Meny
I modernt jordbruk med kontrollerad miljö har exakt reglering av ljusförhållanden blivit ett viktigt medel för att förbättra grödans kvalitet och minska ansamlingen av skadliga ämnen.
Led ljus, med sitt inställbara spektrum och energieffektivitet, har visat stor potential inom området för växttillväxtbelysning. Den här artikeln fokuserar på att utforska hur LED-ljuskvaliteten påverkar växter, särskilt nitrathalten i grönsaksgrödor.
Ansamlingen av nitrat i grönsaker involverar komplexa fysiologiska processer, inklusive absorption och reduktionsassimilering av nitratkväve, en process som regleras av ljusförhållanden.
Växter reducerar nitratkväve till ammoniak genom verkan av nyckelenzymer som nitratreduktas, som ytterligare deltar i aminosyrasyntes och omvandling. Dessa aminosyror fungerar som substrat för proteinsyntes, och baserat på denna grund genomgår proteiner modifiering, klassificering, transport och lagring, vilket tillsammans utgör grunden för växtlivsaktiviteter.
Överdriven ackumulering påverkar inte bara matens näringsvärde utan kan också utgöra potentiella hot mot människors hälsa. Vetenskaplig forskning har visat att ljuskvalitet vid olika våglängder har betydande reglerande effekter på växternas kol-kvävemetabolismprocesser, där rött och blått ljus är särskilt kritiska.
Därefter kommer vi att utforska hur LED-ljuskällor med olika proportioner och våglängder effektivt minskar nitrathalten i grönsaker genom att justera nitratreduktasaktivitet, påverka kväveabsorption och assimilering i växter, samt ackumulering av relaterade kolhydrater och antioxidanter.
Inverkan av ljuskvalitet på växternas kol-kvävemetabolism manifesterar sig på flera nivåer, där olika våglängder av ljus har betydande reglerande effekter på fotosynteskväveabsorption, omvandling och användning i växter.
rött ljus (våglängd ungefär i intervallet 600-700 nanometer) förbättrar växter’ fotosynteshastighet.
Det absorberas effektivt av klorofyll och omvandlas till kemisk energi, vilket främjar assimileringen av CO₂ under kolfixering och ökar ackumuleringen av kolhydrater i växtvävnader.
Växter som odlas i en miljö med rött ljus har vanligtvis högre kolhydratinnehåll, vilket är fördelaktigt för växttillväxt och biomassaackumulering.
Blåljus (våglängd ungefär i intervallet 400-500 nanometer) har en mer uttalad effekt på växternas kvävemetabolism.
Det kan direkt eller indirekt påverka aktiviteten hos nyckelenzymer som nitratreduktas, och därigenom främja reduktionen av nitrat till ammoniak och öka tillgången på ammoniakkällor för växter.
Blått ljus stimulerar också kväveabsorption och assimilering i växter, vilket förbättrar växternas kvävemetabolism och påverkar därigenom syntesen av aminosyror och proteiner.
Kombinationen av rött och blått ljus kan mer effektivt reglera kol-kvävebalansen i växter.
Rött ljus främjar i första hand ansamlingen av kolhydrater, medan blått ljus spelar en roll i kväveomsättningen.
När båda lamporna agerar tillsammans kan de reglera metaboliska vägar inom växter, vilket säkerställer en mer rationell allokering och utnyttjande av kol- och kväveresurser, och därigenom förbättra växternas tillväxteffektivitet och produktkvalitet.
Blått ljus kan indirekt främja kväveassimilering och transport genom att påverka intensiteten av växtrespiration, såsom att förbättra mitokondriell mörk andning och justera enzymaktiviteten i glykolys och trikarboxylsyracykeln, och därigenom indirekt främja aktiviteten hos kvävemetabolismrelaterade enzymer, vilket påverkar kväveassimilering och transport.
I ett experiment utfört av Qi Liandong et al. 2007 studerades effekterna av olika ljuskvaliteter på spenatutbytet och nitratackumulering med hjälp av färgade lysrör för att ge röda, blå och gula ljuskällor.
Studien visade att, jämfört med vitt och gult ljus, även om biomassan inte var hög under behandling med rött ljus, gynnade den bildning och ackumulering av torrsubstans och kolhydrater. Dessutom kan det minska nitrathalten.
I en studie utförd av Urbonaviciute et al. 2007, med lysrör som kontroll, undersöktes effekterna av olika LED-ljussammansättningar på sallads tillväxt och nitrathalt. De testade kompositionerna inkluderade 92% LED-rött ljus (640nm) + 8% nära-ultraviolett ljus, 86% LED-rött ljus + 14% LED-blått ljus och 90% LED-rött ljus + 10% grönt ljus.
Behandlingen med 86% LED rött ljus + 14% LED blått ljus visade signifikant högre sockerhalt jämfört med de andra två kombinationerna och kontrollgruppen. Sockerhalten i de andra två kombinationerna var dock signifikant lägre än i kontrollgruppen.
Nitrathalten i alla tre behandlingarna var lägre än kontrollen med 15 % till 20 %. Rött ljus spelar en avgörande roll för att stimulera nitratreduktas, medan kombinationen av rött och blått ljus förbättrar kväveabsorption och assimilering i växter.
Genom optimering av ljuskvaliteten kan nitrathalten minskas med mer än 20 %. Det fanns dock ingen signifikant skillnad i nitrathalt mellan de tre kombinationerna, vilket tyder på att rött ljus kan spela den primära rollen för att minska nitratnivåerna.
Effekter av olika ljuskvaliteter på salladskvalitet och näringsupptag
Ljuskvalitet | AsA-innehåll (mg/kg) | Nitratinnehåll (mg/kg) | Kalcium (mg/g) | Magnesium (mg/g) | Kalium (mg/g) |
Vita lysrör | 100,25a | 3500a | 8.42b | 3,61a | 74,7a |
Röd LED | 79.00b | 2350b | 8,37b | 3,69a | 75,77a |
Blå LED | 93,25b | 3710a | 9,88a | 3,48a | 72,48a |
Röd + Blå | 103,25a | 2174b | 8,36b | 3,72a | 78,32a |
Om man jämför de experimentella data, är det uppenbart från grafen att LED-rött ljusbehandling signifikant minskade AsA-halten i den testade lösbladssallatsorten jämfört med kontrollen. LED-blått ljus och LED-röd-blått ljus påverkade inte AsA-innehållet.
I jämförelse med kontrollen minskade LED-rött ljusbehandling signifikant nitrathalten i den testade lösbladssallatsorten, medan blått LED-ljus inte påverkade nitrathalten i sallad.
LED-rött ljusbehandling ledde också till en minskning av kalciumhalten i bladen på den testade sorten jämfört med kontrollen, även om skillnaden inte var signifikant.
Kalciumhalten i bladen på lösbladssallat nådde sitt maximum under LED-blåttljusbehandling, betydligt högre än kontrollen, medan kalciumhalten i bladen av den testade sorten under LED-röd-blåttljusbehandling inte visade någon skillnad jämfört med kontrollera.
Olika LED-ljuskvaliteter hade ingen signifikant effekt på den totala magnesium- och kaliumhalten i bladen.
Samuoliene et al. (2011) genomförde en studie om effekten av LED-tilläggsbelysning på tre salladssorter odlade under högtrycksnatriumlampor (16-h) i ett växthus.
Tre dagar före skörd minskade tilläggsbelysning med 638nm 300umol/m2·s LED-rött ljus under 16 timmar signifikant nitrathalten i röd och ljusgrön sallad med 56,2 % respektive 20,0 %, men ökade nitrathalten i ljusgrön sallad med 6 gånger .
LED kompletterande belysning ökade den totala fenolhalten (52,7 % och 14,5 %) och kapaciteten för att avlägsna fria radikaler (2,7 % och 16,4 %) i röd respektive ljusgrön sallad, men minskade i grön sallad. Efter behandling ökade endast AsA-halten i röd sallad signifikant (63,3%).
Sammanfattningsvis föreslår forskningen om inverkan av LED-ljuskvalitet på växtnitratinnehåll en enkel analogi: olika färger av LED-lampor fungerar som olika ingredienser i en anpassad näringsmålsplan för växter, var och en med unika effekter på tillväxt och näringssammansättning.
Intressant nog liknar den rätta kombinationen av rött och blått ljus en noggrant tillverkad maträtt, som mer effektivt kan få växter att minska nitrathalten.
Men när det kommer till uppgiften att minska nitrathalten verkar det som att rött ljus tar täten. Dessutom har olika ljuskvaliteter distinkta effekter på andra näringskomponenter i växter, såsom vitamin C (askorbinsyra), kalcium, magnesium och kaliumhalt.
Detta indikerar att valet av ljuskvalitet verkligen är en teknisk fråga som kräver flexibla justeringar utifrån anläggningens specifika behov.
Baserat på ovanstående experimentella data avslöjar påverkan av rött ljus på sallats antioxidantkapacitet effekten av ljuskvalitet på växtfysiologiska metaboliska processer.
Effekten av tillskott av rött ljus varierar dock beroende på sorten, där varje sorts känslighet för ljusmiljön bestäms av ackumuleringsnivån av antioxidantämnen i salladsblad.
När det gäller tillämpningen av LED-tilläggsbelysning, är det besläktat med att förse växter med styrketräning. Speciellt med tillskott av rött ljus kan det effektivt minska nitrathalten i vissa salladssorter före skörd samtidigt som antioxidantkapaciteten förbättras.
Detta gäller dock inte alla sorter, vilket indikerar att växter’ kraven på ljusmiljön varierar beroende på deras egenskaper.
Därför, totalt sett, tillåter användningen av LED-ljuskällor med olika ljuskvaliteter oss inte bara att reglera nitrathalten i växter utan också att förbättra växternas övergripande kvalitet och näringsinnehåll genom att optimera ljusmiljön.
Detta förser utan tvekan det moderna jordbruket med ytterligare ett nytt verktyg och ett nytt tillvägagångssätt för precisionshantering.
Från anpassad ljusplanering, till skräddarsydda offerter och allt däremellan, vårt team av trädgårdsexperter är alltid redo att hjälpa till.
Vanten LED
Guzhen, Zhongshan, Guangdong, Kina
WhatsApp: +86 180 2409 6862
E-post: info @ vantenled.com
Vi är en professionell tillverkare av LED-växtljus, som har åtagit sig att använda teknik för att förbättra lampans maximala potential, kontinuerligt maximera fördelarna för odlare och spara energi för planeten.
