Автор: Ямін Лі та Хоуген Лю, тощо, з коледжу садівництва, Південно -Китайський університет сільського господарства

Джерело статті: парникове садівництво

Типи споруд для садівництва в основному включають пластикові теплиці, сонячні оранжеревки, багатопрохідні теплиці та заводські заводи. Оскільки будівлі споруди певною мірою блокують природні джерела світла, недостатньо в приміщенні, що, в свою чергу, зменшує врожайність та якість. Тому додаткове світло відіграє незамінну роль у високоякісних та високопродуктивних культурах об'єкта, але він також став головним фактором збільшення споживання енергії та експлуатаційних витрат у об'єкті.

Протягом тривалого часу, джерела штучних світла, що використовуються в галузі садівництва об'єкта, в основному включають лампу натрію високого тиску, флуоресцентну лампу, металеву галогенну лампу, лампу розжарювання тощо. Видатні недоліки - це високе виробництво тепла, висока енергетична споживання та висока експлуатаційна вартість. Розробка викидного діода нового покоління (LED) дозволяє використовувати штучне джерело світла з низькою енергією в галузі садівництва об'єкта. Світлодіод має переваги високої ефективності перетворення фотоелектрики, потужності постійного струму, невеликого об'єму, тривалого життя, низького споживання енергії, фіксованої довжини хвилі, низького теплового випромінювання та захисту навколишнього середовища. Порівняно з лампою натрію високого тиску та флуоресцентною лампою, яка зазвичай використовується в даний час, світлодіод може не тільки регулювати кількість світла та якість (частка різного смугого світла) відповідно до потреб росту рослин та може опромінювати рослини на близькій відстані належної відстані До холодного світла, таким чином, кількість шарів вирощування та швидкості використання простору можна покращити, а функції економії енергії, захисту від навколишнього середовища та ефективного використання простору, які не можуть бути замінені традиційним джерелом світла, можуть бути реалізований.

Виходячи з цих переваг, LED успішно використовується при освітленні садівництва, основним дослідженням контрольованого середовища, культури рослинних тканин, саджанців рослинних заводів та аерокосмічної екосистеми. Останніми роками продуктивність світлодіодного освітлення покращується, ціна знижується, а всі види продуктів із конкретними довжиною хвилі розвиваються поступово, тому його застосування в галузі сільського господарства та біології буде більш широким.

У цій статті узагальнено дослідницький статус світлодіодів у галузі садівництва об'єкта, зосереджується на застосуванні світлодіодного додаткового світла у Фонді легкої біології, світлодіодних світильників на формуванні рослинних світлів, якості харчування та ефекту затримки старіння, будівництва та застосування Світлої формули, аналізу та перспективи сучасних проблем та перспектив світлодіодних додаткових світлових технологій.

Вплив додаткового світла світлодіода на зростання садівничих культур

Регулюючий вплив світла на ріст та розвиток рослин включає проростання насіння, подовження стебла, розвиток листя та кореня, фототропізм, синтез та розкладання хлорофілу та індукцію квітів. Елементи освітлювального середовища в об'єкті включають інтенсивність світла, світловий цикл та спектральний розподіл. Елементи можна регулювати завдяки добавці штучного світла без обмеження погодних умов.

В даний час у рослинах є щонайменше три типи фоторецепторів: фітохром (поглинання червоного світла та далекого червоного світла), криптохром (поглинання синього світла та поблизу ультрафіолетового світла) та УФ-А та УФ-В. Використання специфічного джерела світла довжини хвилі для опромінення культур може покращити фотосинтетичну ефективність рослин, прискорити морфогенез світла та сприяти росту та розвитку рослин. Червоне помаранчеве світло (610 ~ 720 нм) та синє фіолетове світло (400 ~ 510 нм) використовувались у фотосинтезі рослини. Використовуючи світлодіодну технологію, монохроматичне світло (наприклад, червоне світло з піком 660 нм, синє світло з піком 450 нм тощо) може бути випромінюється відповідно до найсильнішої смуги поглинання хлорофілу, а ширина спектральної домену становить лише ± 20 нм.

В даний час вважається, що червоно-помаранчеве світло значно прискорить розвиток рослин, сприятиме накопиченню сухої речовини, утворення цибулин, бульб, цибулин листя та інших рослинних органів, змушують рослини цвілити та приносити плоди раніше, і грати провідна роль у посиленні кольору рослин; Синє та фіолетове світло може контролювати фототропізм листя рослин, сприяти отвору стомах та руху хлоропластів, гальмувати подовження стебла, запобігти подовженню рослин, затримати цвітіння рослин та сприяти росту вегетативних органів; Поєднання червоних та синіх світлодіодів може компенсувати недостатнє світло одного кольору двох і утворювати спектральний пік поглинання, який в основному узгоджується з фотосинтезом та морфологією. Швидкість використання легкої енергії може досягати 80% до 90%, а ефект економії енергії є значним.

Оснащений світлодіодними додатковими вогнями в садівництві закладу може досягти дуже значного збільшення виробництва. Дослідження показали, що кількість фруктів, загальний вихід та вага кожного помідора черрі під додатковим світлом 300 мкмоль/(м² · с) світлодіодних смуг та світлодіодних труб протягом 12 годин (8: 00-20: 00) значно є збільшено. Додаткове світло світлодіодної смуги збільшилося на 42,67%, 66,89% та 16,97% відповідно, а додаткове світло світлодіодної трубки збільшилося на 48,91%, 94,86% та 30,86% відповідно. Світло світлодіодного доповнення світлодіодного світильного світильника протягом усього періоду росту [відношення червоного та синього світла - 3: 2, а інтенсивність світла становить 300 мкмоль/(м² · с)] може значно підвищити якість одномісних фруктів і вихід на одиницю площі чіхви та баклажанів. Chikuquan збільшився на 5,3% та 15,6%, а баклажани збільшилися на 7,6% та 7,8%. Через якість світлодіодного світла та його інтенсивність та тривалість всього періоду росту, цикл росту рослин може бути скорочений, комерційна врожайність, якість харчування та морфологічна цінність сільськогосподарських продуктів можуть бути покращені, а високоефективність, енергетична економія та Розумне виробництво спортивних садівничих культур може бути реалізовано.

Застосування світлодіодної добавки у вирощуванні овочевих саджань

Регулювання морфології та розвитку рослин за допомогою світлодіодного джерела світла є важливою технологією у галузі вирощування парникових. Більш високі рослини можуть відчувати та отримувати світлові сигнали через фоторецепторні системи, такі як фітохром, криптохром та фоторецептор, і проводити морфологічні зміни через внутрішньоклітинні месенджери для регулювання рослинних тканин та органів. Фотоморфогенез означає, що рослини покладаються на світло для контролю диференціації клітин, структурних та функціональних змін, а також на утворення тканин та органів, включаючи вплив на проростання деяких насіння, сприяння апікальному домінуванню, гальмуванні бічного росту бутона, подовження стебла стебла , і тропізм.

Вирощування рослинних саджань є важливою частиною сільського господарства закладу. Безперервна дощова погода спричинить недостатню кількість світла в об'єкті, а розсада схильна до подовження, що вплине на ріст овочів, диференціацію квітів та розвиток фруктів, а в кінцевому рахунку вплине на їх урожай та якість. У виробництві деякі регулятори росту рослин, такі як гіберелін, ауксин, паклобутразол та Chlormequat, використовуються для регулювання росту розсади. Однак необгрунтоване використання регуляторів росту рослин може легко забруднювати навколишнє середовище овочів та споруд, здоров'я людини є несприятливим.

Світлодіодне додаткове світло має безліч унікальних переваг додаткового світла, і це можливий спосіб використання світлодіодного додаткового світла для підняття розсади. У світлодіодному світлі [25 ± 5 мкмоль/(м² · с)] експеримент, проведений за умови низького світла [0 ~ 35 мкмоль/(м² · с)], було встановлено, що зелене світло сприяє подовженню та росту Саджанці огірків. Червоне світло і синє світло гальмують ріст розсади. Порівняно з природним слабким світлом, сильний індекс розсади розсади, доповнений червоним та синім світлом, збільшився на 151,26% та 237,98% відповідно. Порівняно з монохроматичною якістю світла, індекс сильних саджанців, що містять червоні та сині компоненти під обробкою сполучного світла Світла, збільшилося на 304,46%.

Додавання червоного світла до саджанців огірків може збільшити кількість справжніх листків, площі листя, висоти рослини, діаметром стебла, сухою та свіжою якістю, індексом сильних саджань, життєздатності кореня, активності SOD та вмісту розчинного білка в саджанці огірків. Доповнення УФ-В може збільшити вміст хлорофілу А, хлорофілу В та каротиноїдів у листях розсади огірків. Порівняно з природним світлом, доповнення червоного та синього світлодіодного світла може значно збільшити площу листя, якість сухої речовини та сильний індекс розсади томатних саджанців. Доповнення світлодіодного червоного світла та зеленого світла значно збільшує висоту та товщину стебла томатних саджанців. Світлодіодне світлодіодне світлодіоне лікування може значно збільшити біомасу огірків та розсади томатів, а свіжа і суха маса розсади збільшується зі збільшенням інтенсивності світла зеленого світла, тоді Всі розсади слідкують за світлом добавки зеленого світла. Збільшення міцності збільшується. Поєднання світлодіодного червоного та синього світла може збільшити товщину стебла, площу листя, суху масу всієї рослини, корінь до співвідношення зйомки та сильний індекс розсади баклажанів. Порівняно з білим світлом, світлодіодне червоне світло може збільшити біомасу саджанців капусти та сприяти росту подовження та розширення листя саджанців капустяної капусти. Світлодіодне синє світло сприяє товстій росту, накопиченню сухої речовини та сильного індексу розсади саджанців капусти та робить саджанці капустями карликами. Вищезазначені результати показують, що переваги овочевих саджанців, оброблених технологіями регулювання світла, дуже очевидні.

Вплив світлодіодного додаткового світла на харчові якості фруктів та овочів

Білок, цукор, органічна кислота та вітамін, що містяться в фруктах та овочах, - це харчові матеріали, корисні для здоров'я людини. Якість світла може впливати на вміст ВК у рослин, регулюючи активність синтезу ВК та розкладаючи фермент, і він може регулювати метаболізм білка та накопичення вуглеводів у садівничих рослинах. Червоне світло сприяє накопиченню вуглеводів, обробка синього світла корисна для утворення білка, тоді як комбінація червоного та синього світла може покращити якість харчових умов рослин значно вища, ніж у монохроматичного світла.

Додавання червоного або синього світлодіодного світла може зменшити вміст нітратів у салаті, додавання синього або зеленого світлодіодного світла може сприяти накопиченню розчинного цукру в салаті, а додавання інфрачервоного світлодіодного світла сприяє накопиченню ВК у салаті. Результати показали, що доповнення синього світла може покращити вміст ВК та розчинний вміст білка в поміді; Червоне світло і червоно -синє комбіноване світло може сприяти вмісту цукру та кислоти в томатних плодів, а співвідношення цукру до кислоти було найвищим під червоним синім комбінованим світлом; Червоний блакитний комбінований світло може покращити вміст ВК в огіркових фруктах.

Феноли, флавоноїди, антоціани та інші речовини в фруктах та овочах не тільки мають важливий вплив на колір, аромат та товарний значення фруктів та овочів, але й мають природну антиоксидантну активність, і можуть ефективно гальмувати або усунути вільні радикали в організмі людини.

Використання світлодіодного синього світла для доповнення світла може значно збільшити вміст антоціаніну в шкірі баклажанів на 73,6%, використовуючи світлодіодне червоне світло та комбінація червоного та синього світла, може збільшити вміст флавоноїдів та загальних фенолів. Синє світло може сприяти накопиченню лікопену, флавоноїдів та антоціанів у томатних фруктах. Поєднання червоного та синього світла певною мірою сприяє виробництву антоціанів, але гальмує синтез флавоноїдів. Порівняно з обробкою білого світла, обробка червоного світла може значно збільшити вміст антоціаніну у пагонах салату, але обробка синього світла має найнижчий вміст антоціаніну. Загальний вміст фенолу зеленого листя, фіолетового листя та салату червоного листя був вище під білим світлом, червоно-синьою обробкою світла та синього світла, але він був найнижчим при обробці червоного світла. Доповнення світлодіодного ультрафіолетового світла або апельсинового світла може збільшити вміст фенольних сполук у листках салату, тоді як доповнення зеленого світла може збільшити вміст антоціанів. Тому використання світлодіодного вирощування є ефективним способом регулювання харчової якості фруктів та овочів у вирощуванні садівництва.

Вплив світлодіодного додаткового світла на проти старіння рослин

Деградація хлорофілу, швидка втрата білка та гідроліз РНК під час старіння рослини в основному проявляються як старіння листя. Хлоропласти дуже чутливі до змін зовнішнього світла, особливо впливають на якість світла. Червоне світло, синє світло і червоно-синє комбіноване світло сприятливі для морфогенезу хлоропластів, синє світло сприятливе для накопичення крохмальних зерен у хлоропластах, а червоне світло і далеке світло негативно впливають на розвиток хлоропластів. Поєднання синього світла та червоного та синього світла може сприяти синтезу хлорофілу в листях розсади огірків, а поєднання червоного та синього світла також може затримати ослаблення вмісту хлорофілу листя на пізній стадії. Цей ефект є більш очевидним із зменшенням співвідношення червоного світла та збільшенням співвідношення синього світла. Вміст хлорофілу в листках розсади огірків під світлодіодним та синім комбінованим очищеним до обробки світла був значно вищим, ніж під час флуоресцентного контролю світла та монохроматичних процедур червоного та синього світла. Світлодіодне блакитне світло може значно збільшити значення A/B хлорофілу саду Вутакай та зеленого часнику.

Під час старіння є цитокініни (CTK), ауксин (IAA), зміни вмісту абсцинової кислоти (ABA) та різноманітні зміни активності ферменту. На вміст рослинних гормонів легко впливають світлове середовище. Різні якості світла мають різний регуляторний вплив на рослинні гормони, а початкові етапи шляху передачі світла сигналу включають цитокініни.

CTK сприяє розширенню клітин листя, посилює фотосинтез листя, при цьому пригнічуючи активність рибонуклеази, дезоксирибонуклеазу та протеазу, і затримує деградацію нуклеїнових кислот, білків та хлорофілу, тому він може значно затримати старіння листя. Існує взаємодія між регуляцією розвитку світла та CTK, і світло може стимулювати підвищення рівня ендогенного цитокініну. Коли рослинні тканини перебувають у стані старіння, їх вміст ендогенного цитокініну зменшується.

IAA в основному сконцентрується в частинах енергійного зростання, і вмісту в тканинах або органах старіння є дуже мало. Фіолетове світло може підвищити активність індольної оцтової кислоти оксидази, а низький рівень IAA може гальмувати подовження та ріст рослин.

ABA в основному утворюється в тканинах старших листів, зрілих плодах, насіннях, стеблах, коріннях та інших частинах. Вміст ABA в огіркові та капусті під поєднанням червоного та синього світла нижчий, ніж у білого світла та синього світла.

Пероксидаза (POD), супероксиддисмутаза (SOD), аскорбат-пероксидаза (APX), каталаза (CAT) є більш важливими та легкими захисними ферментами у рослинах. Якщо рослини старіють, активність цих ферментів швидко зменшиться.

Різні якості світла мають суттєвий вплив на активність антиоксидантних ферментів рослин. Після 9 днів лікування червоного світла активність APX розсади зґвалтування значно зросла, а активність стручка знизилася. Активність стручка помідорів після 15 днів червоного світла та синього світла була вищою, ніж у білого світла на 20,9% та 11,7% відповідно. Після 20 днів лікування зеленого світла активність стручка помідорів була найнижчою, лише 55,4% білого світла. Доповнення 4 -го синього світла може значно збільшити вміст білка, що розчинний, акція ферменту, дерна, SOD, APX та кота в огірках листя на стадії розсади. Крім того, активність SOD та APX поступово зменшується з подовженням світла. Активність SOD та APX при синьому світлі та червоному світлі повільно зменшується, але завжди вища, ніж у білого світла. Опромінення червоного світла значно знизило активність пероксидази та пероксидази IAA листя томатів та пероксидази IAA листя баклажанів, але спричинило значну активність пероксидази листя бакплантів. Отже, прийняття розумної стратегії додаткової світла світлодіод може ефективно затримати старіння культурних культур споруди та покращити врожайність та якість.

Будівництво та застосування формули світлодіодного світла

На зростання та розвиток рослин суттєво впливають якість світла та різні його співвідношення складу. Світла формула в основному включає кілька елементів, таких як співвідношення якості світла, інтенсивність світла та час світла. Оскільки різні рослини мають різні вимоги до світла та різних етапів росту та розвитку, найкраща комбінація якості світла, інтенсивності світла та часу доповнення світла необхідна для оброблюваних культур.

 ◆Співвідношення спектру світла

Порівняно з білим світлом та поодиноким червоним та синім світлом, поєднання світлодіодного червоного та синього світла має всебічну перевагу щодо зростання та розвитку огіркових та капустяних саджанців.

Коли співвідношення червоного та синього світла становить 8: 2, товщина стовбура рослини, висота рослин, суха маса рослин, свіжа вага, сильний індекс розсади тощо значно збільшується, а також корисно утворенню матриці хлоропластів та Базальна ламела та вихід асиміляції.

Використання комбінації червоної, зеленої та синьої якості для паростків червоної квасолі сприятливо для його накопичення сухої речовини, а зелене світло може сприяти накопиченню сухої речовини паростків червоної квасолі. Зростання є найбільш очевидним, коли співвідношення червоного, зеленого та синього світла становить 6: 2: 1. Червона квасоля проростка для саджанців овочевого гіпокотил -подовження було найкращим у співвідношенні червоного та синього світла 8: 1, а ельфція з паростів червоної квасолі, очевидно, гальмувалася під коефіцієнтом червоного та синього світла 6: 3, але розчинний білок Вміст був найвищим.

Коли співвідношення червоного та синього світла становить 8: 1 для саджанців Loofah, сильний індекс розсади та розчинний вміст цукру в саджанцях Loofah є найвищими. При використанні якості світла з співвідношенням червоного та синього світла 6: 3, вміст хлорофілу, співвідношення A/B хлорофілу та вміст розчинного білка в саджанці Loofah були найвищими.

Використовуючи співвідношення 3: 1 червоного та синього світла до селери, воно може ефективно сприяти збільшенню висоти рослини селери, довжини черешка, числа листя, якості сухої речовини, вмісту ВК, вмісту розчинного білка та розчинного вмісту цукру. При вирощуванні томатів збільшення частки світлодіодного синього світла сприяє утворенню лікопену, вільних амінокислот та флавоноїдів, і збільшення частки червоного світла сприяє утворенню титратних кислот. Коли світло з співвідношенням червоного та синього світла до листя салату становить 8: 1, воно сприятливе для накопичення каротиноїдів і ефективно зменшує вміст нітратів і збільшує вміст ВК.

 ◆Інтенсивність світла

Рослини, що ростуть під слабким світлом, більш сприйнятливі до фотоінгібіції, ніж під сильним світлом. Чиста фотосинтетична швидкість розсади томатів збільшується зі збільшенням інтенсивності світла [50, 150, 200, 300, 450, 550 мкмоль/(м² · с)], що демонструє тенденцію спочатку збільшення, а потім зменшення, і при 300 мкмоль/(м² · S), щоб досягти максимуму. Висота рослини, площа листя, вміст води та вміст салату в салаті значно збільшилися менше ніж 150 мкмоль/(м² · с) очищення інтенсивності світла. Під 200 мкмоль/(м² · с) лікування інтенсивності світла свіжа вага, загальна вага та вміст вільної амінокислоти значно збільшувались, а під час лікування інтенсивності світла 300 мкмоль/(м² · с), площа листя, вміст води , хлорофіл А, хлорофіл A+B та каротиноїди салату були зменшені. Порівняно з темрявою, зі збільшенням інтенсивності світлодіодного розвитку [3, 9, 15 мкмоль/(м² · с)], вміст хлорофілу А, хлорофіл В та хлорофіл A+B проростки чорної квасолі значно збільшилися. Вміст ВК є найвищим при 3 мкмоль/(м² · с), а розчинний білок, розчинний вміст цукру та сахарози - найвищий при 9 мкмоль/(м² · с). У тих же температурних умовах із збільшенням інтенсивності світла [(2 ~ 2,5) LX × 103 LX, (4 ~ 4,5) LX × 103 LX, (6 ~ 6,5) LX × 103 LX], час розсади перцю розсади скорочується, вміст розчинного цукру збільшувався, але вміст хлорофілу А та каротиноїдів поступово зменшувався.

 ◆Світлий час

Правильне продовження часу світла може певною мірою полегшити стрес з низьким освітленням, спричиненим недостатньою інтенсивністю світла, допомогти накопичити фотосинтетичні продукти садівничих культур та досягти впливу збільшення врожаю та покращення якості. Вміст ВК у паростках показав поступово зростаючу тенденцію з продовженням часу світла (0, 4, 8, 12, 16, 20 год/добу), тоді як вміст вільної амінокислоти, дернові та котячі активність показали тенденцію зменшення. З подовженням світлого часу (12, 15, 18 год) свіжа вага китайських капусти значно зросла. Вміст ВК у листках і стеблах китайської капусти був найвищим на 15 та 12 год відповідно. Вміст розчинного білка в листках китайської капусти поступово зменшувався, але стебла були найвищими після 15 год. Розчинний вміст цукру в китайській капустяній листя поступово збільшувався, тоді як стебла були найвищими за 12 год. Коли співвідношення червоного та синього світла становить 1: 2, порівняно з 12 -годинним часом світлом, 20 год обробки світла зменшує відносний вміст загальних фенолів та флавоноїдів у салаті зеленого листя, але коли співвідношення червоного та синього світла становить 2: 1, Лікування світла 20 год значно збільшило відносний вміст загальних фенолів та флавоноїдів у салаті зеленого листя.

З вищезазначеного видно, що різні формули світла мають різний вплив на фотосинтез, фотоморфогенез та метаболізм вуглецю та азоту різних типів сільськогосподарських культур. Як отримати найкращу формулу світла, конфігурація джерела світла та формулювання інтелектуальних стратегій управління вимагає видів рослин як вихідної точки, і відповідні корективи повинні здійснюватися відповідно до товарних потреб садівничих культур, виробничих цілей, виробничих факторів тощо, Для досягнення мети інтелектуального контролю над світлим середовищем та високоякісними та високопродуктивними садівнистими культурами в енергозберігаючих умовах.

Існуючі проблеми та перспективи

Значна перевага світлодіодного світла полягає в тому, що він може внести інтелектуальні поєднання відповідно до спектру попиту фотосинтетичних характеристик, морфології, якості та виходу різних рослин. Різні типи культур та різні періоди росту однієї врожаю мають різні вимоги до якості світла, інтенсивності світла та фотоперіод. Це вимагає подальшого розвитку та вдосконалення досліджень світла формули, щоб утворити величезну базу даних формул світла. У поєднанні з дослідженнями та розробкою професійних ламп можна реалізувати максимальну цінність світлодіодних додаткових світильників у сільськогосподарських додатках, щоб краще заощадити енергію, підвищити ефективність виробництва та економічні вигоди. Застосування світлодіодного вирощування в садівництві закладу показало енергійну життєву силу, але ціна світлодіодного освітлювального обладнання або пристроїв відносно висока, а одноразові інвестиції великі. Вимоги до освітлення до складу різних сільськогосподарських культур при різних умовах навколишнього середовища не зрозумілі, спектр доповнення, нерозумна інтенсивність та час зростання світла неминуче спричинить різні проблеми у застосуванні промисловості освітлення.

Однак із просуванням та вдосконаленням технологій та зменшенням виробничих витрат світлодіодного світла світлодіодне світлодіодне додаткове освітлення буде більш широко використовуватися в садівництві об'єкта. У той же час, розвиток та прогрес системи світлодіодних додаткових технологій та поєднання нової енергії дозволять швидкому розвитку сільського господарства, сімейного сільського господарства, міського сільського господарства та космічного сільського господарства для задоволення попиту людей на садівничі культури в спеціальних умовах.