ผู้แต่ง: Yamin Li และ Houcheng Liu ฯลฯ จาก College of Horticulture, South China Agriculture University

ที่มาบทความ: พืชสวนเรือนกระจก

ประเภทของสิ่งอำนวยความสะดวกในการเพาะปลูกพืชสวนส่วนใหญ่ประกอบด้วยเรือนกระจกพลาสติก เรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ เรือนกระจกหลายช่วง และโรงงานผลิตพืชเนื่องจากอาคารสถานที่ปิดกั้นแหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติในระดับหนึ่ง จึงมีแสงสว่างภายในอาคารไม่เพียงพอ ซึ่งส่งผลให้ผลผลิตและคุณภาพของพืชผลลดลงดังนั้น แสงเสริมจึงมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ในการปลูกพืชคุณภาพสูงและให้ผลผลิตสูงของโรงงาน แต่ก็กลายเป็นปัจจัยหลักในการเพิ่มการใช้พลังงานและต้นทุนการดำเนินงานในโรงงาน

เป็นเวลานานแล้ว แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ที่ใช้ในด้านพืชสวนในโรงงานส่วนใหญ่ประกอบด้วยหลอดโซเดียมความดันสูง หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดฮาโลเจนโลหะ หลอดไส้ ฯลฯ ข้อเสียที่โดดเด่นคือการผลิตความร้อนสูง การใช้พลังงานสูง และต้นทุนการดำเนินงานสูงการพัฒนาไดโอดเปล่งแสง (LED) รุ่นใหม่ทำให้สามารถใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์พลังงานต่ำในด้านการปลูกพืชสวนในโรงงานได้LED มีข้อดีของประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริกสูง, ไฟ DC, ปริมาณน้อย, อายุการใช้งานยาวนาน, การใช้พลังงานต่ำ, ความยาวคลื่นคงที่, การแผ่รังสีความร้อนต่ำและการปกป้องสิ่งแวดล้อมเมื่อเทียบกับหลอดโซเดียมความดันสูงและหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน LED ไม่เพียงแต่สามารถปรับปริมาณและคุณภาพของแสง (สัดส่วนของแถบแสงต่างๆ) ตามความต้องการของการเจริญเติบโตของพืชเท่านั้น และยังสามารถฉายรังสีพืชในระยะใกล้ได้เนื่องจาก ด้วยแสงเย็น ดังนั้นจำนวนชั้นการเพาะปลูกและอัตราการใช้พื้นที่จึงสามารถปรับปรุงได้ และฟังก์ชั่นของการประหยัดพลังงาน การปกป้องสิ่งแวดล้อม และการใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งไม่สามารถแทนที่ด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมได้

จากข้อได้เปรียบเหล่านี้ LED จึงประสบความสำเร็จในการใช้แสงสว่างสำหรับพืชสวน การวิจัยพื้นฐานของสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช ต้นกล้าของโรงงาน และระบบนิเวศการบินและอวกาศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประสิทธิภาพของไฟ LED เติบโตดีขึ้น ราคาลดลง และผลิตภัณฑ์ทุกประเภทที่มีความยาวคลื่นเฉพาะได้รับการพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไป ดังนั้นการประยุกต์ใช้ในด้านการเกษตรและชีววิทยาจะกว้างขึ้น

บทความนี้สรุปสถานะการวิจัยของ LED ในสาขาพืชสวนในโรงงาน เน้นการประยุกต์ใช้แสงเสริม LED ในพื้นฐานชีววิทยาแสง ไฟ LED เติบโตในการก่อตัวแสงของพืช คุณภาพทางโภชนาการและผลกระทบของการชะลอความชรา การสร้างและการใช้งาน ของสูตรแสงและการวิเคราะห์และแนวโน้มของปัญหาในปัจจุบันและแนวโน้มของเทคโนโลยีแสงเสริม LED

ผลของไฟเสริม LED ต่อการเจริญเติบโตของพืชสวน

ผลกระทบตามกฎข้อบังคับของแสงต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช ได้แก่ การงอกของเมล็ด การยืดตัวของลำต้น การพัฒนาใบและราก โฟโตโทรปิซึม การสังเคราะห์และการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ และการชักนำให้เกิดดอกองค์ประกอบสภาพแวดล้อมของแสงในอาคาร ได้แก่ ความเข้มของแสง วัฏจักรของแสง และการกระจายสเปกตรัมองค์ประกอบสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยใช้แสงเสริมโดยไม่มีข้อจำกัดของสภาพอากาศ

ในปัจจุบัน มีเซลล์รับแสงอย่างน้อย 3 ชนิดในพืช: ไฟโตโครม (ดูดซับแสงสีแดงและแสงสีแดงไกล), คริปโตโครม (ดูดซับแสงสีน้ำเงินและใกล้แสงอัลตราไวโอเลต) และ UV-A และ UV-Bการใช้แหล่งกำเนิดแสงความยาวคลื่นเฉพาะเพื่อฉายรังสีพืชผลสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืช เร่งการแปรสัณฐานของแสง และส่งเสริมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชแสงสีส้มแดง (610 ~ 720 นาโนเมตร) และแสงสีน้ำเงินม่วง (400 ~ 510 นาโนเมตร) ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชการใช้เทคโนโลยี LED ทำให้แสงสีเดียว (เช่น แสงสีแดงที่มีพีค 660 นาโนเมตร แสงสีน้ำเงินที่มีพีค 450 นาโนเมตร เป็นต้น) สามารถแผ่รังสีออกมาในแนวเดียวกันกับแถบการดูดซับที่แข็งแกร่งที่สุดของคลอโรฟิลล์ และความกว้างของโดเมนสเปกตรัมคือ ± 20 นาโนเมตรเท่านั้น

ในปัจจุบันเชื่อกันว่าแสงสีส้มแดงจะช่วยเร่งการพัฒนาของพืชอย่างมีนัยสำคัญ ส่งเสริมการสะสมของวัตถุแห้ง การก่อตัวของหัว หัวหลอด ใบและอวัยวะอื่น ๆ ของพืช ทำให้พืชออกดอกและออกผลเร็วขึ้น และเล่น เป็นผู้นำในการปรับปรุงสีของพืชแสงสีน้ำเงินและสีม่วงสามารถควบคุม phototropism ของใบพืช ส่งเสริมการเปิดปากใบและการเคลื่อนไหวของคลอโรพลาสต์ ยับยั้งการยืดตัวของลำต้น ป้องกันการยืดตัวของพืช ชะลอการออกดอกของพืช และส่งเสริมการเจริญเติบโตของอวัยวะพืชการรวมกันของไฟ LED สีแดงและสีน้ำเงินสามารถชดเชยแสงที่ไม่เพียงพอของสีเดียวของทั้งสองและสร้างจุดสูงสุดในการดูดกลืนสเปกตรัมซึ่งโดยพื้นฐานแล้วสอดคล้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงและสัณฐานวิทยาของพืชอัตราการใช้พลังงานแสงสามารถเข้าถึง 80% ถึง 90% และผลการประหยัดพลังงานมีความสำคัญ

การติดตั้งไฟเสริม LED ในโรงงานพืชสวนสามารถเพิ่มผลผลิตได้อย่างมากจากการศึกษาพบว่าจำนวนผลไม้ ผลผลิตทั้งหมด และน้ำหนักของมะเขือเทศเชอรี่แต่ละลูกภายใต้แสงเสริม 300 ไมโครโมล/(ตร.ม.) แถบ LED และหลอด LED เป็นเวลา 12 ชั่วโมง (8:00-20:00 น.) มีนัยสำคัญ เพิ่มขึ้น.ไฟเสริมของแถบ LED เพิ่มขึ้น 42.67% 66.89% และ 16.97% ตามลำดับ และไฟเสริมของหลอด LED เพิ่มขึ้น 48.91% 94.86% และ 30.86% ตามลำดับไฟเสริม LED ของหลอดไฟ LED เติบโตในช่วงระยะเวลาการเติบโตทั้งหมด [อัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินคือ 3:2 และความเข้มของแสงคือ 300 μmol/(m²·s)] สามารถเพิ่มคุณภาพและผลผลิตของผลไม้เดี่ยวได้อย่างมาก ต่อหน่วยพื้นที่ของเจียฮวาและมะเขือChikuquan เพิ่มขึ้น 5.3% และ 15.6% และมะเขือยาวเพิ่มขึ้น 7.6% และ 7.8%ด้วยคุณภาพแสง LED และความเข้มและระยะเวลาของช่วงการเจริญเติบโตทั้งหมด วงจรการเติบโตของพืชสามารถสั้นลง ผลผลิตเชิงพาณิชย์ คุณภาพทางโภชนาการ และคุณค่าทางสัณฐานวิทยาของสินค้าเกษตรสามารถปรับปรุงได้ และมีประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน และ การผลิตพืชสวนในโรงงานอย่างชาญฉลาดสามารถรับรู้ได้

การประยุกต์ใช้ไฟเสริม LED ในการเพาะกล้าผัก

การควบคุมสัณฐานวิทยาของพืชและการเจริญเติบโตและการพัฒนาโดยแหล่งกำเนิดแสง LED เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านการปลูกเรือนกระจกพืชชั้นสูงสามารถรับรู้และรับสัญญาณแสงผ่านระบบรับแสง เช่น ไฟโตโครม คริปโทโครม และเซลล์รับแสง และทำการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาผ่านสารภายในเซลล์เพื่อควบคุมเนื้อเยื่อและอวัยวะของพืชโฟโตมอร์โฟเจเนซิสหมายถึงการที่พืชอาศัยแสงในการควบคุมความแตกต่างของเซลล์ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ ตลอดจนการก่อตัวของเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ รวมถึงอิทธิพลต่อการงอกของเมล็ดพืชบางชนิด การส่งเสริมการครอบงำของยอด การยับยั้งการเจริญเติบโตของตาด้านข้าง การยืดตัวของลำต้น และเขตร้อน

การเพาะกล้าผักเป็นส่วนสำคัญของการทำเกษตรสิ่งอำนวยความสะดวกสภาพอากาศที่ฝนตกอย่างต่อเนื่องจะทำให้แสงสว่างไม่เพียงพอในโรงงาน และต้นกล้ามีแนวโน้มที่จะยาว ซึ่งจะส่งผลต่อการเจริญเติบโตของผัก ความแตกต่างของตาดอก และการพัฒนาของผลไม้ และส่งผลต่อผลผลิตและคุณภาพในที่สุดในการผลิต มีการใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชบางชนิด เช่น จิบเบอเรลลิน ออกซิน พาโคลบิวทราโซล และคลอร์มีควอต เพื่อควบคุมการเจริญเติบโตของต้นกล้าอย่างไรก็ตาม การใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชอย่างไม่สมเหตุสมผลสามารถก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมของพืชผักและสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ได้ง่าย สุขภาพของมนุษย์จะไม่เอื้ออำนวย

ไฟเสริม LED มีข้อดีเฉพาะหลายประการของไฟเสริม และเป็นวิธีที่เป็นไปได้ในการใช้ไฟเสริม LED เพื่อเพาะกล้าไม้ในการทดลองแสงเสริม LED [25±5 μmol/(m²·s)] ที่ดำเนินการภายใต้สภาวะที่มีแสงน้อย [0~35 μmol/(m²·s)] พบว่าแสงสีเขียวส่งเสริมการยืดตัวและการเจริญเติบโตของ ต้นกล้าแตงกวาแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินยับยั้งการเจริญเติบโตของต้นกล้าเมื่อเทียบกับแสงอ่อนตามธรรมชาติ ดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงของต้นกล้าที่เสริมด้วยแสงสีแดงและสีน้ำเงินเพิ่มขึ้น 151.26% และ 237.98% ตามลำดับเมื่อเทียบกับคุณภาพของแสงสีเดียว ดัชนีของต้นกล้าที่แข็งแรงซึ่งมีส่วนประกอบสีแดงและสีน้ำเงินภายใต้การบำบัดด้วยแสงเสริมแบบผสมเพิ่มขึ้น 304.46%

การเพิ่มแสงสีแดงให้กับต้นกล้าแตงกวาสามารถเพิ่มจำนวนใบจริง พื้นที่ใบ ความสูงของต้น เส้นผ่านศูนย์กลางลำต้น คุณภาพแห้งและสด ดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรง พลังของราก กิจกรรม SOD และปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ของต้นกล้าแตงกวาการเสริม UV-B สามารถเพิ่มปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ คลอโรฟิลล์ บี และแคโรทีนอยด์ในใบอ่อนแตงกวาเมื่อเทียบกับแสงธรรมชาติ การเสริมแสง LED สีแดงและสีน้ำเงินสามารถเพิ่มพื้นที่ใบ คุณภาพของวัตถุแห้ง และดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงของต้นกล้ามะเขือเทศได้อย่างมากการเสริมแสง LED สีแดงและแสงสีเขียวช่วยเพิ่มความสูงและความหนาของลำต้นของต้นกล้ามะเขือเทศได้อย่างมีนัยสำคัญการบำบัดด้วยแสงเสริมด้วยแสงสีเขียว LED สามารถเพิ่มมวลชีวภาพของต้นกล้าแตงกวาและมะเขือเทศได้อย่างมีนัยสำคัญ และน้ำหนักสดและแห้งของต้นกล้าจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของแสงสีเขียวเสริมความเข้มของแสง ในขณะที่ลำต้นหนาและดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงของมะเขือเทศ ต้นกล้าทั้งหมดเดินตามแสงเสริมสีเขียวความแรงยิ่งเพิ่มทวีคูณการรวมกันของแสง LED สีแดงและสีน้ำเงินสามารถเพิ่มความหนาของลำต้น พื้นที่ใบ น้ำหนักแห้งของทั้งต้น อัตราส่วนรากต่อหน่อ และดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงของมะเขือยาวเมื่อเทียบกับแสงสีขาว แสง LED สีแดงสามารถเพิ่มมวลชีวภาพของต้นกล้ากะหล่ำปลี และส่งเสริมการเจริญเติบโตยืดยาวและการขยายใบของต้นกล้ากะหล่ำปลีไฟ LED สีน้ำเงินส่งเสริมการเจริญเติบโตหนา การสะสมของแห้ง และดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงของต้นกล้ากะหล่ำปลี และทำให้ต้นกล้ากะหล่ำปลีแคระแกร็นผลลัพธ์ข้างต้นแสดงให้เห็นว่าข้อดีของต้นกล้าผักที่ปลูกด้วยเทคโนโลยีการควบคุมแสงนั้นชัดเจนมาก

ผลของแสงเสริม LED ต่อคุณภาพทางโภชนาการของผักและผลไม้

โปรตีน น้ำตาล กรดอินทรีย์ และวิตามินที่มีอยู่ในผักและผลไม้เป็นสารอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์คุณภาพของแสงสามารถส่งผลต่อปริมาณ VC ในพืชโดยการควบคุมกิจกรรมของการสังเคราะห์ VC และการย่อยสลายของเอนไซม์ และสามารถควบคุมการเผาผลาญโปรตีนและการสะสมคาร์โบไฮเดรตในพืชสวนแสงสีแดงส่งเสริมการสะสมคาร์โบไฮเดรต การบำบัดด้วยแสงสีน้ำเงินมีประโยชน์ต่อการสร้างโปรตีน ในขณะที่แสงสีแดงและสีน้ำเงินร่วมกันสามารถปรับปรุงคุณภาพทางโภชนาการของพืชได้สูงกว่าแสงสีเดียว

การเพิ่มไฟ LED สีแดงหรือสีน้ำเงินสามารถลดปริมาณไนเตรตในผักกาดหอม การเพิ่มไฟ LED สีน้ำเงินหรือสีเขียวสามารถส่งเสริมการสะสมของน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ในผักกาดหอม และการเพิ่มแสง LED อินฟราเรดจะเอื้อต่อการสะสมของ VC ในผักกาดหอมผลการวิจัยพบว่าการเสริมแสงสีฟ้าสามารถปรับปรุงปริมาณ VC และปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ของมะเขือเทศแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินผสมสีแดงสามารถส่งเสริมปริมาณน้ำตาลและกรดของผลมะเขือเทศ และอัตราส่วนของน้ำตาลต่อกรดจะสูงที่สุดภายใต้แสงรวมสีแดงสีน้ำเงินแสงรวมสีแดงสีน้ำเงินสามารถปรับปรุงเนื้อหา VC ของผลไม้แตงกวา

ฟีนอล ฟลาโวนอยด์ แอนโธไซยานิน และสารอื่นๆ ในผักและผลไม้ ไม่เพียงแต่มีอิทธิพลสำคัญต่อสี กลิ่น รส และมูลค่าสินค้าของผักและผลไม้เท่านั้น แต่ยังมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ และสามารถยับยั้งหรือกำจัดอนุมูลอิสระในร่างกายมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้แสง LED สีน้ำเงินเสริมแสงสามารถเพิ่มปริมาณแอนโทไซยานินบนผิวมะเขือได้อย่างมีนัยสำคัญถึง 73.6% ในขณะที่การใช้แสง LED สีแดงและแสงสีแดงและสีน้ำเงินร่วมกันสามารถเพิ่มปริมาณฟลาโวนอยด์และฟีนอลทั้งหมดได้แสงสีฟ้าสามารถส่งเสริมการสะสมของไลโคปีน ฟลาโวนอยด์ และแอนโทไซยานินในผลมะเขือเทศการรวมกันของแสงสีแดงและสีน้ำเงินช่วยส่งเสริมการผลิตแอนโธไซยานินในระดับหนึ่ง แต่ยับยั้งการสังเคราะห์ฟลาโวนอยด์เมื่อเทียบกับการรักษาด้วยแสงสีขาว การรักษาด้วยแสงสีแดงสามารถเพิ่มปริมาณแอนโทไซยานินในยอดผักกาดได้อย่างมาก แต่การรักษาด้วยแสงสีน้ำเงินมีปริมาณแอนโทไซยานินต่ำที่สุดปริมาณฟีนอลทั้งหมดของผักกาดหอมใบเขียว ใบสีม่วง และใบสีแดงมีค่าสูงกว่าภายใต้แสงสีขาว แสงรวมสีแดง-น้ำเงิน และแสงสีน้ำเงิน แต่มีปริมาณฟีนอลต่ำที่สุดภายใต้แสงสีแดงการเสริมแสงอัลตราไวโอเลต LED หรือแสงสีส้มสามารถเพิ่มเนื้อหาของสารประกอบฟีนอลในใบผักกาดหอม ในขณะที่การเสริมแสงสีเขียวสามารถเพิ่มเนื้อหาของแอนโทไซยานินดังนั้น การใช้ไฟ LED เติบโตเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมคุณภาพทางโภชนาการของผักและผลไม้ในการเพาะปลูกพืชสวน

ผลของแสงเสริม LED ต่อการแก่ของพืช

การเสื่อมสลายของคลอโรฟิลล์ การสูญเสียโปรตีนอย่างรวดเร็ว และการสลายตัวของ RNA ในช่วงที่พืชแก่ชรานั้นส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในรูปของการแก่ของใบคลอโรพลาสต์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมของแสงภายนอกมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบจากคุณภาพของแสงแสงสีแดง แสงสีน้ำเงิน และแสงสีแดง-น้ำเงินเอื้อต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของคลอโรพลาสต์ แสงสีน้ำเงินเอื้อต่อการสะสมของเม็ดแป้งในคลอโรพลาสต์ และแสงสีแดงและแสงสีแดงไกลมีผลเสียต่อการพัฒนาของคลอโรพลาสต์การรวมกันของแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงและสีน้ำเงินสามารถส่งเสริมการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ในใบอ่อนแตงกวา และการรวมกันของแสงสีแดงและสีน้ำเงินยังสามารถชะลอการลดลงของปริมาณคลอโรฟิลล์ในใบในระยะต่อมาเอฟเฟ็กต์นี้จะชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่ออัตราส่วนแสงสีแดงลดลงและอัตราส่วนแสงสีน้ำเงินเพิ่มขึ้นปริมาณคลอโรฟิลล์ของใบอ่อนแตงกวาภายใต้การบำบัดด้วยแสง LED สีแดงและสีน้ำเงินสูงกว่าปริมาณคลอโรฟิลล์ภายใต้การควบคุมด้วยแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์และการบำบัดด้วยแสงสีแดงและสีน้ำเงินแบบสีเดียวอย่างมีนัยสำคัญแสงสีน้ำเงิน LED สามารถเพิ่มค่าคลอโรฟิลล์ a/b ของต้นอ่อนวุฒิชัยและกระเทียมเขียวได้อย่างมีนัยสำคัญ

ในช่วงชราภาพจะมีไซโตไคนิน (CTK) ออกซิน (IAA) การเปลี่ยนแปลงปริมาณกรดแอบไซซิก (ABA) และการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ของกิจกรรมของเอนไซม์เนื้อหาของฮอร์โมนพืชได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมที่มีแสงได้ง่ายคุณภาพของแสงที่แตกต่างกันมีผลต่อฮอร์โมนพืชที่แตกต่างกัน และขั้นตอนเริ่มต้นของเส้นทางการส่งสัญญาณแสงเกี่ยวข้องกับไซโตไคนิน

CTK ส่งเสริมการขยายตัวของเซลล์ใบ ปรับปรุงการสังเคราะห์ด้วยแสงของใบ ในขณะที่ยับยั้งการทำงานของไรโบนิวคลีเอส ดีออกซีไรโบนิวคลีเอส และโปรตีเอส และชะลอการย่อยสลายของกรดนิวคลีอิก โปรตีน และคลอโรฟิลล์ ดังนั้นจึงสามารถชะลอการแก่ของใบได้อย่างมากมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับการควบคุมการพัฒนาโดยใช้ CTK และแสงสามารถกระตุ้นการเพิ่มระดับไซโตไคนินจากภายนอกได้เมื่อเนื้อเยื่อพืชอยู่ในสภาวะชราภาพ ปริมาณไซโตไคนินจากภายนอกจะลดลง

IAA ส่วนใหญ่เข้มข้นในส่วนของการเติบโตอย่างแข็งแรง และมีปริมาณน้อยมากในเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่แก่ชราแสงสีม่วงสามารถเพิ่มการทำงานของอินโดลอะซีติกแอซิดออกซิเดส และระดับ IAA ที่ต่ำสามารถยับยั้งการยืดตัวและการเจริญเติบโตของพืชได้

ABA ส่วนใหญ่เกิดในเนื้อเยื่อใบแก่ ผลแก่ เมล็ด ลำต้น ราก และส่วนอื่นๆปริมาณ ABA ของแตงกวาและกะหล่ำปลีภายใต้แสงสีแดงและสีน้ำเงินรวมกันนั้นต่ำกว่าแสงสีขาวและแสงสีน้ำเงิน

Peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) เป็นเอนไซม์ป้องกันที่สำคัญและเกี่ยวข้องกับแสงในพืชหากพืชมีอายุมากขึ้น กิจกรรมของเอนไซม์เหล่านี้จะลดลงอย่างรวดเร็ว

คุณภาพของแสงที่แตกต่างกันมีผลอย่างมากต่อกิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระของพืชหลังจากการรักษาด้วยแสงสีแดงเป็นเวลา 9 วัน กิจกรรม APX ของต้นเรพเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และกิจกรรม POD ลดลงกิจกรรม POD ของมะเขือเทศหลังจากแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินเป็นเวลา 15 วันสูงกว่าแสงสีขาว 20.9% และ 11.7% ตามลำดับหลังจากฉายแสงสีเขียวเป็นเวลา 20 วัน กิจกรรม POD ของมะเขือเทศต่ำที่สุด เพียง 55.4% ของแสงสีขาวการเสริมแสงสีฟ้าเป็นเวลา 4 ชั่วโมงสามารถเพิ่มปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ กิจกรรมของเอนไซม์ POD, SOD, APX และ CAT ในใบแตงกวาในระยะต้นกล้านอกจากนี้ กิจกรรมของ SOD และ APX จะค่อยๆ ลดลงตามระยะเวลาของแสงกิจกรรมของ SOD และ APX ภายใต้แสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงจะลดลงอย่างช้าๆ แต่สูงกว่าแสงสีขาวเสมอการฉายแสงสีแดงทำให้กิจกรรมเปอร์ออกซิเดสและ IAA เปอร์ออกซิเดสของใบมะเขือเทศและ IAA เปอร์ออกซิเดสของใบมะเขือลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทำให้กิจกรรมเปอร์ออกซิเดสของใบมะเขือเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญดังนั้น การใช้กลยุทธ์แสงเสริม LED ที่สมเหตุสมผลสามารถชะลอการแก่ของพืชสวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มผลผลิตและคุณภาพ

การสร้างและประยุกต์ใช้สูตรไฟ LED

การเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชได้รับผลกระทบอย่างมากจากคุณภาพของแสงและอัตราส่วนองค์ประกอบต่างๆสูตรแสงประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง เช่น อัตราส่วนคุณภาพแสง ความเข้มแสง และเวลาแสงเนื่องจากพืชต่างชนิดกันมีความต้องการแสงที่แตกต่างกันและมีระยะการเจริญเติบโตและการพัฒนาที่แตกต่างกัน ดังนั้นพืชที่ปลูกจึงจำเป็นต้องมีการผสมผสานระหว่างคุณภาพของแสง ความเข้มของแสง และเวลาเสริมแสงที่ดีที่สุด

 ◆อัตราส่วนสเปกตรัมของแสง

เมื่อเทียบกับแสงสีขาวและแสงสีแดงและสีน้ำเงินเดี่ยว การรวมกันของแสง LED สีแดงและสีน้ำเงินมีข้อได้เปรียบที่ครอบคลุมในการเจริญเติบโตและพัฒนาการของต้นกล้าแตงกวาและกะหล่ำปลี

เมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินเท่ากับ 8:2 ความหนาของลำต้นพืช ความสูงของต้น น้ำหนักแห้งของต้น น้ำหนักสด ดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรง ฯลฯ จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และยังเป็นประโยชน์ต่อการก่อตัวของเมทริกซ์คลอโรพลาสต์และ basal lamella และผลลัพธ์ของการดูดซึมมีความสำคัญ

การใช้ส่วนผสมของคุณภาพสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินสำหรับถั่วงอกแดงนั้นมีประโยชน์ต่อการสะสมของวัตถุแห้ง และแสงสีเขียวสามารถส่งเสริมการสะสมของวัตถุแห้งของถั่วแดงการเติบโตจะชัดเจนที่สุดเมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินเท่ากับ 6:2:1ผลการยืดตัวของ Hypocotyl ของต้นกล้าถั่วแดงงอกดีที่สุดภายใต้อัตราส่วนแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่ 8:1 และเห็นได้ชัดว่าการยืดตัวของ Hypocotyl ของถั่วแดงงอกถูกยับยั้งภายใต้อัตราส่วนแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่ 6:3 แต่โปรตีนที่ละลายน้ำได้ เนื้อหาสูงที่สุด

เมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินเท่ากับ 8:1 สำหรับต้นกล้ารังบวบ ดัชนีต้นกล้าที่แข็งแรงและปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ของต้นกล้ารังบวบจะสูงที่สุดเมื่อใช้คุณภาพแสงที่มีอัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงิน 6:3 ปริมาณคลอโรฟิลล์ a อัตราส่วนคลอโรฟิลล์ a/b และปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ของต้นอ่อนรังบวบมีค่าสูงที่สุด

เมื่อใช้แสงสีแดงและสีน้ำเงินต่อขึ้นฉ่ายฝรั่งในอัตราส่วน 3:1 จะสามารถส่งเสริมการเพิ่มความสูงของต้นขึ้นฉ่าย ความยาวก้านใบ จำนวนใบ คุณภาพของวัตถุแห้ง ปริมาณ VC ปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ และปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพในการปลูกมะเขือเทศ การเพิ่มสัดส่วนของแสงสีน้ำเงิน LED จะส่งเสริมการก่อตัวของไลโคปีน กรดอะมิโนอิสระ และฟลาโวนอยด์ และการเพิ่มสัดส่วนของแสงสีแดงจะส่งเสริมการก่อตัวของกรดที่ไตเตรทได้เมื่อแสงที่มีอัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินต่อใบผักกาดหอมเท่ากับ 8:1 จะเป็นประโยชน์ต่อการสะสมของแคโรทีนอยด์ และลดปริมาณไนเตรตและเพิ่มปริมาณของ VC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 ◆ความเข้มของแสง

พืชที่เติบโตภายใต้แสงอ่อนจะไวต่อการยับยั้งแสงมากกว่าแสงจ้าอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงสุทธิของต้นอ่อนมะเขือเทศเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)] ซึ่งแสดงแนวโน้มของการเพิ่มขึ้นครั้งแรกแล้วลดลง และที่ 300μmol/(m²) ·s) ถึงสูงสุดความสูงของต้น พื้นที่ใบ ปริมาณน้ำ และปริมาณ VC ของผักกาดหอมเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายใต้การบำบัดความเข้มแสง 150μmol/(m²·s)ภายใต้การบำบัดความเข้มแสง 200μmol/(m²·s) น้ำหนักสด น้ำหนักรวม และปริมาณกรดอะมิโนอิสระเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และภายใต้การบำบัดความเข้มแสง 300μmol/(m²·s) พื้นที่ใบ ปริมาณน้ำ คลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์เอ+บี และแคโรทีนอยด์ของผักกาดหอมลดลงทั้งหมดเมื่อเทียบกับความมืด การเพิ่มความเข้มของแสงทำให้ LED เติบโต [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] ปริมาณคลอโรฟิลล์ a คลอโรฟิลล์ b และคลอโรฟิลล์ a+b ของถั่วงอกดำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญปริมาณ VC สูงสุดที่ 3μmol/(m²·s) ส่วนโปรตีนที่ละลายน้ำได้ น้ำตาลที่ละลายน้ำได้ และปริมาณซูโครสจะสูงสุดที่ 9μmol/(m²·s)ภายใต้สภาวะอุณหภูมิเดียวกันโดยเพิ่มความเข้มของแสง [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx] ระยะเวลาการเพาะกล้าของต้นกล้าพริกไทย สั้นลง ปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้เพิ่มขึ้น แต่ปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ และแคโรทีนอยด์ค่อยๆ ลดลง

 ◆เวลาแสง

การยืดเวลาแสงอย่างเหมาะสมสามารถบรรเทาความเครียดจากแสงน้อยที่เกิดจากความเข้มแสงไม่เพียงพอได้ในระดับหนึ่ง ช่วยสะสมผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสงของพืชสวน และบรรลุผลในการเพิ่มผลผลิตและปรับปรุงคุณภาพปริมาณ VC ของถั่วงอกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นทีละน้อยตามระยะเวลาแสงที่ยาวนานขึ้น (0, 4, 8, 12, 16, 20 ชม./วัน) ในขณะที่ปริมาณกรดอะมิโนอิสระ กิจกรรม SOD และ CAT ล้วนมีแนวโน้มลดลงด้วยระยะเวลาแสงที่ยาวนานขึ้น (12, 15, 18 ชม.) น้ำหนักสดของผักกาดขาวจึงเพิ่มขึ้นอย่างมากปริมาณ VC ในใบและก้านผักกาดขาวสูงสุดที่ 15 และ 12 ชั่วโมงตามลำดับปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ของใบผักกาดขาวลดลงทีละน้อย แต่ส่วนที่เป็นก้านจะสูงที่สุดหลังจากผ่านไป 15 ชั่วโมงปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ของใบผักกาดขาวค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในขณะที่ก้านมีปริมาณสูงสุดที่ 12 ชั่วโมงเมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินเท่ากับ 1:2 เมื่อเทียบกับเวลาแสง 12 ชั่วโมง การบำบัดด้วยแสง 20 ชั่วโมงจะลดปริมาณฟีนอลและฟลาโวนอยด์ทั้งหมดในผักกาดเขียวใบเขียวลง แต่เมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินเท่ากับ 2:1 การบำบัดด้วยแสง 20 ชั่วโมงเพิ่มปริมาณฟีนอลและฟลาโวนอยด์ทั้งหมดในผักกาดหอมใบเขียวอย่างมีนัยสำคัญ

จากข้างต้น จะเห็นได้ว่าสูตรแสงที่แตกต่างกันมีผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง โฟโตมอร์โฟเจเนซิส และเมแทบอลิซึมของคาร์บอนและไนโตรเจนของพืชต่างชนิดกันวิธีการได้มาซึ่งสูตรแสงที่ดีที่สุด การกำหนดค่าแหล่งกำเนิดแสง และการกำหนดกลยุทธ์การควบคุมอัจฉริยะนั้นต้องอาศัยพันธุ์พืชเป็นจุดเริ่มต้น และควรทำการปรับเปลี่ยนที่เหมาะสมตามความต้องการสินค้าของพืชสวน เป้าหมายการผลิต ปัจจัยการผลิต ฯลฯ เพื่อบรรลุเป้าหมายในการควบคุมสภาพแวดล้อมที่มีแสงอย่างชาญฉลาดและพืชสวนคุณภาพสูงและให้ผลผลิตสูงภายใต้เงื่อนไขการประหยัดพลังงาน

ปัญหาและโอกาสที่มีอยู่

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ LED Grow Light คือสามารถปรับการผสมผสานอย่างชาญฉลาดตามความต้องการสเปกตรัมของลักษณะการสังเคราะห์แสง สัณฐานวิทยา คุณภาพ และผลผลิตของพืชต่างๆพืชผลต่างชนิดกันและระยะเวลาการเจริญเติบโตต่างกันของพืชชนิดเดียวกันล้วนมีความต้องการคุณภาพแสง ความเข้มแสง และช่วงแสงที่แตกต่างกันสิ่งนี้ต้องการการพัฒนาและปรับปรุงการวิจัยสูตรบางเบาเพิ่มเติมเพื่อสร้างฐานข้อมูลสูตรบางเบาขนาดใหญ่เมื่อรวมกับการวิจัยและพัฒนาหลอดไฟระดับมืออาชีพ จะสามารถรับรู้มูลค่าสูงสุดของไฟเสริม LED ในการใช้งานด้านการเกษตร เพื่อประหยัดพลังงานได้ดีขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจการประยุกต์ใช้ไฟ LED เติบโตในพืชสวนในโรงงานแสดงให้เห็นถึงพลังที่แข็งแรง แต่ราคาของอุปกรณ์หรืออุปกรณ์ไฟ LED ค่อนข้างสูงและการลงทุนครั้งเดียวมีขนาดใหญ่ความต้องการแสงเสริมของพืชต่าง ๆ ภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไม่ชัดเจน สเปกตรัมแสงเสริม ความเข้มและเวลาที่ไม่สมเหตุสมผลของแสงเติบโตย่อมทำให้เกิดปัญหาต่าง ๆ ในการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรมแสงเติบโตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าและการปรับปรุงของเทคโนโลยีและการลดต้นทุนการผลิตของ LED Grow Light แสงสว่างเสริม LED จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในพืชสวนในโรงงานในขณะเดียวกัน การพัฒนาและความก้าวหน้าของระบบเทคโนโลยีแสงเสริม LED และการรวมกันของพลังงานใหม่จะช่วยให้การพัฒนาอย่างรวดเร็วของการเกษตรสิ่งอำนวยความสะดวก การเกษตรครอบครัว การเกษตรในเมือง และการเกษตรในอวกาศ เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้คนสำหรับพืชสวนในสภาพแวดล้อมพิเศษ