Licht spielt eine wichtige Rolle bei Pflanzenwachstum und -entwicklung. Es betrifft fast alle Stadien des Pflanzenwachstums.
Die Wirkung von Licht auf Pflanzen wird hauptsächlich in zwei Aspekten gezeigt:
Eine davon ist die Bereitstellung von Strahlungsenergie für die Photosynthese.
Zweitens, als ein Signal, um viele physiologische Prozesse während des Lebenszyklus von Pflanzen zu regulieren.
Auswirkungen des Lichts auf das Pflanzenwachstum - Photosynthese und lichtempfindliche Pigmente
Gewöhnlich hängen das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen vom Sonnenlicht ab, aber die pflanzliche Produktion von Gemüse, Blumen und anderen kommerziellen Pflanzen, Gewebekulturen und die Reproduktion von In-vitro-Sämlingen etc. benötigen auch künstliche Lichtquellen, um das Licht zu ergänzen, um Förderung der Photosynthese.
Photosynthese ist der Prozess, bei dem grüne Pflanzen Lichtenergie durch Chloroplasten nutzen, um Kohlendioxid und Wasser in energiespeichernde Organismen umzuwandeln und Sauerstoff freizusetzen. Ein Schlüsselspieler in diesem Prozess sind die Chloroplasten innerhalb der Pflanzenzellen. Unter Einwirkung von Sonnenlicht wandeln Chloroplasten Kohlendioxid in das Blatt um, indem sie durch die Stomata und das von den Wurzeln aufgenommene Wasser in Glukose eindringen und gleichzeitig Sauerstoff freisetzen.
Das Photosystem, in dem Lichtreaktionen stattfinden, besteht aus verschiedenen Pigmenten, wie Chlorophyll a, Chlorophyll b und Catotenoiden. Die Hauptabsorptionsspektren von Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoiden sind bei 450 nm und 660 nm konzentriert. Um die Fotosynthese zu fördern, werden hauptsächlich 450nm tiefe blaue LED und 660nm super rote LED verwendet, und einige weiße LED werden hinzugefügt, um eine effiziente LED-Pflanzenlicht-Ergänzung zu erreichen, wie in 1 gezeigt:
Um die Lichtintensität, Lichtqualität, Lichtrichtung und Photoperiode der Umgebung wahrzunehmen und auf Veränderungen reagieren zu können, haben Pflanzen das Lichtsensorsystem (Lichtrezeptor) entwickelt.
Photorezeptoren sind der Schlüssel für Pflanzen, um Veränderungen in der äußeren Umgebung wahrzunehmen. Die wichtigsten Photorezeptoren in Pflanzen sind Phytochrom, das rotes / fartrotes Licht absorbiert.
Lichtempfindliche Pigmente sind eine Gruppe von Pigmentproteinen, die die Absorption von rotem und fernen roten Licht umkehren, an der Photomorphogenese teilnehmen und die Pflanzenentwicklung regulieren. Sie sind extrem empfindlich gegenüber Rotlicht (R) und Fernrot (FR) und spielen eine wichtige Rolle im gesamten Wachstums- und Entwicklungsprozess von der Keimung bis zur Reife.
Lichtempfindliche Pigmente in Pflanzen existieren in zwei stabilen Zuständen: Rotlichtabsorptionstyp (Pr, lmax = 660 nm) und Fernrotlichtabsorptionstyp (Pfr, lmax = 730 nm). Die beiden Arten der Lichtabsorption können im roten und im fernen roten Licht umgekehrt werden.
Studien über die Korrelation von lichtempfindlichen Pigmenten, die Auswirkungen von lichtempfindlichen Pigmenten (Pr, Pfr) auf die Pflanzenmorphologie umfassen Samenkeimung, Entschwefelung, Stammverlängerung, Blattexpansion, Schattenvermeidung und Blüteninduktion.
Daher benötigt das komplette LED-Anlagenschema nicht nur 450 nm blaues Licht und 666 nm rotes Licht, sondern auch 730 nm weit rotes Licht. Tiefes blaues Licht (450 nm) und ultrarotes Licht (660 nm) liefern das für die Photosynthese benötigte Spektrum, während weites rotes Licht (730 nm) den Prozess von der Keimung über das vegetative Wachstum bis zur Blüte steuert.
Wie in Abbildung 2 gezeigt, bietet eine geeignete Kombination von tiefem Blau (450 nm), ultrarot (660 nm) und weitrot (730 nm) eine bessere chromatographische Abdeckung und optimale Wachstumsmuster.
Es gibt zwei Effekte von 730 nm weitroten LEDs auf Pflanzen
1. Schattenvermeidung von fernrotem Licht bei 730 nm
Eine der wichtigsten Wirkungen von fernrotem 730nm-Licht auf Pflanzen ist die Schattenvermeidung (Fig. 3).
Wenn eine Pflanze nur 660nm tiefrotem Licht ausgesetzt wird, fühlt es sich an, als ob es in direktem Sonnenlicht ist und normal wachsen wird. Wenn die Pflanze hauptsächlich dem fernen roten Licht von 730nm ausgesetzt ist, wird sich die Pflanze fühlen, als wäre sie von einer anderen höheren Pflanze vor direkter Sonneneinstrahlung blockiert, so dass die Pflanze härter arbeitet, um aus dem Schatten zu kommen, was der Pflanze hilft, größer zu werden , bedeutet aber nicht unbedingt, dass mehr Biomasse (Biomasse) vorhanden ist.
2. Blühender Induktionseffekt von 730 nm weit-rotem Licht
Eine weitere wichtige Rolle von 730nm fartrotem Licht in Gartenbauanwendungen ist, dass es den Blühzyklus durch 660nm und 730nm kontrollieren kann, ohne sich ausschließlich auf den Einfluss der Jahreszeiten zu verlassen, was für Zierblumen von großem Wert ist.
Die Umwandlung von lichtempfindlichem Pigment von Pr zu Pfr wird hauptsächlich durch das tiefrote Licht von 660 nm (das das Sonnenlicht während des Tages darstellt) induziert, während die Umwandlung von Pfr in Pr normalerweise in der Nacht stattfindet und auch durch die Fernwirkung stimuliert werden kann. rotes Licht von 730 nm, wie in 4 gezeigt.
Es wird allgemein angenommen, dass die Blüten von Pflanzen, die von lichtempfindlichen Pigmenten kontrolliert werden, hauptsächlich von dem Verhältnis von Pfr / Pr abhängen, so dass wir den Pfr / Pr-Wert bei 730 nm von fernrotem Licht kontrollieren und somit den Blühzyklus genauer steuern können.
3. Verordnung von LED-Anlagen für festes Licht
Leds werden im Gartenbau eingesetzt und können das Pflanzenwachstum um bis zu 40 Prozent oder in der flexiblen Blüte steigern. Da die einzelne LED unabhängig voneinander ist, kann sie die Leistung im Gewächshaus einfach steuern.
Der Photosynthesephotonfluss (PPF) der LED selbst ist sehr effektiv, und der typische PPF der tiefblauen (450 nm) und fernen roten (730 nm) LED ist 2,3. Mol / J, ultrarote (660 nm) LED mit typischer PPF-Photoaktivität von 3,1? Über mol / J, und die Wellenlänge dieser LED ist gut mit Chlorophyll a / b, Carotinoid und lichtempfindliches Pigment Pr / Pfr Absorptionsspektrum abgestimmt, die hohe Effizienz erreichen und deutlich den Energieverbrauch reduzieren können.
Leds geben keine Wärme in Richtung der Pflanze ab und schädigen die Pflanze nicht und sind für den oberen, inneren und mehrschichtigen Anbau geeignet. Das R / FR-Verhältnis ist das Verhältnis von rotem Licht (660 nm) zu fernrotem Licht (730 nm). Das R / B-Verhältnis ist das Verhältnis von rotem Licht (660 nm) zu blauem Licht (450 nm). Durch die Kontrolle des R / FR-Verhältnisses und des R / B-Verhältnisses kann die optimale Lichtvorgabe für verschiedene Pflanzen erreicht werden.
