一, Asas biologi kawalan spektrum
Tumbuhan bertindak balas terhadap spektrum kerana sistem penerima cahaya mereka boleh membezakan antara jenis cahaya yang berbeza. Pigmen fotogenik (yang menyerap cahaya merah pada 660 nm dan cahaya merah jauh pada 730 nm) menentukan apabila bunga mekar; cryptochrome (yang menyerap cahaya biru pada 420–480 nm) mengawal pemanjangan batang dan pembukaan stomata; dan fototaksis (yang menyerap cahaya biru pada 450 nm) mengawal pertumbuhan fototaktik. Tumbuhan boleh mengesan isyarat cahaya dengan betul dari persekitarannya dan mengubah cara ia berkembang kerana sistem sinergistik berbilang{7}}reseptor ini.
Eksperimen telah menunjukkan bahawa nisbah cahaya merah kepada cahaya biru (R: B) mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan dengan ketara. Apabila R: B=4:1, luas daun anak benih tomato meningkat sebanyak 22% dan jumlah bahan kering meningkat sebanyak 18%. Apabila R: B=1:1, jumlah vitamin C dalam daun salad meningkat sebanyak 15%. Variasi ini adalah kerana spektrum yang berbeza mempengaruhi sintesis pigmen fotosintesis, aktiviti enzim, dan tahap hormon dengan cara yang berbeza.
2, Variasi dalam keperluan spektrum sepanjang fasa pertumbuhan penting
1. Tempoh percambahan benih: Morfogenesis kebanyakannya adalah cahaya biru.
Untuk bercambah, benih mesti menembusi kulit benih dan membentuk struktur organ asas. Pada ketika ini, cahaya biru (450–470 nm) menghidupkan cryptochrome, yang menjadikan sel-sel yang membentuk paksi embrio tumbuh lebih panjang dan kotiledon tumbuh lebih luas. Bukti eksperimen menunjukkan bahawa rawatan cahaya biru meningkatkan kadar percambahan biji timun sebanyak 12% dan meningkatkan panjang akar embrio sebanyak 25%. Pada masa yang sama, jumlah cahaya merah jauh yang tepat (730nm) boleh melembutkan lapisan benih dan berfungsi dengan cahaya biru untuk mempercepatkan percambahan.
2. Tempoh pertumbuhan pemakanan: mengoptimumkan nisbah merah-biru untuk metabolisme
Pekerjaan utama pada peringkat ini adalah menanam daun dan membina keupayaan fotosintesis. Lampu merah (660nm) menjadikan enzim Rubisco berfungsi lebih baik dengan mengaktifkan pigmen fotosensitif, yang menjadikan penetapan karbon lebih cekap. Cahaya biru meningkatkan struktur kloroplas dan meningkatkan jumlah pigmen fotosintesis. Nisbah klorofil a/b daun salad mencapai tahap terbaik apabila R: B=3:1, dan kecekapan menukar tenaga cahaya meningkat sebanyak 19%. Selain itu, walaupun lampu hijau (520–560nm) tidak menyerap dengan baik, ia boleh menembusi kanopi dan membantu bahagian bawah daun tumbuh, yang amat berguna dalam penanaman padat.
3. Fasa pertumbuhan untuk pembiakan: mengawal hasil mengikut nisbah spektrum
Keperluan spektrum untuk mendorong pembungaan dan perkembangan buah mengalami transformasi kualitatif. Lampu merah menghentikan pengeluaran gen FLC, yang membantu bunga mekar. Lampu merah jauh (730nm) boleh membalikkan kesan ini dan memberi anda lebih kawalan ke atas apabila bunga mekar. Apabila menanam tomato, menambah lebih banyak cahaya merah (R: B=5:1) semasa tempoh berbunga boleh meningkatkan kadar tetapan buah sebanyak 28%. Menambah cahaya ultraungu (380–400nm) semasa tempoh pembesaran buah boleh menghidupkan laluan metabolik fenilpropanoid, meningkatkan kandungan flavonoid, dan menjadikan rasa buah lebih enak.
4. Tempoh penyesuaian kesukaran: tekanan-kesan perlindungan spektrum
Spectra boleh membantu tumbuhan menahan tekanan dengan mengawal tahap hormon apabila keadaan buruk, seperti ketika panas dan gelap. Terapi cahaya biru boleh menurunkan kadar transpirasi daun jagung dan membantu mereka menangani suhu yang melampau. Cahaya merah boleh menyebabkan prolin terkumpul dalam tomato dan menjadikan kebolehan kawalan osmotik mereka lebih baik. Dalam keadaan basah yang berpanjangan, menambah nisbah cahaya merah dalam pencahayaan tambahan buatan mungkin mengurangkan kehilangan hasil timun daripada 45% kepada 18%.
3, Cara Menggunakan Teknologi Kawalan Spektrum dalam Kehidupan Sebenar
1. Sistem untuk Perkadaran Spektrum Dinamik
Kilang kilang LED moden menggunakan teknologi kawalan berbilang-saluran, yang boleh mengubah spektrum sendiri berdasarkan peringkat pertumbuhan. Sebagai contoh, terdapat empat langkah dalam kitaran penanaman salad:
Peringkat anak benih: R: B=1:2, yang membantu akar tumbuh.
Peringkat teratai: R: B=3:1, mempercepatkan pertumbuhan daun
Semasa tempoh pembentukan bola, R: B=4:1, yang membantu produk fotosintesis terbina.
Sebelum menuai: R: B=2:1+5% UV, jadikan makanan lebih baik untuk anda
Teknologi ini mengurangkan masa yang diperlukan untuk salad berkembang daripada 60 hari kepada 45 hari dan mengurangkan jumlah nitrat sebanyak 37%.
2. Fotoperiod dan spektrum bekerjasama untuk mengawal satu sama lain.
Tumbuhan hari panjang, seperti bayam, boleh membuat bunga mekar apabila hari pendek dengan meningkatkan masa mereka terdedah kepada cahaya merah. Tumbuhan hari pendek, seperti kekwa, perlu menambah cahaya merah jauh semasa peringkat hari yang panjang untuk menghentikan tunas bunga daripada terbentuk. Teknologi ini untuk mengawal gandingan spektrum fotoperiod menjadikannya layak untuk menanam kekwa setiap tahun, yang meningkatkan pengeluaran tahunan sebanyak tiga kali.
3. Memperbaiki persekitaran cahaya dalam pertanian menegak
Apabila anda menanam tumbuhan secara berlapis-lapis, tumbuhan di atas menghalang cahaya daripada sampai ke tumbuhan di bawah. Dengan menggunakan peraturan spektrum hierarki:
Lapisan atas: R: B=4:1+10% cahaya hijau, melalui lapisan kanopi
Lapisan tengah: R: B=3:1, pertumbuhan seimbang
Lapisan bawah: R: B=2:1+20% lampu merah jauh untuk mengelakkannya daripada terlalu panjang
Pelan ini meningkatkan hasil salad sebanyak 22% dan mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak 15%.
