno allo stesso tempo.
Il fotosistema in cui si verificano le reazioni alla luce è composto da vari pigmenti, come la clorofilla a, la clorofilla b e i catotenoidi. I principali spettri di assorbimento della clorofilla a, della clorofilla b e dei carotenoidi sono concentrati a 450 nm e 660 nm. Pertanto, al fine di promuovere la fotosintesi, vengono adottati principalmente LED blu profondo 450nm e LED super rosso 660nm, e alcuni LED bianchi vengono aggiunti per ottenere un efficiente supplemento di luce per impianti LED, come mostrato nella figura 1:
Per essere in grado di percepire l'intensità della luce, la qualità della luce, la direzione della luce e il fotoperiodo dell'ambiente circostante e rispondere ai suoi cambiamenti, le piante hanno sviluppato il sistema di rilevamento della luce (recettore della luce).
I fotorecettori sono la chiave per le piante per rilevare i cambiamenti nell'ambiente esterno. I fotorecettori più importanti nelle piante sono il fitocromo, che assorbe la luce rossa / rossa.
I pigmenti fotosensibili sono un gruppo di proteine del pigmento che invertono l'assorbimento della luce rossa e rossa, partecipano alla fotomorfogenesi e regolano lo sviluppo delle piante. Sono estremamente sensibili alla luce rossa (R) e alla luce rossa lontana (FR) e svolgono un ruolo importante nell'intero processo di crescita e sviluppo dalla germinazione alla maturità.
I pigmenti fotosensibili nelle piante esistono in due stati stabili: tipo di assorbimento della luce rossa (Pr, lmax = 660 nm) e tipo di assorbimento della luce molto rosso (Pfr, lmax = 730 nm). I due tipi di assorbimento della luce possono essere invertiti in luce rossa e rossa.
Studi sulla correlazione dei pigmenti fotosensibili, gli effetti dei pigmenti fotosensibili (Pr, Pfr) sulla morfologia delle piante includono la germinazione dei semi, la desolforazione, l'allungamento del gambo, l'espansione delle foglie, l'evitamento dell'ombra e l'induzione della fioritura.
Pertanto, lo schema completo di impianti a LED necessita non solo di 450nm di luce blu e di 666 nm di luce rossa, ma anche di luce a 730 nm di luce rossa lontana. La luce blu profonda (450nm) e la luce ultra rossa (660 nm) forniscono lo spettro necessario per la fotosintesi, mentre la luce rossa lontana (730 nm) controlla il processo dalla germinazione alla crescita vegetativa alla fioritura.
Come mostrato nella figura 2, un'adeguata combinazione di blu profondo (450nm), ultra rosso (660 nm) e rosso intenso (730 nm) offre una migliore copertura cromatografica e modelli di crescita ottimali.
Ci sono due effetti di 730nm led rossi sulle piante
1. Evasione ombra di luce rossa lontana a 730nm
Uno degli effetti più importanti della luce rossa a 730 nm sulle piante è l'assenza di ombre (figura 3).
Se una pianta è esposta a soli 660 nm di luce rossa intensa, si sentirà come se fosse esposta alla luce solare diretta e crescerà normalmente. Se la pianta è principalmente esposta alla luce rossa lontana di 730nm, la pianta si sentirà come se fosse bloccata da un'altra pianta superiore dalla luce solare diretta, quindi la pianta lavorerà più duramente per uscire dall'ombra, il che aiuta la pianta a crescere più in alto , ma non significa necessariamente che ci sarà più biomassa (bio-massa).
2. Effetto induzione della fioritura di 730 nm luce rossa lontana
Un altro ruolo importante della luce rossa lontana 730nm nelle applicazioni di orticoltura è che può controllare il ciclo di fioritura attraverso 660 nm e 730 nm senza fare affidamento esclusivamente sull'influenza delle stagioni, che è di grande valore per i fiori ornamentali.
La conversione del pigmento fotosensibile da Pr a Pfr è principalmente indotta dalla luce rossa intensa di 660 nm (che rappresenta la luce solare durante il giorno), mentre la conversione di Pfr in Pr di solito avviene naturalmente di notte, e può anche essere stimolata dal lontano- luce rossa di 730nm, come mostrato in figura 4.
Si ritiene generalmente che i fiori delle piante controllati da pigmenti fotosensibili dipendano principalmente dal rapporto di Pfr / Pr, quindi possiamo controllare il valore di Pfr / Pr da 730 nm di luce molto rossa, e quindi controllare il ciclo di fioritura in modo più preciso.
3. Prescrizione di impianti a LED per luce fissa
I LED sono utilizzati in orticoltura e possono aumentare la crescita delle piante fino al 40% o in fiorescenza flessibile. Poiché il singolo LED è indipendente l'uno dall'altro, può controllare facilmente le prestazioni nella serra.
Il fotosintetico Photon Flux (PPF) del LED stesso è molto efficace, e il tipico PPF dei LED blu scuro (450 nm) e rosso (730 nm) è 2.3. Mol / J, ultra rosso (660 nm) LED con fotoattività tipica di PPF di 3,1? A proposito di mol / J, e la lunghezza d'onda di questi LED è ben abbinata con clorofilla a / b, carotenoide e pigmento prensile di assorbimento del pigmento pr / Pfr, che può raggiungere alta efficienza e ridurre significativamente il consumo di energia.
I LED non emettono calore nella direzione della pianta e non danneggiano la pianta e sono adatti per la coltivazione in alto, interno e multistrato. Il rapporto R / FR è il rapporto tra luce rossa (660 nm) e luce molto rossa (730 nm). Il rapporto R / B è il rapporto tra luce rossa (660 nm) e luce blu (450 nm). Attraverso il controllo del rapporto R / FR e del rapporto R / B, è possibile ottenere la prescrizione della luce ottimale per varie piante.
