المؤلف: يامين لي وهوشنغ ليو ، إلخ ، من كلية البستنة ، جامعة جنوب الصين الزراعية

مصدر المقال: بستناء الدفيئة

تشمل أنواع مرافق البستنة المنشأة بشكل أساسي الدفيئات البلاستيكية ، والبيوتات الدفيئة الشمسية ، والبيوتات الزراعية متعددة الإسبان ، ومصانع النباتات. نظرًا لأن مباني المنشأة تمنع مصادر الضوء الطبيعي إلى حد ما ، فلا يوجد ضوء داخلي كافٍ ، مما يقلل بدوره غلة المحاصيل والجودة. لذلك ، يلعب الضوء التكميلي دورًا لا غنى عنه في المحاصيل عالية الجودة وعلى العائد في المنشأة ، لكنه أصبح أيضًا عاملاً رئيسياً في زيادة استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل في المنشأة.

لفترة طويلة ، تشمل مصادر الإضاءة الاصطناعية المستخدمة في مجال البستنة المرفق بشكل أساسي مصباح الصوديوم عالي الضغط ، مصباح الفلورسنت ، مصباح الهالوجين المعدني ، مصباح المتوهج ، إلخ. يتيح تطوير الصمام الثنائي الذي ينبعث منه ضوء الجيل الجديد (LED) استخدام مصدر الضوء الاصطناعي منخفض الطاقة في مجال زراعة المنشأة. تتمتع LED بمزايا كفاءة التحويل الكهروضوئية العالية ، وقوة التيار المستمر ، وحجم صغير ، وعمر طويل ، واستهلاك الطاقة المنخفضة ، وطول الموجة الثابتة ، والشعلة الحرارية المنخفضة وحماية البيئة. بالمقارنة مع مصباح الصوديوم عالي الضغط ومصباح الفلورسنت المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر ، لا يمكن أن يعدل LED فقط كمية الضوء والجودة (نسبة مختلف ضوء النطاق) وفقًا لاحتياجات نمو النبات ، ويمكن أن تشع النباتات على مسافة قريبة بسبب إلى الضوء البارد ، وبالتالي ، يمكن تحسين عدد طبقات الزراعة ومعدل استخدام المساحة ، ويمكن تحقيق وظائف توفير الطاقة وحماية البيئة واستخدام المساحة التي لا يمكن استبدالها بمصدر الضوء التقليدي.

استنادًا إلى هذه المزايا ، تم استخدام LED بنجاح في الإضاءة البستانية للمرفق ، والبحث الأساسي للبيئة التي يمكن التحكم فيها ، وثقافة الأنسجة النباتية ، وشتلات المصنع النباتية ، والنظام الإيكولوجي للفضاء. في السنوات الأخيرة ، يتحسن أداء إضاءة LED Grow ، حيث يتناقص السعر ، وسيتم تطوير جميع أنواع المنتجات ذات الأطوال الموجية المحددة تدريجياً ، وبالتالي فإن تطبيقه في مجال الزراعة والبيولوجيا سيكون أوسع.

تلخص هذه المقالة الحالة البحثية لـ LED في مجال زراعة البستنة المنشأة ، وتركز على تطبيق الضوء الإضافي LED في مؤسسة بيولوجيا الضوء ، وأضواء LED على تكوين ضوء النبات ، والجودة الغذائية وتأثير تأخير الشيخوخة ، والبناء والتطبيق من الصيغة الخفيفة ، وتحليل وآفاق المشاكل الحالية وآفاق تقنية LED الإضافية.

تأثير الضوء التكميلي LED على نمو المحاصيل البستانية

وتشمل الآثار التنظيمية للضوء على نمو النبات وتنمية إنبات البذور ، استطالة الجذعية ، تنمية الأوراق والجذر ، الضوئية ، تخليق الكلوروفيل والتحلل ، وتحريض الزهور. تشمل عناصر بيئة الإضاءة في المنشأة شدة الضوء ودورة الضوء والتوزيع الطيفي. يمكن تعديل العناصر عن طريق مكمل الضوء الاصطناعي دون الحد من الظروف الجوية.

في الوقت الحاضر ، هناك ثلاثة أنواع على الأقل من المستقبلات الضوئية في النباتات: Phytochrome (امتصاص الضوء الأحمر والضوء الأحمر الباقي) ، cryptochrome (امتصاص الضوء الأزرق والقريب من الأشعة فوق البنفسجية) و UV-A و UV-B. يمكن أن يؤدي استخدام مصدر ضوء الطول الموجي المحدد إلى محاصيل الإشعاع إلى تحسين الكفاءة الضوئية للنباتات ، وتسريع تشكل الضوء ، وتعزيز نمو النباتات وتطورها. تم استخدام الضوء البرتقالي الأحمر (610 ~ 720 نانومتر) والضوء البنفسجي الأزرق (400 ~ 510 نانومتر) في التمثيل الضوئي النباتي. باستخدام تقنية LED ، يمكن أن يشع الضوء أحادي اللون (مثل الضوء الأحمر بذروة 660 نانومتر ، والضوء الأزرق مع ذروة 450 نانوم ، وما إلى ذلك) تمشيا مع أقوى نطاق امتصاص من الكلوروفيل ، وعرض المجال الطيفي هو فقط 20 نانومتر.

يُعتقد حاليًا أن الضوء الأحمر البرتقالي سيسرع بشكل كبير من تطور النباتات ، ويعزز تراكم المادة الجافة ، وتشكيل المصابيح ، والدرنات ، ومصابيح الأوراق وغيرها دور رائد في تعزيز لون النبات ؛ يمكن للضوء الأزرق والبنفسجي التحكم في الالتهاب الضوئي لأوراق النبات ، وتعزيز فتحة الفتحة وحركة البلاستيدات الخضراء ، وتمنع استطالة الجذعية ، وتمنع إطالة النبات ، وإزهار النبات ، وتعزيز نمو الأعضاء النباتية ؛ مزيج من المصابيح الحمراء والأزرق يمكن أن يعوض الضوء غير الكافي للون المفرد من الاثنين ويشكل ذروة امتصاص طيفية تتوافق بشكل أساسي مع التمثيل الضوئي للمحاصيل والمورفولوجيا. يمكن أن يصل معدل استخدام الطاقة الخفيفة إلى 80 ٪ إلى 90 ٪ ، وتأثير توفير الطاقة كبير.

مجهزة بأضواء تكميلية LED في المنشأة يمكن أن تحقق زراعة البستنة في الإنتاج. وقد أظهرت الدراسات أن عدد الفواكه ، والإجمالي الإجمالي ووزن كل طماطم كرز تحت الضوء التكميلي يبلغ 300 ميكرولتر/(م ـ) شرائط LED وأنابيب LED لمدة 12 ساعة (8: 00-20: 00) بشكل كبير زيادة. زاد الضوء التكميلي للشريط LED بنسبة 42.67 ٪ ، 66.89 ٪ و 16.97 ٪ على التوالي ، وزاد الضوء التكميلي لأنبوب LED بنسبة 48.91 ٪ و 94.86 ٪ و 30.86 ٪ على التوالي. إن مصباح مكملات LED لإضاءة LED تنمو خلال فترة النمو بأكملها [نسبة الضوء الأحمر والأزرق هي 3: 2 ، وكثافة الضوء هي 300 ميكرول/(م² · S) يمكن أن تزيد بشكل كبير من جودة الفاكهة المفردة والعائد لكل وحدة مساحة تشيهوا والباذنجان. زادت Chikuquan بنسبة 5.3 ٪ و 15.6 ٪ ، وزاد الباذنجان بنسبة 7.6 ٪ و 7.8 ٪. من خلال جودة مصباح LED وشدته ومدة فترة النمو بأكملها ، يمكن تقصير دورة نمو النبات ، ويمكن تحسين العائد التجاري ، والجودة الغذائية والقيمة المورفولوجية للمنتجات الزراعية ، ويمكن تحسين الكفاءة العالية ، وتوفير الطاقة ، وتوفير الطاقة ، يمكن تحقيق الإنتاج الذكي للمحاصيل البستانية المنشأة.

تطبيق مصباح مكمل LED في زراعة شتلات الخضار

يعد تنظيم مورفولوجيا النبات والنمو والتنمية بواسطة مصدر ضوء LED تقنية مهمة في مجال زراعة الدفيئة. يمكن للنباتات العليا أن تشعر بالإشارات وتتلقى إشارات الضوء من خلال أنظمة مستقبِل ضوئي مثل phytochrome و cryptochrome والمستقبلة الضوئية ، وإجراء التغيرات المورفولوجية من خلال الرسل داخل الخلايا لتنظيم الأنسجة والأعضاء النباتية. تكوين التسمم الضوئي يعني أن النباتات تعتمد على الضوء للتحكم في تمايز الخلايا ، والتغيرات الهيكلية والوظيفية ، وكذلك تكوين الأنسجة والأعضاء ، بما في ذلك التأثير على إنبات بعض البذور ، وتعزيز الهيمنة القمي ، وتثبيط نمو البرعم الجانبي ، والاستطالة الجذعية و tropism.

زراعة الشتلات النباتية هي جزء مهم من الزراعة المنشأة. سيؤدي الطقس الممطر المستمر إلى عدم كفاية الضوء في المنشأة ، وتكون الشتلات عرضة للإطالة ، مما سيؤثر على نمو الخضار ، وتمايز براعم الزهور وتطور الفاكهة ، وتؤثر في النهاية على عائدها وجودتها. في الإنتاج ، يتم استخدام بعض منظمات نمو النباتات ، مثل Gibberellin و Auxin و Paclobutrazol و Chlormequat ، لتنظيم نمو الشتلات. ومع ذلك ، فإن الاستخدام غير المعقول لمنظمي نمو النبات يمكن أن يلوث بسهولة بيئة الخضروات والمرافق ، وتصبح صحة الإنسان غير مواتية.

يمتلك LED التكميلي العديد من المزايا الفريدة للضوء التكميلي ، وهي طريقة ممكنة لاستخدام الضوء التكميلي LED لرفع الشتلات. في ضوء ملحق LED [25 ± 5 μmol/(m² · s)] تجربة أجريت تحت حالة الضوء المنخفض [0 ~ 35 ميكرول/(m² · s) ، وقد وجد أن الضوء الأخضر يعزز استطالة ونمو شتلات الخيار. الضوء الأحمر والضوء الأزرق يمنع نمو الشتلات. بالمقارنة مع الضوء الضعيف الطبيعي ، زاد مؤشر الشتلات القوية للشتلات المكمل بالضوء الأحمر والأزرق بنسبة 151.26 ٪ و 237.98 ٪ على التوالي. بالمقارنة مع جودة الضوء أحادي اللون ، زاد مؤشر الشتلات القوية التي تحتوي على مكونات حمراء وزرقاء تحت علاج ضوء مكمل الضوء المركب بنسبة 304.46 ٪.

يمكن أن تؤدي إضافة الضوء الأحمر إلى شتلات الخيار إلى زيادة عدد الأوراق الحقيقية ، ومساحة الأوراق ، وارتفاع النبات ، وقطر الجذعية ، والجودة الجافة والطالية ، ومؤشر الشتلات القوية ، وحيوية الجذر ، ونشاط SOD ، ومحتوى البروتين القابل للذوبان في شتلات الخيار. يمكن أن يؤدي تكملة UV-B إلى زيادة محتوى الكلوروفيل A ، الكلوروفيل B والكاروتينات في أوراق شتلات الخيار. بالمقارنة مع الضوء الطبيعي ، فإن تكملة ضوء LED الأحمر والأزرق يمكن أن يزيد بشكل كبير من مساحة الورقة ، وجودة المادة الجافة ومؤشر شتلات قوي من شتلات الطماطم. مكمل الضوء الأحمر LED والضوء الأخضر يزيد بشكل كبير من ارتفاع وسمك الجذعية لشتلات الطماطم. يمكن أن يزيد المعالجة الضوئية المكملة للضوء الخضراء LED بشكل كبير من الكتلة الحيوية لخزات الخيار والطماطم ، ويزيد الوزن الطازج والجاف من الشتلات مع زيادة كثافة ضوء مكمل الضوء الأخضر ، في حين جميع الشتلات تتبع ضوء مكمل الضوء الأخضر. الزيادة في القوة يزيد. مزيج من الضوء الأحمر والأزرق LED يمكن أن يزيد من سماكة الجذعية ، ومساحة الورقة ، والوزن الجاف للنبات بأكمله ، ونسبة الجذر إلى التصوير ، ومؤشر الشتلات القوي من الباذنجان. بالمقارنة مع الضوء الأبيض ، يمكن أن يزيد الضوء الأحمر LED من الكتلة الحيوية لشتلات الملفوف وتعزيز نمو استطالة وتوسع الأوراق في شتلات الملفوف. يعزز LED Blue Light النمو الكثيف وتراكم المادة الجافة ومؤشر الشتلات القوي لشتلات الملفوف ، ويجعل شتلات الملفوف قزمًا. أظهرت النتائج أعلاه أن مزايا شتلات الخضار المزروعة بتكنولوجيا تنظيم الضوء واضحة للغاية.

تأثير الضوء التكميلي LED على الجودة الغذائية للفواكه والخضروات

البروتين والسكر والحمض العضوي والفيتامين الموجود في الفواكه والخضروات هي مواد التغذية المفيدة لصحة الإنسان. يمكن أن تؤثر جودة الضوء على محتوى VC في النباتات من خلال تنظيم نشاط تخليق VC وتحلل الإنزيم ، ويمكن أن ينظم استقلاب البروتين وتراكم الكربوهيدرات في النباتات البستانية. يعزز الضوء الأحمر تراكم الكربوهيدرات ، معالجة الضوء الأزرق مفيد لتشكيل البروتين ، في حين أن مزيج من الضوء الأحمر والأزرق يمكن أن يحسن من الجودة الغذائية للنباتات أعلى بكثير من الضوء أحادي اللون.

يمكن أن تؤدي إضافة مصباح LED الأحمر أو الأزرق إلى تقليل محتوى النترات في الخس ، فإن إضافة مصباح LED الأزرق أو الأخضر يمكن أن يعزز تراكم السكر القابل للذوبان في الخس ، وإضافة مصباح LED بالأشعة تحت الحمراء مواتية لتراكم VC في الخس. أظهرت النتائج أن مكمل الضوء الأزرق يمكن أن يحسن محتوى VC ومحتوى البروتين القابل للذوبان من الطماطم ؛ يمكن أن يعزز الضوء الأحمر والأزرق الأحمر المدمج السكر ومحتوى حمض فواكه الطماطم ، وكانت نسبة السكر إلى الحمض هي الأعلى تحت الضوء الأزرق الأحمر المدمج ؛ يمكن أن يحسن الضوء الأزرق الأحمر المشترك محتوى VC لفاكهة الخيار.

لا يكون للفينولات والفلافونويد والأنثوسيانين وغيرها من المواد في الفواكه والخضروات تأثير مهم على اللون ونكهة وقيمة السلعة للفواكه والخضروات ، ولكن لها أيضًا نشاط مضاد للأكسدة طبيعي ، ويمكن أن يمنع أو يمنع الجذور الحرة في جسم الإنسان.

يمكن أن يؤدي استخدام الضوء الأزرق LED لتكملة الضوء إلى زيادة محتوى الأنثوسيانين من جلد الباذنجان بنسبة 73.6 ٪ ، في حين أن استخدام الضوء الأحمر LED ومزيج من الضوء الأحمر والأزرق يمكن أن يزيد من محتوى الفلافونويد والفينولات الكلية. يمكن للضوء الأزرق أن يعزز تراكم اللايكوبين والفلافونويد والأنثوسيانين في ثمار الطماطم. مزيج من الضوء الأحمر والأزرق يعزز إنتاج الأنثوسيانين إلى حد ما ، ولكنه يمنع تخليق الفلافونويد. بالمقارنة مع معالجة الضوء الأبيض ، يمكن أن يزيد معالجة الضوء الأحمر بشكل كبير من محتوى الأنثوسيانين من براعم الخس ، لكن معالجة الضوء الأزرق لها أدنى محتوى من الأنثوسيانين. كان إجمالي محتوى الفينول للأوراق الخضراء والأوراق الأرجواني وخس الأوراق الحمراء أعلى تحت الضوء الأبيض ، والضوء المدمج باللون الأحمر والضوء الأزرق ، لكنه كان هو أدنى معالجة الضوء الأحمر. يمكن أن يؤدي تكملة ضوء الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء البرتقالي إلى زيادة محتوى المركبات الفينولية في أوراق الخس ، في حين أن مكمل الضوء الأخضر يمكن أن يزيد من محتوى الأنثوسيانين. لذلك ، فإن استخدام ضوء نمو LED هو وسيلة فعالة لتنظيم الجودة الغذائية للفواكه والخضروات في المرفق الزراعة البستانية.

تأثير الضوء التكميلي LED على مكافحة النباتات

يتدهور كلوروفيل ، وفقدان البروتين السريع والتحلل الحمض النووي الريبي أثناء الشيخوخة النباتية بشكل رئيسي كشيخوخة أوراق. البلاستيدات الخضراء حساسة للغاية للتغيرات في بيئة الإضاءة الخارجية ، خاصة متأثرة بجودة الضوء. الضوء الأحمر والضوء الأزرق والضوء الأزرق الأحمر المدمج إلى تشكل البلاستيدات الخضراء ، والضوء الأزرق يفضي إلى تراكم حبيبات النشا في البلاستيدات الخضراء ، والضوء الأحمر والضوء الحمر البعيد له تأثير سلبي على تطور البلاستيدات الخضراء. مزيج من الضوء الأزرق والضوء الأحمر والأزرق يمكن أن يعزز تخليق الكلوروفيل في أوراق شتلات الخيار ، ويمكن أن يؤدي مزيج الضوء الأحمر والأزرق أيضًا إلى تأخير توهين محتوى الكلوروفيل في المرحلة اللاحقة. هذا التأثير أكثر وضوحًا مع انخفاض نسبة الضوء الأحمر وزيادة نسبة الضوء الأزرق. كان محتوى الكلوروفيل لأوراق شتلات الخيار تحت المعالجة الخفيفة المدمجة باللون الأحمر والأزرق أعلى بكثير من تلك تحت التحكم في الضوء الفلوري والمعالجات الحمراء والأزرق أحادي اللون. يمكن أن يزيد الضوء الأزرق LED بشكل كبير من قيمة الكلوروفيل A/B من Wutacai وشتاع الثوم الأخضر.

خلال الشيخوخة ، يوجد السيتوكينين (CTK) ، أوكسين (IAA) ، وتغييرات محتوى حمض Abcisic (ABA) ومجموعة متنوعة من التغييرات في نشاط الإنزيم. يتأثر محتوى هرمونات النبات بسهولة بالبيئة الخفيفة. صفات الضوء المختلفة لها تأثيرات تنظيمية مختلفة على هرمونات النبات ، وتتضمن الخطوات الأولية لمسار نقل إشارة الضوء السيتوكينين.

يعزز CTK توسيع خلايا الأوراق ، ويعزز التمثيل الضوئي للأوراق ، مع تثبيط أنشطة النوكلياز ، وديوكسيريبونوكلياز وبروتياز ، ويؤخر تدهور الأحماض النووية والبروتينات والكلوروفيل ، لذلك يمكن أن يؤخر الشيخوخة الأوراق بشكل كبير. هناك تفاعل بين التنظيم التنموي للضوء والتنمية بوساطة CTK ، ويمكن للضوء أن يحفز زيادة مستويات السيتوكينين الداخلية. عندما تكون الأنسجة النباتية في حالة من الشيخوخة ، يتناقص محتوى السيتوكينين الداخلي.

يتركز IAA بشكل أساسي في أجزاء من النمو القوي ، وهناك محتوى قليل جدًا في الأنسجة أو الأعضاء المتقادمة. يمكن للضوء البنفسجي أن يزيد من نشاط أوكسيديز حمض الأسيتيك الإندولي ، ويمكن أن تمنع مستويات IAA المنخفضة استطالة ونمو النباتات.

تتشكل ABA بشكل أساسي في أنسجة الأوراق السنوية والفواكه الناضجة والبذور والسيقان والجذور والأجزاء الأخرى. محتوى ABA من الخيار والملفوف تحت مزيج من الضوء الأحمر والأزرق أقل من الضوء الأبيض والضوء الأزرق.

بيروكسيديز (POD) ، ديسموتاز الفائق أكسيد (SOD) ، أسكوربات بيروكسيداز (APX) ، الكاتالاز (CAT) أكثر أهمية وذات صلة بالضوء في النباتات. إذا كان عمر النباتات ، فإن أنشطة هذه الإنزيمات ستنخفض بسرعة.

صفات الضوء المختلفة لها آثار كبيرة على أنشطة إنزيم مضادات الأكسدة النباتية. بعد 9 أيام من معالجة الضوء الأحمر ، زاد نشاط APX لشتلات الاغتصاب بشكل كبير ، وانخفض نشاط POD. كان نشاط الطماطم من الطماطم بعد 15 يومًا من الضوء الأحمر والضوء الأزرق أعلى من ضوء الضوء الأبيض بنسبة 20.9 ٪ و 11.7 ٪ على التوالي. بعد 20 يومًا من معالجة الضوء الأخضر ، كان نشاط الطماطم هو الأدنى ، فقط 55.4 ٪ من الضوء الأبيض. يمكن أن يؤدي تكملة الضوء الأزرق 4H إلى زيادة محتوى البروتين القابل للذوبان ، POD ، SOD ، APX ، وأنزيم CAT في أوراق الخيار في مرحلة الشتلات. بالإضافة إلى ذلك ، تنخفض أنشطة SOD و APX تدريجياً مع إطالة الضوء. يتناقص نشاط SOD و APX تحت الضوء الأزرق والضوء الأحمر ببطء ولكنه دائمًا أعلى من ضوء الضوء الأبيض. انخفض تشعيع الضوء الأحمر بشكل كبير من أنشطة بيروكسيديز وأنشطة بيروكسيديز IAA لأوراق الطماطم وبيروكسيداز IAA لأوراق الباذنجان ، ولكن تسبب في زيادة نشاط بيروكسيديز لأوراق الباذنجان بشكل كبير. لذلك ، فإن تبني استراتيجية الضوء التكميلية المعقولة LED يمكن أن يؤخر بشكل فعال من الشيخوخة من المحاصيل البستانية المنشأة وتحسين العائد والجودة.

بناء وتطبيق صيغة مصباح LED

يتأثر نمو وتطور النباتات بشكل كبير بجودة الضوء ونسب التكوين المختلفة. تتضمن صيغة الضوء بشكل أساسي عدة عناصر مثل نسبة جودة الضوء ، وكثافة الضوء ، ووقت الضوء. نظرًا لأن النباتات المختلفة لها متطلبات مختلفة لمراحل النمو والتطوير المختلفة ، فإن أفضل مزيج من جودة الضوء وكثافة الضوء ووقت مكمل الضوء مطلوب للمحاصيل المزروعة.

 ◆نسبة طيف الضوء

بالمقارنة مع الضوء الأبيض والضوء الأحمر والأزرق المفرد ، فإن مزيج الضوء الأحمر والأزرق LED له ميزة شاملة على نمو وتطور شتلات الخيار والملفوف.

عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأزرق 8: 2 ، يتم زيادة سمك جذع النبات ، ارتفاع النبات ، الوزن الجاف للنبات ، الوزن الطازج ، مؤشر الشتلات القوي ، إلخ ، بشكل كبير ، وهو مفيد أيضًا لتشكيل مصفوفة البلاستيدات الخضراء ، و الصفيحة القاعدية وإخراج مسائل الاستيعاب.

يعد استخدام مجموعة من الجودة الحمراء والأخضر والأزرق لبراعم الفاصوليا الحمراء مفيدًا لتراكم المادة الجافة ، ويمكن للضوء الأخضر تعزيز تراكم المادة الجافة لبراعم الفاصوليا الحمراء. يكون النمو أكثر وضوحًا عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأخضر والأزرق 6: 2: 1. كان تأثير استطالة الخضروات الخضار الخضار الفاصوليا الحمراء هو الأفضل تحت نسبة الضوء الأحمر والأزرق من 8: 1 ، وكان من الواضح أن استطالة اندماج الفاصوليا الحمراء تنبت تحت نسبة الضوء الأحمر والأزرق 6: 3 ، ولكن البروتين القابل للذوبان كان المحتوى هو الأعلى.

عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأزرق 8: 1 لشتلات Loofah ، فإن مؤشر الشتلات القوي ومحتوى السكر القابل للذوبان في شتلات Loofah هو الأعلى. عند استخدام جودة الضوء بنسبة من الضوء الأحمر والأزرق من 6: 3 ، كان كلوروفيل محتوى ، ونسبة الكلوروفيل A/B ، ومحتوى البروتين القابل للذوبان في شتلات Loofah هو الأعلى.

عند استخدام نسبة 3: 1 من الضوء الأحمر والأزرق إلى الكرفس ، يمكن أن يعزز بشكل فعال زيادة ارتفاع نبات الكرفس وطول البالغة ورقم الورقة وجودة المادة الجافة ومحتوى VC ومحتوى البروتين القابل للذوبان ومحتوى السكر القابل للذوبان. في زراعة الطماطم ، فإن زيادة نسبة الضوء الأزرق LED تعزز تكوين اللايكوبين ، والأحماض الأمينية الحرة والفلافونويد ، وزيادة نسبة الضوء الأحمر يعزز تكوين الأحماض القابلة للمعايرة. عندما يكون الضوء مع نسبة الضوء الأحمر والأزرق إلى أوراق الخس 8: 1 ، فهو مفيد لتراكم الكاروتينات ، ويقلل بشكل فعال من محتوى النترات ويزيد من محتوى VC.

 ◆شدة الضوء

النباتات التي تنمو تحت الضوء الضعيف أكثر عرضة للبيوتناتية من تحت الضوء القوي. يزداد معدل التمثيل الضوئي الصافي لشتلات الطماطم مع زيادة شدة الضوء [50 ، 150 ، 200 ، 300 ، 450 ، 550μmol/(m² · s) ، مما يدل s) للوصول إلى الحد الأقصى. زاد ارتفاع النبات ومساحة الأوراق ومحتوى الماء ومحتوى VC من الخس بشكل ملحوظ تحت 150μmol/(M² · S) علاج شدة الضوء. تحت 200μmol/(m² · s) ، زادت كثافة كثافة الضوء الطازجة ، والوزن الكلي ، ومحتوى الأحماض الأمينية الحرة بشكل كبير ، وتحت معالجة شدة الضوء 300 ميكرولتر/(م ـ) ، ومساحة الورقة ، ومحتوى الماء ، كلوروفيل A ، الكلوروفيل A+B والكاروتينات من الخس انخفضت كلها. بالمقارنة مع الظلام ، مع زيادة كثافة ضوء النمو LED [3 ، 9 ، 15 ميكرول/(م ـ · S)] ، زاد محتوى الكلوروفيل A ، الكلوروفيل B ، والكلوروفيل A+B من براعم الفاصوليا السوداء بشكل كبير. يعد محتوى VC هو الأعلى عند 3μmol/(M² · S) ، والبروتين القابل للذوبان والسكر القابل للذوبان ومحتوى السكروز هو الأعلى عند 9μmol/(M² · S). في ظل نفس ظروف درجة الحرارة ، مع زيادة شدة الضوء [(2 ~ 2.5) LX × 103 LX ، (4 ~ 4.5) LX × 103 LX ، (6 ~ 6.5) LX × 103 LX] ، وقت شتلات الفلفل يتم تقصيره ، زاد محتوى السكر القابل للذوبان ، ولكن انخفض محتوى الكلوروفيل A والكاروتينويدات تدريجياً.

 ◆وقت الضوء

إن إطالة وقت الضوء بشكل صحيح يمكن أن يخفف من إجهاد الضوء المنخفض الناجم عن عدم كفاية شدة الضوء إلى حد ما ، والمساعدة في تراكم المنتجات الضوئية للمحاصيل البستانية ، وتحقيق تأثير زيادة العائد وتحسين الجودة. أظهر محتوى VC من براعم الاتجاه المتزايد تدريجياً مع إطالة وقت الضوء (0 ، 4 ، 8 ، 12 ، 16 ، 20H/Day) ، في حين أظهر محتوى الأحماض الأمينية المجانية وأنشطة SOD و CAT اتجاهًا متناقصًا. مع إطالة وقت الضوء (12 ، 15 ، 18 ساعة) ، زاد الوزن الطازج لنباتات الملفوف الصينية بشكل كبير. كان محتوى VC في الأوراق والسيقان من الملفوف الصيني هو الأعلى في 15 و 12 ساعة ، على التوالي. انخفض محتوى البروتين القابل للذوبان لأوراق الملفوف الصيني تدريجياً ، لكن السيقان كانت الأعلى بعد 15 ساعة. زاد محتوى السكر القابل للذوبان من أوراق الملفوف الصينية تدريجياً ، بينما كانت السيقان هي الأعلى عند 12 ساعة. عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأزرق 1: 2 ، مقارنةً بوقت الضوء 12 ساعة ، فإن المعالجة الخفيفة 20 ساعة تقلل من المحتوى النسبي لإجمالي الفينولات والفلافونويد في خس الأوراق الخضراء ، ولكن عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأزرق 2: 1 ، زاد المعالجة الخفيفة 20H بشكل كبير من المحتوى النسبي لإجمالي الفينولات والفلافونويد في خس الأوراق الخضراء.

مما سبق ، يمكن ملاحظة أن صيغ الضوء المختلفة لها تأثيرات مختلفة على التمثيل الضوئي ، والتكوين الضوئي وأيض الكربون والنيتروجين لأنواع المحاصيل المختلفة. تتطلب كيفية الحصول على أفضل صيغة إضاءة ، وتكوين مصدر الضوء وصياغة استراتيجيات التحكم الذكية للأنواع النباتية كنقطة انطلاق ، ويجب إجراء التعديلات المناسبة وفقًا لاحتياجات السلعة للمحاصيل البستانية ، وأهداف الإنتاج ، وعوامل الإنتاج ، وما إلى ذلك ، وما إلى ذلك ، لتحقيق هدف السيطرة الذكية على البيئة الخفيفة والمحاصيل البستانية عالية الجودة وعالي العائد في ظل ظروف لتوفير الطاقة.

المشاكل والآفاق الحالية

تتمثل الميزة الكبيرة في ضوء نمو LED في أنه يمكن أن يقوم بإجراء تعديلات مزيج ذكية وفقًا لطيف الطلب من خصائص التمثيل الضوئي والمورفولوجيا والجودة والعائد من النباتات المختلفة. الأنواع المختلفة من المحاصيل وفترات النمو المختلفة في نفس المحصول لها متطلبات مختلفة لجودة الضوء ، وكثافة الضوء والضوضاء. وهذا يتطلب مزيد من التطوير وتحسين أبحاث الصيغة الخفيفة لتشكيل قاعدة بيانات ضخمة من صيغة الضوء. إلى جانب البحث وتطوير المصابيح المهنية ، يمكن تحقيق أقصى قيمة للأضواء التكميلية LED في التطبيقات الزراعية ، وذلك لتوفير الطاقة بشكل أفضل ، وتحسين كفاءة الإنتاج والفوائد الاقتصادية. أظهر تطبيق LED Grow Light في زراعة البستنة المنشأة حيوية قوية ، لكن سعر معدات أو أجهزة إضاءة LED مرتفع نسبيًا ، والاستثمار لمرة واحدة كبيرة. إن متطلبات الضوء المكمل للمحاصيل المختلفة في ظل ظروف بيئية مختلفة ليست واضحة ، فإن طيف الضوء المكمل ، والكثافة غير المعقولة ووقت النمو سيؤدي حتماً إلى مشاكل مختلفة في تطبيق صناعة الإضاءة النمو.

ومع ذلك ، مع تقدم التكنولوجيا وتحسينها وتقليل تكلفة إنتاج ضوء LED ، سيتم استخدام الإضاءة التكميلية LED على نطاق أوسع في زراعة البستنة. في الوقت نفسه ، سيمكن تطوير وتقدم نظام تقنية الضوء التكميلي LED والمزيج من الطاقة الجديدة من التطور السريع للزراعة في المنشأة والزراعة الأسرية والزراعة الحضرية والزراعة الفضائية لتلبية طلب الناس على المحاصيل البستانية في بيئات خاصة.