Меню
В съвременното селско стопанство с контролирана среда прецизното регулиране на условията на осветление се е превърнало във важно средство за подобряване на качеството на реколтата и намаляване на натрупването на вредни вещества.
LED осветление, със своя регулируем спектър и енергийна ефективност, показа голям потенциал в областта на осветяването на растежа на растенията. Тази статия се фокусира върху изследването на това как качеството на LED светлината влияе върху растенията, особено върху съдържанието на нитрати в зеленчуковите култури.
Натрупването на нитрати в зеленчуците включва сложни физиологични процеси, включително абсорбцията и редуцирането на асимилацията на нитратен азот, процес, регулиран от условията на осветление.
Растенията редуцират нитратния азот до амоняк чрез действието на ключови ензими като нитратна редуктаза, която допълнително участва в синтеза и трансформацията на аминокиселините. Тези аминокиселини служат като субстрати за синтеза на протеини и въз основа на тази основа протеините претърпяват модификация, класификация, транспортиране и съхранение, като заедно съставляват основата на жизнените дейности на растенията.
Прекомерното натрупване не само влияе върху хранителната стойност на храната, но може също да представлява потенциална заплаха за човешкото здраве. Научните изследвания разкриха, че качеството на светлината при различни дължини на вълната има значителни регулаторни ефекти върху процесите на метаболизма на въглерод-азот в растенията, като червената и синята светлина са особено критични.
След това ще проучим как светодиодните източници на светлина с различни пропорции и дължини на вълните ефективно намаляват съдържанието на нитрати в зеленчуците чрез регулиране на активността на нитрат редуктазата, повлияване на абсорбцията и асимилацията на азот в растенията, както и натрупването на свързани въглехидрати и антиоксиданти.
Влиянието на качеството на светлината върху въглеродно-азотния метаболизъм на растенията се проявява на множество нива, при което различните дължини на вълната на светлината имат значителни регулаторни ефекти върху фотосинтеза, абсорбция, трансформация и използване на азот в растенията.
червена светлина (дължина на вълната приблизително в диапазона от 600-700 нанометра) подобрява растенията’ скорост на фотосинтеза.
Той се абсорбира ефективно от хлорофила и се превръща в химическа енергия, като по този начин насърчава усвояването на CO₂ по време на въглеродната фиксация и увеличава натрупването на въглехидрати в растителните тъкани.
Растенията, отглеждани в среда с червена светлина, обикновено имат по-високо съдържание на въглехидрати, което е полезно за растежа на растенията и натрупването на биомаса.
Синя светлина (дължина на вълната приблизително в диапазона 400-500 нанометра) има по-изразен ефект върху метаболизма на азота в растенията.
Той може пряко или косвено да повлияе на активността на ключови ензими като нитрат редуктаза, като по този начин насърчава редуцирането на нитратите до амоняк и увеличава наличието на източници на амоняк за растенията.
Синята светлина също така стимулира абсорбцията и асимилацията на азот в растенията, като подобрява метаболизма на азота в растенията и по този начин влияе върху синтеза на аминокиселини и протеини.
Комбинацията от червена и синя светлина може по-ефективно да регулира баланса въглерод-азот в растенията.
Червената светлина насърчава предимно натрупването на въглехидрати, докато синята светлина играе роля в метаболизма на азота.
Когато двете светлини действат заедно, те могат да регулират метаболитните пътища в растенията, осигурявайки по-рационално разпределение и използване на въглеродни и азотни ресурси, като по този начин повишават ефективността на растежа на растенията и качеството на продукта.
Синята светлина може индиректно да насърчи асимилацията и транспорта на азот чрез повлияване на интензивността на дишането на растенията, като например засилване на тъмното дишане на митохондриите и регулиране на ензимната активност в гликолизата и цикъла на трикарбоксилната киселина, като по този начин косвено насърчава активността на ензимите, свързани с азотния метаболизъм, като по този начин засяга усвояване и транспортиране на азот.
В експеримент, проведен от Qi Liandong et al. през 2007 г., използвайки цветни флуоресцентни лампи за осигуряване на източници на червена, синя и жълта светлина, бяха изследвани ефектите от различни качества на светлината върху добива на спанак и натрупването на нитрати.
Проучването показва, че в сравнение с бялата и жълтата светлина, въпреки че биомасата не е висока при третиране с червена светлина, тя благоприятства образуването и натрупването на сухо вещество и въглехидрати. Освен това може да намали съдържанието на нитрати.
В проучване, проведено от Urbonaviciute et al. през 2007 г., използвайки флуоресцентни лампи като контрола, бяха изследвани ефектите на различни състави на LED светлина върху растежа на марулята и съдържанието на нитрати. Тестваните композиции включват 92% LED червена светлина (640nm) + 8% близка ултравиолетова светлина, 86% LED червена светлина + 14% LED синя светлина и 90% LED червена светлина + 10% зелена светлина.
Третирането с 86% LED червена светлина + 14% LED синя светлина показва значително по-високо съдържание на захар в сравнение с другите две комбинации и контролната група. Въпреки това съдържанието на захар в другите две комбинации е значително по-ниско от това в контролната група.
Съдържанието на нитрати и при трите лечения е по-ниско от контролата с 15% до 20%. Червената светлина играе решаваща роля в стимулирането на нитрат редуктазата, докато комбинацията от червена и синя светлина подобрява абсорбцията и асимилацията на азот в растенията.
Чрез оптимизиране на качеството на светлината, съдържанието на нитрати може да бъде намалено с повече от 20%. Въпреки това, няма значителна разлика в съдържанието на нитрати между трите комбинации, което показва, че червената светлина може да играе основна роля за намаляване на нивата на нитрати.
Ефекти от различното качество на светлината върху качеството на марулята и усвояването на хранителни вещества
Качество на светлината | Съдържание на AsA (mg/kg) | Съдържание на нитрати (mg/kg) | Калций (mg/g) | Магнезий (mg/g) | Калий (mg/g) |
Бели луминесцентни лампи | 100.25а | 3500a | 8.42b | 3.61а | 74.7а |
Червен светодиод | 79.00b | 2350b | 8.37b | 3.69a | 75.77а |
Син светодиод | 93.25b | 3710a | 9.88a | 3.48a | 72.48a |
Червено + Синьо | 103.25а | 2174b | 8.36b | 3.72a | 78.32а |
Сравнявайки експерименталните данни, от графиката е видно, че третирането с LED червена светлина значително намалява съдържанието на AsA в тествания сорт маруля с насипни листа в сравнение с контролата. LED синя светлина и LED червено-синя светлина не повлияват съдържанието на AsA.
В сравнение с контролата, третирането с LED червена светлина значително намалява съдържанието на нитрати в тествания сорт маруля с рохка листа, докато LED синята светлина не повлиява съдържанието на нитрати в марулята.
Третирането с LED червена светлина също доведе до намаляване на съдържанието на калций в листата на тествания сорт в сравнение с контролата, въпреки че разликата не беше значителна.
Съдържанието на калций в листата на листната маруля достига своя максимум при третиране с LED синя светлина, значително по-високо от контролата, докато съдържанието на калций в листата на тествания сорт при третиране с LED червено-синя светлина не показва разлика в сравнение с контрол.
Различните качества на LED светлината нямат значителен ефект върху общото съдържание на магнезий и калий в листата.
Samuoliene и др. (2011) провеждат проучване за ефекта от LED допълнително осветление върху три сорта маруля, отглеждани под натриеви лампи с високо налягане (16-h) в оранжерия.
Три дни преди прибиране на реколтата, допълнителното осветление с 638nm 300umol/m2·s LED червена светлина за 16 часа значително намали съдържанието на нитрати в червената и светлозелената маруля съответно с 56,2% и 20,0%, но увеличи съдържанието на нитрати в бледозелената маруля с 6 пъти .
Допълнителното LED осветление повишава общото фенолно съдържание (52,7% и 14,5%) и капацитета за отстраняване на свободните радикали (2,7% и 16,4%) съответно в червената и бледозелената маруля, но намалява в зелената маруля. След третиране само съдържанието на AsA в червената маруля значително се повишава (63,3%).
В обобщение, изследването на въздействието на качеството на LED светлината върху съдържанието на нитрати в растенията предполага ясна аналогия: различните цветове на LED светлините действат като различни съставки в персонализиран план за хранене на растенията, всяка с уникално въздействие върху растежа и състава на хранителните вещества.
Интересното е, че правилната комбинация от червена и синя светлина прилича на внимателно изработена чиния, която може по-ефективно да накара растенията да намалят съдържанието на нитрати.
Въпреки това, когато става дума за задачата за намаляване на съдържанието на нитрати, изглежда, че червената светлина е водеща. Освен това различните качества на светлината имат различни ефекти върху други хранителни компоненти в растенията, като съдържанието на витамин С (аскорбинова киселина), калций, магнезий и калий.
Това показва, че изборът на качество на светлината наистина е технически въпрос, изискващ гъвкави настройки въз основа на специфичните нужди на инсталацията.
Въз основа на горните експериментални данни, влиянието на червената светлина върху антиоксидантния капацитет на марулята разкрива въздействието на качеството на светлината върху физиологичните метаболитни процеси на растенията.
Ефектът от добавянето на червена светлина обаче варира в зависимост от сорта, като чувствителността на всеки сорт към светлинната среда се определя от нивото на натрупване на антиоксидантни вещества в листата на марулята.
Що се отнася до прилагането на LED допълнително осветление, то е подобно на осигуряване на силова тренировка на растенията. Особено с добавка с червена светлина, може ефективно да намали съдържанието на нитрати в определени сортове маруля преди прибиране на реколтата, като същевременно повишава антиоксидантния капацитет.
Това обаче не се отнася за всички сортове, което показва, че растенията’ изискванията към светлинната среда варират в зависимост от техните характеристики.
Следователно като цяло използването на LED източници на светлина с различни светлинни качества ни позволява не само да регулираме съдържанието на нитрати в растенията, но и да подобрим общото качество и хранителното съдържание на растенията чрез оптимизиране на светлинната среда.
Това несъмнено предоставя на съвременното земеделие още един нов инструмент и нов подход към прецизното управление.
От персонализирано планиране на осветлението до персонализирани оферти и всичко между тях, нашият екип от експерти по градинарство е винаги готов да помогне.
Светодиодна ръкавица
Guzhen, Zhongshan, Гуангдонг, Китай
WhatsApp: +86 180 2409 6862
Имейл: info @ vantenled.com
Ние сме професионален производител на LED лампи за растения, ангажирани с използването на технология за подобряване на максималния потенциал на лампата, непрекъснато увеличаване на ползите за производителите и спестяване на енергия за планетата.
