一, Biologinis spektrinės kontrolės pagrindas
Augalai reaguoja į spektrą, nes jų šviesos receptorių sistema gali atskirti skirtingus šviesos tipus. Fotogeniniai pigmentai (kurie sugeria raudoną šviesą ties 660 nm ir tolimąją raudoną šviesą ties 730 nm) nustato, kada gėlės žydi; kriptochromas (kuris sugeria mėlyną šviesą esant 420–480 nm) kontroliuoja stiebo pailgėjimą ir stomato atsivėrimą; ir fototaksė (kuri sugeria mėlyną šviesą esant 450 nm) kontroliuoja fototaktinį augimą. Dėl šios daugelio receptorių sinerginės sistemos augalai gali tinkamai pajusti šviesos signalus iš savo aplinkos ir keisti jų vystymąsi.
Eksperimentai parodė, kad raudonos ir mėlynos šviesos santykis (R: B) daro didelę įtaką augalų augimui. Kai R: B=4:1, pomidorų daigų lapų plotas išaugo 22 proc., o sausųjų medžiagų kiekis – 18 proc. Kai R: B=1:1, vitamino C kiekis salotų lapuose išaugo 15 proc. Šis skirtumas yra todėl, kad skirtingi spektrai skirtingai veikia fotosintezės pigmentų sintezę, fermentų aktyvumą ir hormonų lygį.
2, Spektrinių reikalavimų svyravimai pagrindinėse augimo fazėse
1. Sėklų dygimo laikotarpis: Morfogogenezė dažniausiai buvo mėlyna šviesa.
Kad sėkla sudygtų, ji turi prasiskverbti pro sėklos apvalkalą ir suformuoti pagrindines organų struktūras. Šiuo metu mėlyna šviesa (450–470 nm) įjungia kriptochromą, todėl ląstelės, sudarančios embriono ašį, pailgėja, o skilčialapiai – platesni. Eksperimentiniai įrodymai rodo, kad gydymas mėlyna šviesa padidina agurkų sėklų daigumą 12%, o embriono šaknų ilgį - 25%. Tuo pačiu metu tinkamas tolimosios raudonos šviesos kiekis (730 nm) gali suminkštinti sėklos apvalkalą ir dirbti su mėlyna šviesa, kad paspartintų daigumą.
2. Mitybos augimo laikotarpis: raudonos-mėlynos spalvos santykio optimizavimas metabolizmui
Pagrindiniai darbai šiame etape yra lapų auginimas ir fotosintezės gebėjimų ugdymas. Dėl raudonos šviesos (660 nm) Rubisco fermentas veikia geriau, nes suaktyvina šviesai jautrius pigmentus, todėl anglies fiksacija tampa efektyvesnė. Mėlyna šviesa pagerina chloroplastų struktūrą ir padidina fotosintetinių pigmentų kiekį. Salotų lapų chlorofilo a/b santykis pasiekia geriausią lygį, kai R: B=3:1, o šviesos energijos konvertavimo efektyvumas padidėja 19%. Be to, net jei žalia šviesa (520–560 nm) prastai sugeria, ji gali prasiskverbti pro vainiką ir padėti augti apatiniams lapams, o tai ypač naudinga sodinant tankiai.
3. Dauginimosi augimo fazė: derliaus reguliavimas spektriniu santykiu
Spektriniai reikalavimai, skatinantys žydėjimą ir vaisių vystymąsi, kokybiškai keičiasi. Raudona šviesa sustabdo FLC geno, kuris padeda žydėti gėlėms, gamybą. Toli raudona šviesa (730 nm) gali pakeisti šį efektą ir suteikti jums daugiau galimybių kontroliuoti, kada žydi gėlės. Auginant pomidorus, žydėjimo laikotarpiu pridėjus daugiau raudonos šviesos (R: B=5:1), vaisių stingimas gali padidėti 28%. Ultravioletinės šviesos (380–400 nm) pridėjimas vaisių auginimo laikotarpiu gali įjungti fenilpropanoidų apykaitos kelią, padidinti flavonoidų kiekį ir pagerinti vaisių skonį.
4. Prisitaikymo prie nelaimių laikotarpis: streso{1}}apsauginis spektro poveikis
Spektrai gali padėti augalams ištverti stresą, kontroliuodami hormonų lygį, kai sąlygos blogos, pavyzdžiui, kai karšta ir tamsu. Mėlynosios šviesos terapija gali sumažinti kukurūzų lapų transpiracijos greitį ir padėti jiems susidoroti su ekstremaliomis temperatūromis. Raudona šviesa gali sukelti prolino kaupimąsi pomidoruose ir pagerinti jų osmoso valdymo gebėjimus. Ilgai drėgnomis sąlygomis padidinus raudonos šviesos santykį dirbtiniame papildomame apšvietime, agurkų derliaus praradimas gali sumažėti nuo 45% iki 18%.
3, Kaip realiame gyvenime naudoti spektrinio valdymo technologiją
1. Dinaminio spektrinio proporcavimo sistema
Šiuolaikinės LED gamyklos naudoja kelių{0}}kanalų valdymo technologiją, kuri gali pati keisti spektrą, atsižvelgiant į augimo stadiją. Pavyzdžiui, salotų auginimo ciklą sudaro keturi etapai:
Daigų stadija: R: B=1:2, kuri padeda augti šaknims.
Lotoso stadija: R: B=3:1, pagreitina lapų augimą
Kamuoliukų formavimo laikotarpiu R: B=4:1, kuris padeda kauptis fotosintezės produktams.
Prieš derliaus nuėmimą: R: B=2:1+5% UV, kad maistas būtų geresnis jums
Ši technologija sutrumpina salotų vystymąsi nuo 60 dienų iki 45 dienų ir sumažina nitratų kiekį 37%.
2. Fotoperiodas ir spektras veikia kartu, kad valdytų vienas kitą.
Ilgos dienos augalai, pavyzdžiui, špinatai, gali priversti gėles žydėti, kai diena trumpa, padidinant raudonos šviesos laiką. Trumpadieniai augalai, pavyzdžiui, chrizantemos, ilgos dienos metu turi pridėti toli raudonos šviesos, kad nesiformuotų žiedpumpuriai. Ši fotoperiodinio spektrinio ryšio reguliavimo technologija leidžia kasmet auginti chrizantemas, o tai padidina metinę produkciją tris kartus.
3. Šviesos aplinkos gerinimas vertikalioje žemdirbystėje
Kai auginate augalus sluoksniais, viršuje esantys augalai neleidžia šviesai patekti į apačioje esančius augalus. Naudojant hierarchinį spektrinį reguliavimą:
Viršutinis sluoksnis: R: B=4:1+10% žalia šviesa, einanti per baldakimo sluoksnį
Vidurinis sluoksnis: R: B=3:1, augimas subalansuotas
Apatinis sluoksnis: R: B=2:1+20% toli raudona šviesa, kad jis nebūtų per ilgas
Šis planas padidina salotų derlių 22%, o energijos suvartojimą sumažina 15%.
