一, Биологическая основа спектрального контроля.
Растения реагируют на спектр, потому что их система световых рецепторов может различать разные типы света. Фотогенные пигменты (которые поглощают красный свет с длиной волны 660 нм и дальний красный свет с длиной волны 730 нм) определяют, когда цветут цветы; криптохром (который поглощает синий свет с длиной волны 420–480 нм) контролирует удлинение стебля и открытие устьиц; а фототаксис (который поглощает синий свет с длиной волны 450 нм) контролирует фототаксический рост. Растения могут правильно воспринимать световые сигналы из окружающей среды и изменять способ своего развития благодаря этой мульти-синергической системе рецепторов.
Эксперименты показали, что соотношение красного и синего света (R:B) существенно влияет на рост растений. При R:B=4:1 площадь листьев рассады томатов увеличилась на 22%, а количество сухого вещества - на 18%. При R:B=1:1 количество витамина С в листьях салата выросло на 15%. Это изменение связано с тем, что разные спектры по-разному влияют на синтез фотосинтетических пигментов, активность ферментов и уровень гормонов.
2. Изменения в спектральных требованиях на основных этапах роста.
1. Период прорастания семян: Морфогенез в основном проходил в синем свете.
Чтобы прорасти, семя должно прорваться через семенную кожуру и сформировать фундаментальные структуры органов. В этот момент синий свет (450–470 нм) включает криптохром, который заставляет клетки, составляющие эмбриональную ось, удлиняться, а семядоли – шире. Экспериментальные данные показывают, что обработка синим светом повышает всхожесть семян огурца на 12% и увеличивает длину эмбриональных корней на 25%. В то же время правильное количество дальнего красного света (730 нм) может смягчить семенную оболочку и в сочетании с синим светом ускорить прорастание.
2. Период роста с питанием: оптимизация соотношения красного-синего для метаболизма.
Основная работа на этом этапе — выращивание листьев и наращивание фотосинтетической способности. Красный свет (660 нм) улучшает работу фермента Рубиско, активируя светочувствительные пигменты, что делает фиксацию углерода более эффективной. Синий свет улучшает структуру хлоропластов и увеличивает количество фотосинтетических пигментов. Соотношение хлорофиллов a/b в листьях салата достигает наилучшего уровня при R: B=3:1, а эффективность преобразования световой энергии возрастает на 19%. Кроме того, даже если зеленый свет (520–560 нм) плохо поглощает, он может проникнуть сквозь крону и способствовать росту нижних листьев, что особенно полезно при плотной посадке.
3. Фаза роста для размножения: контроль урожайности по спектральному соотношению.
Спектральные требования для стимулирования цветения и развития плодов претерпевают качественную трансформацию. Красный свет останавливает выработку гена FLC, который помогает цветам цвести. Дальний красный свет (730 нм) может обратить этот эффект вспять и дать вам больше контроля над цветением цветов. При выращивании томатов добавление большего количества красного света (R: B=5:1) в период цветения может повысить завязываемость плодов на 28%. Добавление ультрафиолетового света (380–400 нм) в период увеличения плодов может активировать метаболический путь фенилпропаноидов, повысить содержание флавоноидов и улучшить вкус фруктов.
4. Период адаптации к невзгодам: стрессовое-защитное воздействие спектра
Spectra может помочь растениям выдерживать стресс, контролируя уровень гормонов в плохих условиях, например, когда жарко и темно. Терапия синим светом может снизить скорость транспирации листьев кукурузы и помочь им справиться с экстремальными температурами. Красный свет может вызвать накопление пролина в помидорах и улучшить их способность к осмотическому контролю. В условиях продолжительной влажности увеличение доли красного света в дополнительном искусственном освещении может снизить потери урожая огурцов с 45% до 18%.
3. Как использовать технологию спектрального управления в реальной жизни
1. Система динамического спектрального дозирования.
Современные заводы по производству светодиодов используют много-технологию управления, которая может самостоятельно менять спектр в зависимости от стадии роста. Например, цикл выращивания салата состоит из четырех этапов:
Стадия рассады: R: B=1:2, которая способствует росту корней.
Стадия лотоса: R: B=3:1, ускоряет рост листьев.
В период формирования шара R: B=4:1, который способствует накоплению продуктов фотосинтеза.
Перед сбором урожая: R: B=2:1+5% УФ, сделайте еду более полезной для вас
Эта технология сокращает время развития салата с 60 до 45 дней и снижает количество нитратов на 37%.
2. Фотопериод и спектр работают вместе, контролируя друг друга.
Растения длинного дня, такие как шпинат, могут заставить цветы цвести, когда день короткий, увеличивая время, в течение которого они подвергаются воздействию красного света. Растениям короткого дня, таким как хризантемы, необходимо добавлять дальний красный свет на стадии длинного дня, чтобы остановить формирование цветочных почек. Такая технология регулирования спектральной связи фотопериода позволяет выращивать хризантемы каждый год, что увеличивает годовой урожай в три раза.
3. Улучшение световой среды в вертикальном земледелии.
Когда вы выращиваете растения слоями, растения сверху блокируют попадание света на растения внизу. Используя иерархическую спектральную регулировку:
Верхний уровень: R: B=4:1+10 % зеленый свет, проходящий через слой навеса.
Средний уровень: R: B=3:1, рост сбалансирован.
Нижний уровень: R: B=2:1+20% дальнего красного света, чтобы он не был слишком длинным.
Этот план повышает урожайность салата на 22% и сокращает потребление энергии на 15%.
