Меню
У сучасному сільському господарстві з контрольованим середовищем точне регулювання умов освітлення стало важливим засобом покращення якості врожаю та зменшення накопичення шкідливих речовин.
світлодіодне освітлення, завдяки регульованому спектру та енергоефективності, продемонстрував великий потенціал у сфері освітлення росту рослин. Ця стаття присвячена дослідженню того, як якість світлодіодного світла впливає на рослини, зокрема на вміст нітратів в овочевих культурах.
Накопичення нітратів в овочах включає складні фізіологічні процеси, включаючи поглинання та відновне засвоєння нітратного азоту, процес, що регулюється умовами освітлення.
Рослини відновлюють нітратний азот до аміаку під дією ключових ферментів, таких як нітратредуктаза, яка додатково бере участь у синтезі та перетворенні амінокислот. Ці амінокислоти служать субстратами для синтезу білка, і на основі цього білки зазнають модифікації, класифікації, транспортування та зберігання, разом становлячи основу життєдіяльності рослин.
Надмірне накопичення не тільки впливає на поживну цінність їжі, але й може становити потенційну загрозу здоров’ю людини. Наукові дослідження показали, що якість світла на різних довжинах хвиль має значний регулюючий вплив на процеси метаболізму вуглецю та азоту в рослинах, причому червоне та синє світло є особливо критичними.
Далі ми дослідимо, як світлодіодні джерела світла різних пропорцій і довжин хвиль ефективно знижують вміст нітратів в овочах, регулюючи активність нітратредуктази, впливаючи на поглинання й асиміляцію азоту в рослинах, а також на накопичення відповідних вуглеводів і антиоксидантів.
Вплив якості світла на вуглецево-азотний метаболізм рослин проявляється на багатьох рівнях, де різні довжини хвилі світла мають значний регуляторний вплив на фотосинтез, поглинання, перетворення та використання азоту в рослинах.
червоне світло (довжина хвилі приблизно в діапазоні 600-700 нанометрів) посилює рослини’ швидкість фотосинтезу.
Він ефективно поглинається хлорофілом і перетворюється в хімічну енергію, тим самим сприяючи засвоєнню CO₂ під час фіксації вуглецю та збільшуючи накопичення вуглеводів у тканинах рослин.
Рослини, вирощені в середовищі червоного світла, зазвичай мають більший вміст вуглеводів, що корисно для росту рослин і накопичення біомаси.
Синє світло (довжина хвилі приблизно в діапазоні 400-500 нанометрів) більш виражено впливає на азотистий обмін рослин.
Він може прямо чи опосередковано впливати на активність ключових ферментів, таких як нітратредуктаза, тим самим сприяючи відновленню нітратів до аміаку та збільшуючи доступність джерел аміаку для рослин.
Блакитне світло також стимулює поглинання та асиміляцію азоту в рослинах, покращуючи метаболізм азоту в рослинах і, таким чином, впливаючи на синтез амінокислот і білків.
Поєднання червоного і синього світла може більш ефективно регулювати баланс вуглецю і азоту в рослинах.
Червоне світло в першу чергу сприяє накопиченню вуглеводів, тоді як синє світло відіграє роль в метаболізмі азоту.
Коли обидва джерела світла діють разом, вони можуть регулювати метаболічні процеси в рослинах, забезпечуючи більш раціональний розподіл і використання вуглецевих і азотних ресурсів, тим самим підвищуючи ефективність росту рослин і якість продукції.
Синє світло може опосередковано сприяти асиміляції та транспортуванню азоту, впливаючи на інтенсивність дихання рослин, наприклад посилюючи темне дихання мітохондрій і регулюючи активність ферментів у гліколізі та циклі трикарбонових кислот, тим самим опосередковано сприяючи активності ферментів, пов’язаних з метаболізмом азоту, впливаючи таким чином на засвоєння і транспортування азоту.
В експерименті, проведеному Qi Liandong та ін. у 2007 році, використовуючи кольорові люмінесцентні лампи для забезпечення джерел червоного, синього та жовтого світла, було вивчено вплив різної якості світла на врожайність шпинату та накопичення нітратів.
Дослідження показало, що порівняно з білим і жовтим світлом, хоча біомаса не була високою під час обробки червоним світлом, воно сприяло утворенню та накопиченню сухої речовини та вуглеводів. Крім того, це може знизити вміст нітратів.
У дослідженні, проведеному Urbonaviciute et al. у 2007 році з використанням люмінесцентних ламп як контролю було досліджено вплив різних композицій світлодіодного світла на ріст салату та вміст нітратів. Перевірені композиції включали 92% світлодіодного червоного світла (640 нм) + 8% ближнього ультрафіолетового світла, 86% світлодіодного червоного світла + 14% світлодіодного синього світла та 90% світлодіодного червоного світла + 10% зеленого світла.
Обробка 86% світлодіодним червоним світлом + 14% світлодіодним синім світлом показала значно більший вміст цукру порівняно з двома іншими комбінаціями та контрольною групою. Однак вміст цукру в двох інших комбінаціях був значно нижчим, ніж у контрольній групі.
Вміст нітратів у всіх трьох варіантах був нижчим за контроль на 15–20 %. Червоне світло відіграє вирішальну роль у стимуляції нітратредуктази, тоді як комбінація червоного та синього світла покращує поглинання та асиміляцію азоту в рослинах.
Завдяки оптимізації якості освітлення вміст нітратів можна зменшити більш ніж на 20%. Однак не було істотної різниці у вмісті нітратів між трьома комбінаціями, що вказує на те, що червоне світло може відігравати основну роль у зниженні рівня нітратів.
Вплив різної якості освітлення на якість салату та споживання поживних речовин
Якість світла | Вміст AsA (мг/кг) | Вміст нітратів (мг/кг) | Кальцій (мг/г) | Магній (мг/г) | Калій (мг/г) |
Білі люмінесцентні лампи | 100.25а | 3500a | 8.42b | 3.61a | 74.7a |
Червоний світлодіод | 79.00b | 2350b | 8.37b | 3.69a | 75.77a |
Синій світлодіод | 93.25b | 3710a | 9.88а | 3.48а | 72.48а |
Червоний + синій | 103.25а | 2174b | 8.36b | 3.72а | 78.32а |
Порівнюючи експериментальні дані, з графіка видно, що обробка червоним світлодіодним світлом значно знизила вміст AsA у досліджуваному сорті листового салату порівняно з контролем. Світлодіодне синє світло та світлодіодне червоно-синє світло не впливають на вміст AsA.
Порівняно з контролем обробка червоним світлодіодним світлом значно знизила вміст нітратів у досліджуваному сорті листового салату, тоді як синє світлодіодне світло не вплинуло на вміст нітратів у салаті.
Обробка світлодіодним червоним світлом також призвела до зниження вмісту кальцію в листках досліджуваного сорту порівняно з контролем, хоча різниця була несуттєвою.
Вміст кальцію в листках салату розпушувального досягав максимуму при обробці світлодіодним синім світлом, значно перевищуючи контроль, тоді як вміст кальцію в листі досліджуваного сорту при обробці світлодіодним червоно-синім світлом не відрізнявся порівняно з КОНТРОЛЬ.
Різні якості світлодіодного світла не мали істотного впливу на загальний вміст магнію та калію в листі.
Samuoliene та ін. (2011) провели дослідження впливу світлодіодного додаткового освітлення на три сорти салату, вирощені під натрієвими лампами високого тиску (16 годин) у теплиці.
За три дні до збирання врожаю додаткове освітлення червоним світлодіодним світлом 638 нм 300 мкмоль/м2·с протягом 16 годин значно знизило вміст нітратів у червоному та світло-зеленому салаті на 56,2% та 20,0% відповідно, але збільшило вміст нітратів у блідо-зеленому салаті в 6 разів .
Додаткове світлодіодне освітлення збільшило загальний вміст фенолів (52,7% і 14,5%) і здатність поглинати вільні радикали (2,7% і 16,4%) у червоному і блідо-зеленому салаті відповідно, але знизилося в зеленому салаті. Після обробки суттєво збільшився лише вміст AsA в червоному салаті (63,3%).
Таким чином, дослідження впливу якості світлодіодного світла на вміст нітратів у рослинах наводять на просту аналогію: різні кольори світлодіодних ламп діють як різні інгредієнти в індивідуальному плані харчування для рослин, кожен з яких має унікальний вплив на ріст і склад поживних речовин.
Цікаво, що правильне поєднання червоного та синього світла нагадує ретельно виготовлений посуд, який може більш ефективно спонукати рослини зменшувати вміст нітратів.
Однак, коли справа доходить до завдання зменшення вмісту нітратів, здається, що червоне світло займає першість. Крім того, різна якість освітлення має чіткий вплив на інші поживні компоненти рослин, такі як вітамін С (аскорбінова кислота), вміст кальцію, магнію та калію.
Це вказує на те, що вибір якості освітлення справді є технічною справою, яка потребує гнучкого налаштування на основі конкретних потреб заводу.
Виходячи з наведених вище експериментальних даних, вплив червоного світла на антиоксидантну здатність салату свідчить про вплив якості освітлення на фізіологічні метаболічні процеси рослин.
Однак ефект від додавання червоного світла різниться залежно від сорту, причому чутливість кожного сорту до світлового середовища визначається рівнем накопичення антиоксидантних речовин у листі салату.
Що стосується застосування світлодіодного додаткового освітлення, то це схоже на силову підготовку рослин. Особливо з додаванням червоного світла він може ефективно знизити вміст нітратів у певних сортах салату перед збором врожаю, одночасно підвищуючи антиоксидантну здатність.
Однак це стосується не всіх сортів, вказуючи на рослини’ вимоги до освітленості змінюються в залежності від їх характеристик.
Таким чином, загалом використання світлодіодних джерел світла з різною якістю світла дозволяє нам не тільки регулювати вміст нітратів у рослинах, але й покращувати загальну якість та вміст поживних речовин у рослинах шляхом оптимізації освітленості.
Це, безсумнівно, надає сучасному сільському господарству ще один новий інструмент і новий підхід до точного управління.
Наша команда експертів із садівництва завжди готова допомогти: від індивідуального планування освітлення до індивідуальних цінових пропозицій і всього іншого.
Міт LED
Гучжень, Чжуншань, Гуандун, Китай
WhatsApp: +86 180 2409 6862
Електронна адреса: info @ vantenled.com
Ми є професійним виробником світлодіодного світильника для рослин, який прагне використовувати технологію для підвищення максимального потенціалу лампи, постійно максимізуючи переваги для виробників і заощаджуючи енергію для планети.
