一، اثرات متفاوت اجزای طیفی بر عملکرد محصول
1. تأثیر ترکیبی نور قرمز و آبی
نوارهای اصلی فتوسنتز نور قرمز (630-660 نانومتر) و نور آبی (400-500 نانومتر) هستند. وقتی این دو نوع نور با هم کار می کنند، می توانند بهره وری محصول را تا حد زیادی افزایش دهند. نور قرمز پیک جذب کلروفیل a/b را روشن میکند، که انتقال الکترونها را در فتوسیستم II (PSII) سرعت میبخشد و مستقیماً فرآیند جذب کربن فتوسنتزی را هدایت میکند. نور آبی با کنترل باز شدن روزنه ها، رشد کلروپلاست ها و شکل نور به گیاهان کمک می کند تا انرژی نور را به طور موثرتری استفاده کنند. به عنوان مثال، یک آزمایش گلخانه ای با خربزه شیرین در شوگوانگ، استان شاندونگ نشان داد که استفاده از چراغ های پرکننده LED با نسبت نور آبی قرمز 3:1 به مدت 4 تا 6 ساعت در روز می تواند عملکرد خربزه شیرین را تا 40 درصد افزایش دهد. میانگین مقدار خروجی سالانه می تواند از 42000 یوان در هر مولکول به 87000 یوان در مولکول افزایش یابد.
اثر هم افزایی ترکیب نور قرمز و آبی نیز در تنظیم مورفولوژی محصول منعکس می شود. نور قرمز میتواند طولانیتر شدن ساقهها را متوقف کند و به رشد جوانههای جانبی کمک کند، در حالی که نور آبی میتواند ساقهها را قویتر کرده و از افتادن آنها جلوگیری کند. در آزمایش گوجهفرنگی گلخانهای در پکن، یک طرح مکمل نور با نسبت نور آبی قرمز 4:1 تراکم بوته را به 4.17 بوته در متر مربع افزایش داد، عملکرد را 27 درصد افزایش داد و محتوای قند میوه را 2.3 درجه و محتوای ویتامین C را تا 15 درصد افزایش داد.
2. تأثیر نور سبز بر نفوذ و تنظیم
نور سبز (500-600 نانومتر) نوار اصلی فتوسنتز نیست، اما برای رشد در مناطق متراکم یا محصولات با سایبان های ضخیم مفید است. نور سبز ممکن است از برگ های بالایی عبور کند و توسط تاج پوشش پایینی جذب شود. این کار باعث می شود گیاهان از انرژی نور استفاده کنند و میزان رقابت نوری را کاهش می دهد. پروژه گلخانه ای یوننان رز نشان می دهد که افزودن 10 درصد نور سبز به نور قرمز و آبی می تواند عملکرد گل های شاخه بریده را تا 57 درصد افزایش دهد. همچنین می تواند وزن تازه شاخه ها و ساقه های گل و عرض سر گل را افزایش دهد. نور سبز همچنین میتواند اثر نور آبی را که روزنهها را باز میکند، کنترل کند، تعرق را کنترل کند و در زمان بالا بودن دما از اتلاف آب جلوگیری کند.
3. اثرات مورفولوژیکی نور قرمز دور بر تنظیم
نور قرمز دور (720-740 نانومتر) به طور مستقیم به فتوسنتز کمک نمی کند. با این حال، می تواند مورفوژنز محصول را از طریق تعدیل فعالیت فیتوکروم تحت تاثیر قرار دهد. نسبت نور قرمز دور به نور قرمز (R/FR) عامل مهمی در تعیین ارتفاع گیاه، طول میانگره های آن و میزان سطح برگ آن است. وقتی نسبت R/FR پایین میرود، گیاهان ساقههای بلندتر و برگهای بزرگتری میکنند تا بتوانند انرژی نور بیشتری جذب کنند. از طرفی دیگر رشد آنها را متوقف می کند و آنها را تشویق می کند تا شاخه شوند. به عنوان مثال، افزودن نور قرمز دور (730 نانومتر) در شب به گیاهان میوه اژدها میتواند تعداد جوانههای گل را تا 30 درصد، سرعت شاخههای گلدهی را تا 25 درصد و بازاریابی سرسامآور را افزایش دهد.
4. اثرات استرس ناشی از نور UV
اشعه ماوراء بنفش (UV-A 320-380nm؛ UV-B 280-320nm) میتواند رشد محصولات را کاهش دهد، اما اضافه کردن مقدار کمی از آن میتواند به محصولات کشاورزی کمک کند تا متابولیتهای ثانویه بسازند، آنها را در برابر استرس مقاومتر کند و محتوای غذایی آنها را افزایش دهد. UV{7}}B میتواند به گیاهان در ساخت آنتیاکسیدانهایی مانند فلاونوئیدها و آنتوسیانینها کمک کند، که باعث میشود کمتر بیمار شوند یا مورد حمله آفات قرار گیرند. به عنوان مثال، افزودن UV{9}}B به رشد کاهو میتواند میزان ترکیبات فنلی برگها را تا 40% افزایش دهد و مقدار نیتراتها را تا 20% کاهش دهد و محصول را ایمنتر کند.
2، بهترین راه برای استفاده از کنترل دینامیکی طیفی برای افزایش عملکرد محصول
1. سازگاری طیفی چرخه رشد
نیازهای طیفی محصولات در مراحل مختلف رشد بسیار تغییر می کند. نسبت بیشتری از نور آبی (40-50٪) در مرحله گیاهچه برای مهار رشد بیش از حد و ترویج رشد ریشه مورد نیاز است. در طول دوره رشد تغذیه، افزایش نسبت نور قرمز (60-70٪) برای بهبود بازده فتوسنتزی ضروری است. در طول دوره رشد تولیدمثلی، برای تقویت تمایز جوانه گل، لازم است با نور قرمز دور (10-15٪) مکمل شود. به عنوان مثال، در یوننان، در طول مرحله کشت بافت Dendrobium officinale، استفاده از طرحی که نور قرمز 80 درصد نور را تشکیل میدهد، میتواند نرخ بقای نهالها را به بیش از 95 درصد افزایش دهد و چرخه رشد را تا 15 درصد کاهش دهد.
2. تنظیم طیف پاسخ محیطی
محیط روشن باید با عوامل محیطی مانند دما و رطوبت هماهنگ شود تا حداکثر بازدهی حاصل شود. در تابستان، زمانی که هوا گرم است، افزودن نور آبی بیشتر می تواند تعرق و از دست دادن آب را کاهش دهد. در زمستان، زمانی که هوا سرد است، افزودن نور قرمز بیشتر میتواند فتوسنتز را تسریع کند و گیاهان را در برابر سرما مقاومتر کند. به عنوان مثال، در حین پرورش میوه اژدها در گوانگدونگ، افزودن نور در شب (از ساعت 22:30 تا 2:30) و خنک کردن با اتمیزه کردن می تواند عملکرد میوه را تا 12 درصد افزایش دهد و میوه را به مدت 8 ماه بیشتر در بازار نگه دارد.
3. ساخت شیب طیفی تاج پوشش
هنگام کاشت متراکم، بخش های مختلف تاج پوشش به مقادیر متفاوتی نور نیاز دارند. برگهای بالایی برای فتوسنتز به نور قرمز زیادی نیاز دارند و برگهای پایینی برای عبور از تاج به نور سبز بیشتری نیاز دارند. با چیدمان نوارهای نور LED به صورت لایه ای می توان به کنترل دقیق توزیع نور در داخل سایبان دست یافت. به عنوان مثال، گلخانه گوجهفرنگی شوگوانگ در استان شاندونگ از یک سیستم نور تکمیلی طبقهبندی شده استفاده میکند که نرخ فتوسنتز برگهای پایینی را 20 درصد و عملکرد کلی را تا 15 درصد افزایش میدهد.
3، شیوه های فعلی در صنعت و آنچه در آینده اتفاق خواهد افتاد
1. کاربرد فرمول طیفی استاندارد
این صنعت اکنون فرمول های طیفی مشترکی را برای انواع مختلف محصولات ارائه کرده است. به عنوان مثال، سبزیهای برگدار مانند کاهو و اسفناج باید نسبت نور قرمز-آبی 3:1 داشته باشند. محصولات میوه و سبزیجات (مانند گوجه فرنگی و خربزه) باید دارای نسبت نور قرمز{4}}آبی 4:1 با 10٪ نور قرمز دور اضافه شده باشد. محصولات گل (مانند گل رز و گل داوودی) باید نسبت نور آبی 50 درصد داشته باشند تا ظاهر بهتری داشته باشند.
2. سیستم کنترل طیفی هوشمند
با بهتر شدن فناوری اینترنت اشیا، سیستمهای کنترل طیف هوشمند در تجارت محبوبتر میشوند. نظارت بر زمان واقعی وضعیت رشد محصول از طریق حسگرها، همراه با الگوریتمهای هوش مصنوعی برای تنظیم پویا مولفههای طیفی و شدت، میتواند به کنترل دقیق عملکرد و کیفیت دست یابد. به عنوان مثال چراغ های رشد گیاه فیلیپس GreenPower، فرمول سبک و مدل های رشد محصول را به خوبی ترکیب کرده اند که عملکرد گوجه فرنگی را تقریباً دو برابر کرده و رنگ و طعم میوه را بسیار بهتر کرده است.
3. یک گام بزرگ رو به جلو در فناوری LED طیف کامل-
چراغهای LED سنتی اغلب از ترکیبی از طیفهای قرمز و آبی استفاده میکنند که میتواند مشکلاتی از جمله اعوجاج رنگ ایجاد کند و تشخیص بیماریها را سخت کند. فناوری LED با طیف کامل از طیف خورشید تقلید می کند تا محیطی نوری را فراهم کند که بیشتر شبیه نور طبیعی است. این باعث می شود محصولات زراعی در برابر استرس مقاوم تر شده و کیفیت محصولات بهبود یابد. به عنوان مثال، نور الایدی با طیف کامل جدید توسعه یافته میتواند محتوای آنتوسیانین در برگهای کاهو را تا 30 درصد افزایش دهد و شیوع بیماریها را تا 25 درصد کاهش دهد.
