一, De varierande effekterna av spektrala komponenter på skörden
1. Den kombinerade inverkan av rött och blått ljus
Fotosyntesens huvudband är rött ljus (630–660 nm) och blått ljus (400–500 nm). När dessa två typer av ljus samverkar kan de avsevärt öka grödans produktivitet. Rött ljus sätter på absorptionstoppen för klorofyll a/b, vilket påskyndar överföringen av elektroner i fotosystem II (PSII) och direkt driver processen för fotosyntetisk kolassimilering. Blått ljus hjälper växter att använda ljusenergin mer effektivt genom att kontrollera öppningen av stomata, tillväxten av kloroplaster och ljusets form. Till exempel visade ett växthusexperiment med söt melon i Shouguang, Shandong-provinsen att användning av LED-lampor med ett förhållande mellan rött blått ljus på 3:1 under 4–6 timmar om dagen kan öka utbytet av söt melon med 40 %. Det genomsnittliga årliga produktionsvärdet kan gå upp från 42 000 yuan/mu till 87 000 yuan/mu.
Den synergistiska effekten av kombinationen av rött och blått ljus återspeglas också i regleringen av grödans morfologi. Rött ljus kan stoppa stjälkarna från att bli längre och hjälpa sidoknoppar att växa, medan blått ljus kan göra stjälkarna starkare och hindra dem från att falla omkull. I experimentet med växthustomater i Peking ökade ett ljustillskottsprogram med ett förhållande mellan rött blått ljus på 4:1 växttätheten till 4,17 plantor per kvadratmeter, ökade avkastningen med 27 % och ökade fruktsockerhalten med 2,3 grader och C-vitaminhalten med 15 %.
2. Grönt ljuss inverkan på penetration och reglering
Grönt ljus (500–600 nm) är inte huvudbandet för fotosyntes, men det är användbart för att odla i täta områden eller grödor med tjocka baldakiner. Grönt ljus kan gå igenom de översta bladen och absorberas av den nedre baldakinen. Detta gör det lättare för växter att använda ljusenergi och minskar mängden ljuskonkurrens. Yunnan Rose Greenhouse Project avslöjar att tillsats av 10 % grönt ljus till rött och blått ljus kan öka avkastningen av snittblommor med 57 %. Det kan också öka den fräscha vikten av blomgrenar och stjälkar och bredden på blomhuvuden. Grönt ljus kan också stoppa effekten av blått ljus som öppnar stomata, kontrollerar transpirationen och minskar vattenförlusten när temperaturen är hög.
3. De morfologiska effekterna av långt rött ljus på reglering
Långt rött ljus (720–740 nm) bidrar inte direkt till fotosyntesen; det kan emellertid påverka grödans morfogenes genom att modulera fytokromaktivitet. Förhållandet mellan långt rött ljus och rött ljus (R/FR) är en viktig faktor för att bestämma hur hög en växt kommer att växa, hur långa dess internoder kommer att vara och hur mycket bladyta den kommer att ha. Växter växer längre stjälkar och större löv när R/FR-förhållandet går ner så att de kan fånga mer ljusenergi. Å andra sidan hindrar det dem från att växa längre och uppmuntrar dem att förgrena sig. Att till exempel lägga till långt rött ljus (730 nm) på natten till drakfruktplantor kan öka antalet blomknoppar med 30 %, takten för blommande grenar med 25 % och förskjuten marknadsföring.
4. Effekter av stress orsakad av UV-ljus
UV-ljus (UV-A 320–380nm; UV-B 280–320nm) kan bromsa tillväxten av grödor, men att lägga till lite av det kan hjälpa grödor att göra sekundära metaboliter, göra dem mer motståndskraftiga mot stress och öka deras näringsinnehåll. UV-B kan hjälpa grödor att bygga upp antioxidanter som flavonoider och antocyaniner, vilket gör dem mindre benägna att bli sjuka eller attackeras av skadedjur. Till exempel kan tillsats av UV-B till salladsodling öka mängden fenolföreningar i bladen med 40 % och minska mängden nitrater med 20 %, vilket gör produkten säkrare.
2, Det bästa sättet att använda spektral dynamisk kontroll för att öka skörden
1. Spektral anpassning av tillväxtcykeln
Grödornas spektrala behov förändras mycket i olika faser av tillväxten. En högre andel blått ljus (40-50%) krävs under plantstadiet för att hämma överdriven tillväxt och främja rotutvecklingen; Under näringstillväxtperioden är det nödvändigt att öka andelen rött ljus (60-70%) för att förbättra fotosynteseffektiviteten; Under reproduktionsperioden är det nödvändigt att komplettera med långt rött ljus (10-15%) för att främja blomknoppsdifferentiering. Till exempel, i Yunnan, under vävnadsodlingsstadiet av Dendrobium officinale, kan ett schema där rött ljus utgör 80 % av ljuset höja överlevnaden för plantor till över 95 % och minska tillväxtcykeln med 15 %.
2. Justering av miljösvarsspektrum
Ljusmiljön behöver koordineras med miljöfaktorer som temperatur och luftfuktighet för att uppnå maximalt utbyte. På sommaren, när det är varmt, kan mer blått ljus minska transpirationen och vattenförlusten. På vintern, när det är kallt, kan mer rött ljus påskynda fotosyntesen och göra växterna mer motståndskraftiga mot kylan. Till exempel, när du odlar drakfrukt i Guangdong, kan tillsättning av ljus på natten (från 22:30 till 2:30) och kylning med finfördelning öka fruktutbytet med 12 % och hålla frukten på marknaden i 8 månader längre.
3. Att göra baldakinens spektrala gradient
När man planterar tätt behöver olika sektioner av baldakinen varierande mängd ljus. De övre bladen behöver mycket rött ljus för att fotosyntetisera, och de nedre bladen behöver mer grönt ljus för att ta sig igenom baldakinen. Genom att arrangera LED-ljusremsor i lager kan exakt kontroll av ljusfördelningen inom taket uppnås. Till exempel använder Shouguangs tomatväxthus i Shandong-provinsen ett kompletterande ljussystem i nivåer som ökar fotosynteshastigheten för de nedre bladen med 20 % och den totala avkastningen med 15 %.
3, Aktuell praxis i branschen och vad som kommer att hända i framtiden
1. Tillämpning av standardiserad spektral formel
Industrin har nu tagit fram gemensamma spektralformler för olika typer av grödor. Till exempel bör bladgrönsaker som sallad och spenat ha ett förhållande mellan rött-blått ljus på 3:1. Frukt- och grönsaksgrödor (som tomater och meloner) bör ha ett förhållande mellan rött-blått ljus på 4:1, med 10 % långt rött ljus tillsatt. Blomgrödor (som rosor och krysantemum) bör ha ett blått ljusförhållande på 50 % för att de ska se bättre ut.
2. Smart Spectral Control System
Intelligenta spektrumkontrollsystem blir mer populära i branschen i takt med att IoT-tekniken blir bättre. Realtidsövervakning av grödans tillväxtstatus genom sensorer, kombinerat med AI-algoritmer för att dynamiskt justera spektrala komponenter och intensitet, kan uppnå exakt kontroll av avkastning och kvalitet. Philips GreenPower LED-växtodlingslampor har till exempel kombinerat ljusformel och växtodlingsmodeller så bra att de nästan har fördubblat skörden av tomater och gjort fruktens färg och smak mycket bättre.
3. Ett stort steg framåt när det gäller LED-teknik med fullt-spektrum
Traditionella LED-växtlampor använder ofta en blandning av röda och blåa spektra, vilket kan orsaka svårigheter inklusive färgförvrängning och göra det svårt att ta reda på vilka sjukdomar som är. Fullspektrum LED-teknik efterliknar solspektrumet för att ge en ljusmiljö som är mer som naturligt ljus. Detta gör grödor mer motståndskraftiga mot stress och förbättrar kvaliteten på produkterna. Till exempel kan det nyutvecklade fullspektrum LED-ljuset öka antocyaninhalten i salladsblad med 30 % och minska förekomsten av sjukdomar med 25 %.
