Изкуствено осветление в селското стопанство
Отдавна е известно, че растенията не могат да растат без светлина; въпреки това, едва през последните сто години, благодарение на напредъка в науката и технологиите, точният ефект, който светлината оказва върху растенията, е напълно открит.
Използването на изкуствено осветление в селското стопанство е насочено към осигуряване на източник на светлина, който е аналогичен на светлината, която се осигурява от слънцето. Поради напредъка в технологиите, LED светлините се очертаха като най-добрата опция за осветление в градината, особено тези, които могат да имат своя спектър, специално пригоден за нуждите на растението. В сравнение с по-конвенционалните опции за осветление, като натриево осветление с високо налягане (HPS) и флуоресцентни лампи, светлините, които използват светодиоди, осигуряват значителни предимства по отношение на въздействието им върху околната среда и производствената им ефективност.
Доклад за използването на изкуствено осветление в селското стопанство е автор на Valoya и съавтор на изследователи от Университета на Алмерия и Buresinnova. Докладът е публикуван през януари 2018 г. Изследването представя тестове, които използват различни спектри и видове светлина, за да определят въздействието, което всяка форма на светлина може да има върху растенията в зависимост от обстоятелствата, при които се отглеждат. Следва фрагмент от проучването, който можете да прочетете.
1. Светлина и комуникация между растенията
Електромагнитните вълни са отговорни за предаването на енергия през атмосферата. Примери за електромагнитни вълни включват микровълни, радио или телевизионни вълни, рентгенови лъчи, ултравиолетови лъчи или видима светлина. Електромагнитните вълни могат да бъдат разграничени една от друга по техните различни честоти и дължини на вълните. Електромагнитният спектър се състои от широк диапазон от честоти и дължини на вълните, някои от които се разпознават по-добре от други (например микровълни, радиовълни, видима светлина и т.н.).
Електромагнитното излъчване има двойна природа; докато се движи в пространството като вълни, той също обменя енергия под формата на частици (фотони). През 1905 г. Алберт Айнщайн е първият човек, който твърди, че светлината притежава характеристики както на частици, така и на вълни едновременно. Фотоните са имената на частиците, които се съдържат в лъча светлина. Фотони, чиито дължини на вълните съответстват на по-големи разстояния (по-ниски честоти), носят по-малко енергия от фотони, чиито дължини на вълните съответстват на по-къси разстояния.
Човешкото око е в състояние да открие светлина с дължини на вълните между 400 и 700 нанометра (nm), което приблизително съответства на частта от електромагнитния спектър, който се използва от растенията по време на процеса на фотосинтеза. Следователно светлина с дължина на вълната между 400 и 700 nm се нарича фотосинтетично активно лъчение (или просто PAR). Спектърът от дължини на вълните, които могат да се видят на слънчева светлина, е непрекъснат, простиращ се далеч отвъд зрителния диапазон. Човешкото око е отговорно за преобразуването на различни дължини на вълните в цветове, които след това се обработват в човешкия мозък. Синият цвят се произвежда от светлина с дължина на вълната, която е по-близо до 400 nm, докато червеният цвят се произвежда от светлина с дължина на вълната, която е по-близо до 600 nm. Жълто-зеленият диапазон на дължина на вълната е този, на който човешкото око реагира най-чувствително.
2. Пигменти, фоторецептори и химичен процес на фотосинтеза в растенията
В почти същия диапазон като човешкото око светлинният спектър се абсорбира от растенията; обаче, за разлика от хората, растенията са по-способни да приемат червена и синя светлина.
Хлорофилът е един от основните химикали, който позволява на растенията да абсорбират светлина и да използват енергията, която осигурява, за да превърнат водата и въглеродния диоксид в кислород и други сложни органични молекули. Този процес е известен като фотосинтеза. Хлорофилът е растителен пигмент, който може да се намери във вътреклетъчните хлоропласти. Молекулите на хлорофила са зелени на цвят и те всъщност са причината за зеленото оцветяване на стъблата и листата. Има две основни форми на хлорофил, които могат да бъдат намерени във висшите растения. Това са хлорофил а и хлорофил b и техните криви на поглъщане на светлина се различават една от друга по много малък начин. Поради тази сравнително малка разлика, те са в състояние да уловят различни дължини на вълните, като по този начин улавят по-голяма част от спектъра на слънчевата светлина. В резултат на способността на хлорофилите да абсорбират предимно червена и синя светлина, докато отразяват зелените дължини на вълните, растенията изглеждат зелени за очите ни.
Хлорофилът обаче не е единственият пигмент, открит в растенията; така наречените допълнителни пигменти (като каротеноиди и ксантофили, между другото) и фенолни вещества (като флавоноиди, антоцианини, флавони и флавоноиди) абсорбират дължини на вълните, различни от червено и синьо. Жълто, червено и виолетово са цветовете, които изграждат допълнителните пигменти. В допълнение към примамването на птици и насекоми, използването на тези нюанси помага за защита на тъканите от вредното въздействие на външни стресови фактори като интензивно светлинно облъчване.
Фоторецепторите са друг вид частици, които могат да абсорбират светлина. Трите първични класа фоторецептори се наричат фитохроми, фототропини и криптохроми. Освен това фоторецепторът UVR8 е специализиран фоторецептор, който реагира само на ултравиолетова светлина. Всеки тип фоторецептор е чувствителен към определен диапазон от дължина на вълната на светлината и отговаря за определена физиологична реакция в растенията. Тези отговори са както следва:
Фототропините имат ефект както върху физическото положение на хлоропластите, така и върху отварянето на устицата. Те са в състояние да поглъщат синя светлина.
Вътрешният часовник на растенията се контролира от криптохроми, които следят околната среда за сигнали, свързани със светлината. В допълнение към това, те са свързани с морфологични реакции, като потискане на удължаването на стъблото, уголемяване на котиледоните, развитие на антоцианини и фотопериодичен цъфтеж. Дължините на вълните на UVA (ултравиолетовата), синята и зелената светлина се приемат от криптохромите.
Цъфтежът се задейства от фитохроми, които също са отговорни за образуването на семената. Удължаването на стъблото, разширяването на листата и "синдромът на избягване на сянка" се контролират от фитохромите в растенията. Съотношението на червената и далечната червена светлина, което присъства в околната среда, оказва влияние върху фотостационарното състояние на молекулата на фитохрома, което от своя страна медиира реакциите, които се регулират от фитохромите.
Цъфтежът, развитието на семената и други функции като покълване, време на цъфтеж и форма на растението са дейности, които зависят от светлината. Фотосинтезата, процесът, който доставя енергия за образуването на биомаса, е само един от тези процеси. Тези поведения са сложно свързани с качеството на светлината, която растението получава от заобикалящата го среда, което е начинът, по който растението интерпретира сигналите от заобикалящата го среда. Тези отговори се медиират от дължини на вълните, които са както вътре, така и извън PAR региона, включително UV и далечночервено облъчване.
За повече информация, моля, обърнете внимание наофициален уебсайт на benwei!
