Işık, bitki büyümesinde ve gelişmesinde önemli bir rol oynar. Bitki büyümesinin neredeyse tüm aşamalarını etkiler.
Işığın bitkiler üzerindeki etkisi esas olarak iki açıdan gösterilmiştir:
Bir tanesi fotosentez için radyant enerji sağlamaktır.
İkincisi, bitkilerin yaşam döngüsü boyunca birçok fizyolojik süreci düzenlemek için bir işaret olarak.
Işığın bitki büyümesi üzerindeki etkileri - fotosentez ve ışığa duyarlı pigmentler
Genellikle, bitkilerin büyümesi ve gelişmesi güneş ışığına bağlı olacaktır, ancak sebze, çiçek ve diğer ticari ürünlerin fabrika üretimi, doku kültürü ve in vitro fidanların çoğaltılması vb. Fotosentezi teşvik eder.
Fotosentez, yeşil bitkilerin karbon dioksit ve suyu enerji depolama organizmalarına dönüştürmek ve oksijeni serbest bırakmak için kloroplastlar aracılığıyla ışık enerjisini kullandıkları süreçtir. Bu süreçte anahtar bir oyuncu, bitki hücreleri içindeki kloroplastlardır. Güneş ışığının etkisiyle kloroplastlar, karbondioksiti yapraktan stomata ve kökler tarafından emilen suya glikoz olarak dönüştürerek, aynı zamanda oksijeni serbest bırakır.
Işık reaksiyonlarının meydana geldiği fotoistem, Klorofil a, Klorofil b ve Katotenoidler gibi çeşitli pigmentlerden oluşur. Klorofil a, klorofil b ve karotenoidlerin ana absorpsiyon spektrumları 450nm ve 660nm'de konsantre edilir. Bu nedenle, fotosentezi desteklemek için, 450nm derin mavi LED ve 660nm süper kırmızı LED esas olarak benimsenmiştir ve Şekil 1'de gösterildiği gibi, verimli LED bitki ışık takviyesi elde etmek için bazı beyaz LED'ler eklenmiştir:
Çevredeki ortamın ışık yoğunluğu, ışık kalitesi, ışık yönü ve fotoperiyosunu algılayabilmek ve değişimlerine cevap verebilmek için, bitkiler ışık algılama sistemini (ışık reseptörü) geliştirmiştir.
Fotoreseptörler, dış ortamdaki değişiklikleri algılayan bitkilerin anahtarıdır. Bitkilerde en önemli fotoreseptörler kırmızı / kırmızı-kırmızı ışığı emen fitokromlardır.
Işığa duyarlı pigmentler, kırmızı ve uzak kırmızı ışığın emilimini tersine çeviren, fotomorfojeneze katılan ve bitki gelişimini düzenleyen bir grup pigment proteinidir. Kırmızı ışığa (R) ve uzak kırmızı ışığa (FR) karşı oldukça hassastırlar ve çimlenmeden olgunlaşmaya kadar tüm büyüme ve gelişme sürecinde önemli bir rol oynarlar.
Bitkilerde bulunan ışığa duyarlı pigmentler iki kararlı durumda mevcuttur: kırmızı ışık emme tipi (Pr, lmax = 660nm) ve uzak kırmızı ışık absorpsiyon tipi (Pfr, lmax = 730nm). İki tür ışık emilimi kırmızı ve uzak kırmızı ışıkta tersine çevrilebilir.
Işığa duyarlı pigmentlerin korelasyonu üzerine çalışmalar, ışığa duyarlı pigmentlerin (Pr, Pfr) bitki morfolojisi üzerindeki etkileri arasında tohum çimlenmesi, desülfürizasyon, gövde uzaması, yaprak genişlemesi, gölge kaçınma ve çiçeklenme indüksiyonu yer alır.
Bu nedenle, komple LED tesis şemasına sadece 450nm mavi ışık ve 666nm kırmızı ışık değil, aynı zamanda 730 nm uzak kırmızı ışık da ihtiyaç duyar. Derin mavi ışık (450nm) ve ultra kırmızı ışık (660nm), fotosentez için gerekli olan spektrumu sağlarken, uzaktaki kırmızı ışık (730nm), çimlenmeden vejetatif büyümeden çiçeklenmeye kadar olan süreci kontrol eder.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, derin mavi (450nm), ultra kırmızı (660nm) ve uzak kırmızı (730 nm) uygun bir kombinasyon daha iyi kromatografik kapsama ve optimal büyüme paternleri sağlar.
730nm uzak kırmızı ledlerin bitkiler üzerinde iki etkisi vardır
1. 730nm'de uzak kırmızı ışığın gölgesinden kaçınma
730nm uzak kırmızı ışığın bitkilere olan en önemli etkilerinden biri de gölgelerden kaçınmadır (Şekil 3).
Bir bitki sadece 660 nm derin kırmızı ışığa maruz kalırsa, doğrudan güneş ışığında hissedilir ve normal şekilde büyür. Bitki çoğunlukla 730nm uzak kırmızı ışığına maruz kalıyorsa, bitki direk güneş ışığından başka bir yüksek bitki tarafından engelleniyormuş gibi hissedecektir, bu nedenle bitkinin uzamasına yardımcı olan bitki gölgeden kurtulmak için daha çok çalışacaktır. Ancak, daha fazla biyokütle (biyo kütle) olacağı anlamına gelmez.
2. 730 nm uzak kırmızı ışığın çiçeklenme indüksiyon etkisi
Bahçecilik uygulamalarında 730nm uzak kırmızı ışığın bir diğer önemli rolü ise, çiçek çiçeklerinin büyük bir değeri olan sadece mevsimlerin etkisine güvenmeksizin 660nm ve 730nm boyunca çiçeklenme döngüsünü kontrol edebilmesidir.
Işığa duyarlı pigmentin Pr'den Pfr'ye dönüşümü büyük ölçüde 660nm'nin (gün boyunca güneş ışığını temsil eden) koyu kırmızı ışığı ile indüklenirken, Pfr'nin Pr'ye dönüşümü genellikle geceleri doğal olarak meydana gelir ve aynı zamanda da Şekil 4'te gösterildiği gibi 730nm kırmızı ışık.
Genel olarak, ışığa duyarlı pigmentler tarafından kontrol edilen bitkilerin çiçeklerinin esas olarak Pfr / Pr oranına bağlı olduğuna inanılmaktadır, bu yüzden Pfr / Pr değerini uzak kırmızı ışığın 730 nm'si ile kontrol edebiliriz ve böylece çiçek döngüsünü daha kesin bir şekilde kontrol edebiliriz.
3. sabit ışık için LED bitkilerin Reçete
Led'ler bahçecilikte kullanılır ve bitki büyümesini yüzde 40'a kadar veya esnek bir floresansta artırabilir. Tek LED birbirinden bağımsız olduğundan, seradaki performansı kolayca kontrol edebilir.
LED'in kendi fotosentez foton akısı (PPF) çok etkilidir ve derin mavi (450 nm) ve uzak kırmızı (730nm) LED'in tipik PPF'si 2.3'tür. Mol / J, ultra kırmızı (660nm) LED tipik PPF fotoaktivite ile? Mol / J ve bu LED'in dalga boyu, yüksek verim elde edebilen ve enerji tüketimini önemli ölçüde azaltan klorofil a / b, karotenoid ve ışığa duyarlı pigment Pr / Pfr absorpsiyon spektrumu ile iyi bir uyum sağlar.
Ledler bitkinin yönünde ısı yaymazlar ve bitkiye zarar vermezler, üst, iç ve çok tabakalı ekimler için uygundurlar. R / FR oranı, kırmızı ışığın (660 nm) uzak kırmızı ışığa (730 nm) oranıdır. R / B oranı kırmızı ışığın (660 nm) mavi ışığa (450nm) oranıdır. R / FR oranı ve R / B oranı kontrolü ile, çeşitli bitkiler için optimal ışık reçetesi elde edilebilir.
