บทคัดย่อ: ต้นกล้าผักเป็นขั้นตอนแรกในการผลิตผัก และคุณภาพของต้นกล้ามีความสำคัญต่อผลผลิตและคุณภาพของผักหลังการปลูกด้วยการปรับแต่งอย่างต่อเนื่องของการแบ่งงานในอุตสาหกรรมผัก ต้นกล้าผักได้ค่อยๆ ก่อตัวเป็นห่วงโซ่อุตสาหกรรมอิสระและทำหน้าที่ผลิตผักได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศเลวร้าย วิธีเพาะกล้าแบบดั้งเดิมต้องเผชิญกับความท้าทายมากมายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น ต้นกล้าโตช้า โตเป็นขา และแมลงศัตรูพืชและโรคต่างๆเพื่อจัดการกับต้นกล้าที่มีขายาว ผู้เพาะปลูกเชิงพาณิชย์จำนวนมากใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตอย่างไรก็ตาม มีความเสี่ยงของความแข็งแรงของต้นกล้า ความปลอดภัยของอาหาร และการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมด้วยการใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตนอกจากวิธีการควบคุมทางเคมีแล้ว แม้ว่าการกระตุ้นเชิงกล อุณหภูมิ และการควบคุมน้ำยังสามารถมีบทบาทในการป้องกันการเจริญเติบโตของต้นอ่อนขาสั้นได้ แต่วิธีการเหล่านี้สะดวกและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเล็กน้อยภายใต้ผลกระทบของการแพร่ระบาดของโรคโควิด-19 ใหม่ทั่วโลก ปัญหาความยุ่งยากในการจัดการการผลิตที่เกิดจากการขาดแคลนแรงงานและต้นทุนแรงงานที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมเพาะกล้าไม้ได้เด่นชัดมากขึ้น

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแสงสว่าง การใช้แสงประดิษฐ์ในการเพาะกล้าผักมีข้อดีคือประสิทธิภาพของต้นกล้าสูง โรคและแมลงรบกวนน้อยลง และการกำหนดมาตรฐานที่ง่ายเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิม แหล่งกำเนิดแสง LED รุ่นใหม่มีลักษณะเฉพาะของการประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความทนทาน ขนาดเล็ก การแผ่รังสีความร้อนต่ำ และแอมพลิจูดของความยาวคลื่นน้อยสามารถกำหนดสเปกตรัมที่เหมาะสมตามความต้องการการเจริญเติบโตและการพัฒนาของต้นกล้าในสภาพแวดล้อมของโรงงานพืช และควบคุมกระบวนการทางสรีรวิทยาและเมแทบอลิซึมของต้นกล้าได้อย่างแม่นยำ ในเวลาเดียวกัน ช่วยให้การผลิตต้นกล้าผักปลอดมลพิษ ได้มาตรฐาน และรวดเร็ว และทำให้รอบการเพาะกล้าสั้นลงในภาคใต้ของจีน ใช้เวลาประมาณ 60 วันในการปลูกต้นกล้าพริกไทยและมะเขือเทศ (ใบจริง 3-4 ใบ) ในโรงเรือนพลาสติก และประมาณ 35 วันสำหรับต้นกล้าแตงกวา (ใบจริง 3-5 ใบ)ภายใต้เงื่อนไขของโรงงาน ใช้เวลาเพียง 17 วันในการเพาะต้นกล้ามะเขือเทศ และ 25 วันสำหรับต้นกล้าพริกไทย ภายใต้เงื่อนไขช่วงแสง 20 ชั่วโมง และค่า PPF 200-300 ไมโครโมล/(ตร.ม.• วินาที)เมื่อเทียบกับวิธีการเพาะกล้าแบบดั้งเดิมในเรือนกระจก การใช้วิธีการเพาะกล้าแบบโรงงาน LED ทำให้วงจรการเติบโตของแตงกวาสั้นลงอย่างมาก 15-30 วัน และจำนวนดอกตัวเมียและผลต่อต้นเพิ่มขึ้น 33.8% และ 37.3% ตามลำดับและอัตราผลตอบแทนสูงสุดเพิ่มขึ้น 71.44%

ในแง่ของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโรงงานพืชจะสูงกว่าเรือนกระจกประเภทเวนโลที่ละติจูดเดียวกันตัวอย่างเช่น ในโรงงานของสวีเดน ต้องใช้ 1411 MJ เพื่อผลิตวัตถุแห้งของผักกาดหอม 1 กิโลกรัม ในขณะที่ต้องใช้ 1699 MJ ในเรือนกระจกอย่างไรก็ตาม หากคำนวณกระแสไฟฟ้าที่ต้องใช้ต่อกิโลกรัมของวัตถุแห้งของผักกาดหอม โรงงานต้องการ 247 กิโลวัตต์ชั่วโมงเพื่อผลิตผักกาดหอมน้ำหนักแห้ง 1 กิโลกรัม และโรงเรือนในสวีเดน เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ต้องการไฟฟ้า 182 กิโลวัตต์· ชั่วโมง 70 กิโลวัตต์·ชั่วโมง และ 111 กิโลวัตต์·ชั่วโมง ตามลำดับ

ในเวลาเดียวกัน ในโรงงาน การใช้คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อัตโนมัติ ปัญญาประดิษฐ์ และเทคโนโลยีอื่น ๆ สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเพาะปลูกต้นกล้าได้อย่างแม่นยำ กำจัดข้อจำกัดของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และตระหนักถึงความชาญฉลาด เครื่องจักรและการผลิตที่มั่นคงประจำปีของการผลิตต้นกล้าในช่วงไม่กี่ปีมานี้ ต้นกล้าจากโรงงานถูกนำมาใช้ในการผลิตผักใบ ผักผลไม้ และพืชเศรษฐกิจอื่นๆ ในเชิงพาณิชย์ในญี่ปุ่น เกาหลีใต้ ยุโรป สหรัฐอเมริกา และประเทศอื่นๆการลงทุนเริ่มต้นที่สูงของโรงงานพืช ต้นทุนการดำเนินงานที่สูง และการใช้พลังงานของระบบจำนวนมากยังคงเป็นปัญหาคอขวดที่จำกัดการส่งเสริมเทคโนโลยีการเพาะกล้าไม้ในโรงงานพืชของจีนดังนั้นจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อกำหนดด้านผลผลิตสูงและการประหยัดพลังงานในแง่ของกลยุทธ์การจัดการแสง การสร้างแบบจำลองการเจริญเติบโตของผัก และอุปกรณ์อัตโนมัติเพื่อปรับปรุงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

ในบทความนี้ จะมีการทบทวนอิทธิพลของสภาพแวดล้อมของแสง LED ต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของต้นกล้าผักในโรงงานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พร้อมมุมมองของทิศทางการวิจัยของการควบคุมแสงของต้นกล้าผักในโรงงานพืช

1. ผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่มีแสงต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของต้นกล้าผัก

ในฐานะที่เป็นหนึ่งในปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช แสงไม่ได้เป็นเพียงแหล่งพลังงานสำหรับพืชในการสังเคราะห์ด้วยแสงเท่านั้น แต่ยังเป็นสัญญาณสำคัญที่ส่งผลต่อโฟโตสัณฐานวิทยาของพืชด้วยพืชจะรับรู้ทิศทาง พลังงาน และคุณภาพแสงของสัญญาณผ่านระบบสัญญาณแสง ควบคุมการเติบโตและพัฒนาการของพวกมันเอง และตอบสนองต่อการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ ความยาวคลื่น ความเข้ม และระยะเวลาของแสงตัวรับแสงของพืชที่รู้จักกันในปัจจุบันประกอบด้วยคลาสอย่างน้อยสามคลาส: ไฟโตโครม (PHYA~PHYE) ที่รับรู้แสงสีแดงและแสงไกลแดง (FR), คริปโตโครม (CRY1 และ CRY2) ที่รับรู้สีน้ำเงินและอัลตราไวโอเลต A และองค์ประกอบ (Phot1 และ Phot2) ตัวรับ UV-B UVR8 ที่ตรวจจับ UV-Bตัวรับแสงเหล่านี้มีส่วนร่วมและควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้อง จากนั้นจึงควบคุมกิจกรรมของชีวิต เช่น การงอกของเมล็ดพืช โฟโตมอร์ฟิเจเนซิส เวลาออกดอก การสังเคราะห์และการสะสมของสารทุติยภูมิ และความทนทานต่อความเครียดทางชีวภาพและสิ่งมีชีวิต

2. อิทธิพลของสภาพแวดล้อมของแสง LED ต่อการสร้างสัณฐานวิทยาของต้นกล้าผัก

2.1 ผลของคุณภาพแสงที่แตกต่างกันต่อการกำเนิดแสงของต้นกล้าผัก

พื้นที่สีแดงและสีน้ำเงินของสเปกตรัมมีประสิทธิภาพควอนตัมสูงสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงของใบพืชอย่างไรก็ตาม การได้รับแสงสีแดงบริสุทธิ์เป็นเวลานานของใบแตงกวาจะทำลายระบบภาพถ่าย ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ของ "กลุ่มอาการแสงสีแดง" เช่น การตอบสนองของปากใบแคระแกร็น ความสามารถในการสังเคราะห์แสงลดลงและประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจน และการชะลอการเจริญเติบโตภายใต้สภาวะที่มีความเข้มของแสงต่ำ (100±5 ไมโครโมล/(m2•s)) แสงสีแดงบริสุทธิ์สามารถทำลายคลอโรพลาสต์ของใบแตงกวาทั้งใบอ่อนและใบแก่ได้ แต่คลอโรพลาสต์ที่เสียหายจะถูกกู้คืนหลังจากเปลี่ยนจากแสงสีแดงบริสุทธิ์ เป็นแสงสีแดงและสีน้ำเงิน (R:B= 7:3)ในทางตรงกันข้าม เมื่อต้นแตงกวาเปลี่ยนจากสภาพแวดล้อมที่มีแสงสีแดง-น้ำเงินเป็นสภาพแวดล้อมที่มีแสงสีแดงบริสุทธิ์ ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีแสงสีแดงจากการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของโครงสร้างใบของต้นอ่อนแตงกวาด้วย "โรคแสงสีแดง" ผู้ทดลองพบว่าจำนวนของคลอโรพลาสต์ ขนาดของเม็ดแป้ง และความหนาของแกรนาในใบภายใต้แสงสีแดงบริสุทธิ์นั้นต่ำกว่าที่อยู่ภายใต้แสงสีแดงอย่างมีนัยสำคัญ การรักษาด้วยแสงสีขาวการแทรกแซงของแสงสีน้ำเงินช่วยปรับปรุงโครงสร้างพิเศษและลักษณะการสังเคราะห์แสงของคลอโรพลาสต์แตงกวา และกำจัดการสะสมของสารอาหารที่มากเกินไปเมื่อเทียบกับแสงสีขาวและแสงสีแดงและสีน้ำเงิน แสงสีแดงบริสุทธิ์ส่งเสริมการยืดตัวของไฮโปโคทิลและการขยายตัวของใบเลี้ยงของต้นกล้ามะเขือเทศ เพิ่มความสูงของพืชและพื้นที่ใบอย่างมีนัยสำคัญ แต่ความสามารถในการสังเคราะห์แสงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ลดปริมาณรูบิสโกและประสิทธิภาพของโฟโตเคมีคอล และเพิ่มการกระจายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญจะเห็นได้ว่าพืชต่างชนิดกันตอบสนองแตกต่างกันต่อคุณภาพแสงเดียวกัน แต่เมื่อเทียบกับแสงสีเดียว พืชมีประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงสูงกว่าและเติบโตอย่างแข็งแรงกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีแสงผสม

นักวิจัยได้ทำการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการปรับคุณภาพแสงของต้นกล้าผักให้เหมาะสมภายใต้ความเข้มของแสงเดียวกัน เมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงเพิ่มขึ้น ความสูงของต้นและน้ำหนักสดของต้นกล้ามะเขือเทศและแตงกวาได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และการบำบัดด้วยอัตราส่วนของสีแดงต่อสีน้ำเงิน 3:1 ให้ผลดีที่สุดในทางตรงกันข้ามแสงสีฟ้าที่มีอัตราส่วนสูงจะยับยั้งการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศและแตงกวาซึ่งสั้นและกะทัดรัด แต่เพิ่มเนื้อหาของวัตถุแห้งและคลอโรฟิลล์ในยอดของต้นกล้าพบรูปแบบที่คล้ายกันนี้ในพืชอื่นๆ เช่น พริกและแตงโมนอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับแสงสีขาว แสงสีแดง และแสงสีน้ำเงิน (R:B=3:1) ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความหนาของใบ ปริมาณคลอโรฟิลล์ ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง และประสิทธิภาพการถ่ายโอนอิเล็กตรอนของต้นกล้ามะเขือเทศอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระดับการแสดงออกของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องด้วย ในวัฏจักรแคลวิน การเจริญเติบโตของมังสวิรัติและการสะสมคาร์โบไฮเดรตก็ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเช่นกันเมื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินสองอัตราส่วน (R:B=2:1, 4:1) อัตราส่วนของแสงสีน้ำเงินที่สูงกว่าเอื้อต่อการสร้างดอกตัวเมียในต้นอ่อนแตงกวาและเร่งเวลาการออกดอกของดอกตัวเมีย .แม้ว่าอัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่แตกต่างกันจะไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิตน้ำหนักสดของต้นกล้าคะน้า อารูกูลา และมัสตาร์ด แต่อัตราส่วนแสงสีน้ำเงินที่สูง (แสงสีน้ำเงิน 30%) ทำให้ความยาวใบเลี้ยงต่ำและพื้นที่ใบเลี้ยงของคะน้าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และต้นกล้ามัสตาร์ดในขณะที่ใบเลี้ยงสีเข้มขึ้นดังนั้นในการผลิตต้นกล้า การเพิ่มสัดส่วนของแสงสีฟ้าที่เหมาะสมสามารถลดระยะห่างของโหนดและพื้นที่ใบของต้นกล้าผักให้สั้นลงอย่างมาก ส่งเสริมการขยายด้านข้างของต้นกล้า และปรับปรุงดัชนีความแข็งแรงของต้นกล้า ซึ่งเอื้อต่อ เพาะต้นกล้าให้แข็งแรงภายใต้สภาวะที่ความเข้มของแสงไม่เปลี่ยนแปลง การเพิ่มขึ้นของแสงสีเขียวในแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินทำให้น้ำหนักสด พื้นที่ใบ และความสูงของต้นกล้าพริกหวานดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวแบบดั้งเดิม ภายใต้สภาพแสงสีแดง-เขียว-น้ำเงิน (R3:G2:B5) ค่า Y[II], qP และ ETR ของต้นกล้า 'มะเขือเทศ Okagi No. 1' ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญการเสริมแสงยูวี (100 ไมโครโมล/(m2•s) แสงสีน้ำเงิน + 7% UV-A) เข้ากับแสงสีน้ำเงินบริสุทธิ์ช่วยลดความเร็วในการยืดตัวของก้านของ arugula และมัสตาร์ด ในขณะที่การเสริม FR นั้นตรงกันข้ามนอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่านอกจากแสงสีแดงและสีน้ำเงินแล้ว คุณภาพของแสงอื่นๆ ยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชอีกด้วยแม้ว่าแสงอัลตราไวโอเลตและ FR จะไม่ใช่แหล่งพลังงานของการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ทั้งสองอย่างนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงของพืชแสง UV ความเข้มสูงเป็นอันตรายต่อ DNA ของพืชและโปรตีน ฯลฯ อย่างไรก็ตาม แสง UV กระตุ้นการตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเจริญเติบโตของพืช สัณฐานวิทยา และการพัฒนาเพื่อปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมจากการศึกษาพบว่า R/FR ที่ต่ำลงทำให้พืชตอบสนองต่อการหลีกเลี่ยงร่มเงา ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในพืช เช่น การยืดตัวของลำต้น ใบบางลง และผลผลิตของวัตถุแห้งลดลงลำต้นที่เรียวยาวไม่ใช่ลักษณะการเจริญเติบโตที่ดีสำหรับต้นกล้าที่แข็งแรงสำหรับต้นกล้าผักใบและไม้ผลทั่วไป ต้นกล้าที่แน่น กะทัดรัด และยืดหยุ่นจะไม่เกิดปัญหาระหว่างการขนส่งและการปลูก

UV-A สามารถทำให้ต้นอ่อนแตงกวาสั้นลงและกระชับขึ้นได้ และผลผลิตหลังย้ายปลูกไม่แตกต่างจากชุดควบคุมอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ UV-B มีผลในการยับยั้งที่มีนัยสำคัญมากกว่า และผลการลดผลผลิตหลังย้ายปลูกไม่มีนัยสำคัญการศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า UV-A ยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชและทำให้พืชแคระแกร็นแต่มีหลักฐานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ว่าการมีอยู่ของ UV-A แทนที่จะยับยั้งมวลชีวภาพของพืช กลับส่งเสริมรังสีดังกล่าวจริง ๆเมื่อเทียบกับแสงสีแดงและสีขาวพื้นฐาน (R:W=2:3, PPFD คือ 250 μmol/(m2·s)) ความเข้มเสริมในแสงสีแดงและสีขาวคือ 10 W/m2 (ประมาณ 10 μmol/(m2·s) s)) UV-A ของคะน้าเพิ่มมวลชีวภาพ ความยาวปล้อง เส้นผ่านศูนย์กลางลำต้น และความกว้างทรงพุ่มของต้นกล้าคะน้าอย่างมีนัยสำคัญ แต่ผลการส่งเสริมจะลดลงเมื่อความเข้มของรังสียูวีเกิน 10 วัตต์/ตร.ม.การเสริม UV-A เป็นเวลา 2 ชั่วโมงต่อวัน (0.45 J/(m2•s)) สามารถเพิ่มความสูงของต้น พื้นที่ใบเลี้ยง และน้ำหนักสดของต้นกล้ามะเขือเทศ 'Oxheart' ได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ลดปริมาณ H2O2 ของต้นกล้ามะเขือเทศจะเห็นได้ว่าพืชแต่ละชนิดตอบสนองต่อแสง UV ต่างกัน ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับความไวของพืชต่อแสง UV

สำหรับการเพาะต้นกล้าแบบต่อกิ่งควรเพิ่มความยาวของลำต้นให้เหมาะสมเพื่อช่วยในการต่อกิ่งความเข้มที่แตกต่างกันของ FR มีผลต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศ พริกไทย แตงกวา น้ำเต้า และแตงโมแตกต่างกันการเสริม FR 18.9 ไมโครโมล/(m2•s) ในแสงสีขาวเย็นทำให้ความยาวไฮโปโคทิลและเส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นของต้นกล้ามะเขือเทศและพริกไทยเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญค่า FR ที่ 34.1 ไมโครโมล/(ตร.ม.) มีผลดีที่สุดในการส่งเสริมความยาวไฮโปโคทิลและเส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นของต้นกล้าแตงกวา น้ำเต้า และแตงโมFR ความเข้มสูง (53.4 ไมโครโมล/(m2•s)) มีผลดีที่สุดต่อผักทั้งห้าชนิดนี้ความยาวไฮโปโคทิลและเส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นของต้นกล้าไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป และเริ่มมีแนวโน้มลดลงน้ำหนักสดของต้นกล้าพริกไทยลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่าค่าความอิ่มตัวของ FR ของต้นกล้าผักทั้ง 5 ต้นมีค่าต่ำกว่า 53.4 ไมโครโมล/(ตร.ม.) และค่า FR ต่ำกว่าค่า FR อย่างมีนัยสำคัญผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้าผักแต่ละชนิดก็แตกต่างกันเช่นกัน

2.2 ผลของอินทิกรัลแสงที่แตกต่างกันต่อการสร้างโฟโตมอร์โฟจีเนซิสของต้นกล้าผัก

Daylight Integral (DLI) แสดงถึงจำนวนโฟตอนสังเคราะห์แสงทั้งหมดที่พื้นผิวพืชได้รับในหนึ่งวัน ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มของแสงและเวลาแสงสูตรการคำนวณคือ DLI (โมล/ตร.ม./วัน) = ความเข้มแสง [μmol/(m2•s)] × เวลาแสงรายวัน (ชม.) × 3600 × 10-6ในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มของแสงต่ำ พืชตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยโดยยืดความยาวของลำต้นและปล้อง เพิ่มความสูง ความยาวของก้านใบ และพื้นที่ใบ และลดความหนาของใบและอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงสุทธิด้วยการเพิ่มความเข้มของแสง ยกเว้นมัสตาร์ด ความยาวไฮโปโคทิลและการยืดตัวของต้นอ่อนอะรูกูลา กะหล่ำปลี และคะน้าภายใต้คุณภาพแสงเดียวกันลดลงอย่างมีนัยสำคัญจะเห็นได้ว่าผลของแสงต่อการเจริญเติบโตของพืชและลักษณะทางสัณฐานวิทยามีความสัมพันธ์กับความเข้มของแสงและพันธุ์พืชด้วยการเพิ่มขึ้นของ DLI (8.64~28.8 โมล/ตร.ม./วัน) ชนิดของต้นกล้าแตงกวาจึงสั้น แข็งแรง และกะทัดรัด น้ำหนักใบเฉพาะและปริมาณคลอโรฟิลล์ค่อยๆ ลดลง6~16 วันหลังจากหว่านต้นกล้าแตงกวา ใบและรากจะแห้งน้ำหนักเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และอัตราการเจริญเติบโตค่อย ๆ เร่งขึ้น แต่หลังจากหยอดเมล็ด 16 ถึง 21 วัน อัตราการเจริญเติบโตของใบและรากของต้นกล้าแตงกวาลดลงอย่างมีนัยสำคัญDLI ที่ปรับปรุงแล้วส่งเสริมอัตราการสังเคราะห์แสงสุทธิของต้นอ่อนแตงกวา แต่หลังจากค่าหนึ่ง อัตราการสังเคราะห์แสงสุทธิเริ่มลดลงดังนั้น การเลือก DLI ที่เหมาะสมและการใช้กลยุทธ์แสงเสริมที่แตกต่างกันในระยะการเจริญเติบโตของต้นกล้าที่แตกต่างกัน สามารถลดการใช้พลังงานได้ปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้และเอนไซม์ SOD ในต้นกล้าแตงกวาและมะเขือเทศเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของ DLI เพิ่มขึ้นเมื่อความเข้ม DLI เพิ่มขึ้นจาก 7.47 โมล/ตร.ม./วัน เป็น 11.26 โมล/ตร.ม./วัน ปริมาณน้ำตาลที่ละลายน้ำได้และเอนไซม์ SOD ในต้นอ่อนแตงกวาเพิ่มขึ้น 81.03% และ 55.5% ตามลำดับภายใต้เงื่อนไข DLI เดียวกัน ด้วยการเพิ่มความเข้มของแสงและเวลาแสงที่สั้นลง กิจกรรม PSII ของต้นกล้ามะเขือเทศและแตงกวาถูกยับยั้ง และการเลือกกลยุทธ์แสงเสริมที่มีความเข้มของแสงต่ำและระยะเวลานานเอื้อต่อการปลูกต้นกล้าสูง ดัชนีและประสิทธิภาพเชิงแสงของต้นกล้าแตงกวาและมะเขือเทศ

ในการผลิตต้นกล้าที่ต่อกิ่ง สภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยอาจทำให้คุณภาพของต้นกล้าที่ต่อกิ่งลดลงและเพิ่มเวลาในการรักษาความเข้มของแสงที่เหมาะสมไม่เพียงเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของบริเวณที่ต่อกิ่งและปรับปรุงดัชนีของต้นกล้าที่แข็งแรง แต่ยังลดตำแหน่งโหนดของดอกตัวเมียและเพิ่มจำนวนดอกตัวเมียในโรงงานต่างๆ ค่า DLI 2.5-7.5 โมล/ตร.ม./วัน เพียงพอต่อการรักษาของต้นกล้ามะเขือเทศที่ต่อกิ่งความแน่นและความหนาใบของต้นกล้ามะเขือเทศต่อกิ่งเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อความเข้มของ DLI เพิ่มขึ้นนี่แสดงให้เห็นว่าต้นกล้าที่ต่อกิ่งไม่ต้องการความเข้มของแสงสูงในการรักษาดังนั้น การพิจารณาการใช้พลังงานและสภาพแวดล้อมในการปลูก การเลือกความเข้มของแสงที่เหมาะสมจะช่วยปรับปรุงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

3. ผลกระทบของสภาพแวดล้อมของแสง LED ต่อการต้านทานความเครียดของต้นกล้าผัก

พืชรับสัญญาณแสงจากภายนอกผ่านเซลล์รับแสง ทำให้เกิดการสังเคราะห์และสะสมโมเลกุลของสัญญาณในพืช ดังนั้นการเจริญเติบโตและการทำงานของอวัยวะพืชจึงเปลี่ยนแปลง และทำให้พืชต้านทานความเครียดได้ดีขึ้นในที่สุดคุณภาพของแสงที่แตกต่างกันมีผลในการส่งเสริมการปรับปรุงความทนทานต่อความเย็นและความทนทานต่อเกลือของต้นกล้าตัวอย่างเช่น เมื่อต้นกล้ามะเขือเทศได้รับแสงเสริมเป็นเวลา 4 ชั่วโมงในตอนกลางคืน เมื่อเทียบกับการรักษาโดยไม่ใช้แสงเสริม แสงสีขาว แสงสีแดง แสงสีน้ำเงิน และแสงสีแดงและสีน้ำเงินสามารถลดการซึมผ่านของอิเล็กโทรไลต์และปริมาณ MDA ของต้นกล้ามะเขือเทศ และปรับปรุงความทนทานต่อความเย็นกิจกรรมของ SOD, POD และ CAT ในต้นกล้ามะเขือเทศภายใต้การบำบัดด้วยอัตราส่วนสีแดง-น้ำเงิน 8:2 นั้นสูงกว่าวิธีการอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญ และมีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระและความทนทานต่อความเย็นสูงกว่า

ผลกระทบของรังสี UV-B ต่อการเจริญเติบโตของรากถั่วเหลืองคือการปรับปรุงความต้านทานความเครียดของพืชโดยการเพิ่มเนื้อหาของราก NO และ ROS รวมถึงโมเลกุลส่งสัญญาณฮอร์โมน เช่น ABA, SA และ JA และยับยั้งการพัฒนาของรากโดยการลดเนื้อหาของ IAA , CTK, และ GA.ตัวรับแสงของ UV-B, UVR8 ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการควบคุมโฟโตมอร์โฟเจเนซิสเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในความเครียดจากรังสี UV-Bในต้นกล้ามะเขือเทศ UVR8 เป็นตัวกลางในการสังเคราะห์และการสะสมของแอนโทไซยานิน และต้นกล้ามะเขือเทศป่าที่ปรับสภาพรังสี UV ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับมือกับความเครียดจากรังสี UV-B ที่มีความเข้มสูงอย่างไรก็ตาม การปรับตัวของ UV-B ต่อความเครียดจากภัยแล้งที่เกิดจากอาราบิดอปซิสนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถี UVR8 ซึ่งบ่งชี้ว่า UV-B ทำหน้าที่เป็นกลไกการตอบสนองข้ามสัญญาณที่เกิดจากกลไกการป้องกันพืช เพื่อให้ฮอร์โมนหลายชนิดอยู่ร่วมกัน มีส่วนร่วมในการต่อต้านความเครียดจากภัยแล้ง เพิ่มความสามารถในการกำจัด ROS

ทั้งการยืดตัวของพืชไฮโปโคทิลหรือลำต้นที่เกิดจาก FR และการปรับตัวของพืชต่อความเครียดจากความเย็นนั้นควบคุมโดยฮอร์โมนพืชดังนั้น “ผลกระทบจากการหลบร่ม” ที่เกิดจาก FR จึงเกี่ยวข้องกับการปรับตัวในที่เย็นของพืชผู้ทดลองเสริมต้นกล้าข้าวบาร์เลย์เป็นเวลา 18 วันหลังจากงอกที่อุณหภูมิ 15°C เป็นเวลา 10 วัน ทำให้เย็นลงถึง 5°C + เสริม FR เป็นเวลา 7 วัน และพบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการฉายแสงสีขาว FR ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อน้ำค้างแข็งของต้นกล้าข้าวบาร์เลย์กระบวนการนี้มาพร้อมกับเนื้อหา ABA และ IAA ที่เพิ่มขึ้นในต้นกล้าข้าวบาร์เลย์การย้ายต้นอ่อนข้าวบาร์เลย์ที่ผ่านการปรับสภาพด้วย FR 15°C ไปที่ 5°C และการให้ FR เสริมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 7 วันทำให้ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันกับสองวิธีข้างต้น แต่การตอบสนองของ ABA ลดลงพืชที่มีค่า R:FR ต่างกันจะควบคุมการสังเคราะห์ทางชีวภาพของไฟโตฮอร์โมน (GA, IAA, CTK และ ABA) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทนต่อเกลือของพืชด้วยภายใต้ภาวะความเครียดจากเกลือ สภาพแวดล้อมของแสงอัตราส่วน R:FR ที่ต่ำสามารถปรับปรุงความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระและความสามารถในการสังเคราะห์แสงของต้นกล้ามะเขือเทศ ลดการผลิต ROS และ MDA ในต้นกล้า และเพิ่มความทนทานต่อเกลือทั้งความเครียดจากความเค็มและค่า R:FR ต่ำ (R:FR=0.8) ยับยั้งการสังเคราะห์ทางชีวภาพของคลอโรฟิลล์ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการแปลง PBG เป็น UroIII ที่ถูกบล็อกในเส้นทางการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ ในขณะที่สภาพแวดล้อม R:FR ต่ำสามารถบรรเทาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความเค็ม ความบกพร่องที่เกิดจากความเครียดของการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญระหว่างไฟโตโครมและความทนทานต่อเกลือ

นอกจากสภาพแวดล้อมที่มีแสงสว่างแล้ว ปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ ยังส่งผลต่อการเจริญเติบโตและคุณภาพของต้นกล้าผักอีกด้วยตัวอย่างเช่น การเพิ่มความเข้มข้นของ CO2 จะเพิ่มค่าสูงสุดของความอิ่มตัวของแสง Pn (Pnmax) ลดจุดชดเชยแสง และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้แสงการเพิ่มความเข้มของแสงและความเข้มข้นของ CO2 ช่วยปรับปรุงเนื้อหาของเม็ดสีสังเคราะห์แสง ประสิทธิภาพการใช้น้ำ และกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรแคลวิน และทำให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงสูงขึ้นและการสะสมมวลชีวภาพของต้นกล้ามะเขือเทศในที่สุดน้ำหนักแห้งและความแน่นของต้นกล้ามะเขือเทศและพริกไทยมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับ DLI และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยังส่งผลต่อการเจริญเติบโตภายใต้การดูแล DLI เดียวกันสภาพแวดล้อม 23~25°C เหมาะสมกว่าสำหรับการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศตามเงื่อนไขของอุณหภูมิและแสง นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการทำนายอัตราการเจริญเติบโตสัมพัทธ์ของพริกไทยตามแบบจำลองการกระจายเบต ซึ่งสามารถให้คำแนะนำทางวิทยาศาสตร์สำหรับการควบคุมสิ่งแวดล้อมของการผลิตต้นกล้าต่อกิ่งพริกไทย

ดังนั้น เมื่อออกแบบแผนการควบคุมแสงในการผลิต ไม่ควรพิจารณาเฉพาะปัจจัยสภาพแวดล้อมที่มีแสงและชนิดของพืชเท่านั้น แต่ยังควรคำนึงถึงปัจจัยการเพาะปลูกและการจัดการ เช่น โภชนาการของต้นกล้าและการจัดการน้ำ สภาพแวดล้อมของก๊าซ อุณหภูมิ และระยะการเจริญเติบโตของต้นกล้า

4. ปัญหาและแนวโน้ม

ประการแรก การควบคุมแสงของต้นกล้าผักเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน และจำเป็นต้องวิเคราะห์ผลกระทบของสภาพแสงที่แตกต่างกันต่อต้นกล้าผักประเภทต่างๆ ในสภาพแวดล้อมของโรงงานอย่างละเอียดซึ่งหมายความว่าเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของการผลิตต้นกล้าที่มีประสิทธิภาพสูงและมีคุณภาพสูง จำเป็นต้องมีการสำรวจอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างระบบทางเทคนิคที่สมบูรณ์

ประการที่สอง แม้ว่าอัตราการใช้พลังงานของแหล่งกำเนิดแสง LED จะค่อนข้างสูง แต่การใช้พลังงานสำหรับแสงสว่างของโรงงานเป็นการใช้พลังงานหลักสำหรับการเพาะปลูกต้นกล้าโดยใช้แสงประดิษฐ์การใช้พลังงานอย่างมากของโรงงานพืชยังคงเป็นคอขวดที่จำกัดการพัฒนาของโรงงานพืช

ประการสุดท้าย ด้วยการประยุกต์ใช้แสงสว่างของพืชในการเกษตรอย่างกว้างขวาง ต้นทุนของไฟ LED สำหรับโรงงานคาดว่าจะลดลงอย่างมากในอนาคตในทางตรงกันข้าม การเพิ่มขึ้นของต้นทุนแรงงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคหลังการแพร่ระบาด การขาดแคลนแรงงานมีผลผูกพันต่อการส่งเสริมกระบวนการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของการผลิตในอนาคต โมเดลการควบคุมที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์และอุปกรณ์การผลิตอัจฉริยะจะกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักสำหรับการผลิตต้นกล้าผัก และจะส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีต้นกล้าของโรงงานต่อไป

ผู้แต่ง: เจียฮุ่ย ตัน, โหวเฉิง หลิว
แหล่งที่มาของบทความ: บัญชี Wechat ของเทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตร (พืชสวนเรือนกระจก)