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      什么是LED植物燈光譜? —植物生長與光譜之間的關系

      發布日期: 泛科科技

      為您的室內植物種植選擇正確的LED植物燈光譜是一個決定種植成敗的關鍵。由于缺乏植物和照明研究知識,許多LED種植燈供應商在該問題上的信息缺乏專業的研究與應用到實際產品上的能力。

      在本文中,我們將分析什么是光譜,植物如何響應光以及光譜如何影響植物的生長。

      什么是植物燈光譜?

      光譜是光源產生的波長范圍。在討論光譜時,“光”一詞是指人們可以從380-740納米(nm)看到的電磁光譜的可見波長。紫外線(100-400 nm),遠紅外(700-850 nm)和紅外(700-106 nm)波長稱為輻射。

      作為種植者,我們對與植物相關的波長最感興趣。植物檢測的波長包括紫外線(260–380 nm)和光譜的可見部分(380–740 nm),其中包括PAR(400–700 nm)和遠紅外輻射(700–850 nm)。

      考慮園藝應用的光譜時,溫室和室內環境會有所不同。在室內環境中,您的生長光譜將占農作物接收到的總光譜的比例。而在溫室中,您必須考慮到您的植物正在接收到生長光和太陽光譜的結合。

      無論哪種方式,您的作物收到的每個波段的數量都會對生長產生重大影響。讓我們詳細了解其工作原理。

       

      光譜的本質-不同波長的電磁波

       

      PAR-植物光合作用有效光譜,主要為400-700nm部分

      植物如何對光作出反應?

      植物利用光進行光合作用和光形態發生。光合作用是植物和其他生物將光能轉換為化學能的過程。 光形態發生是指植物如何響應光譜改變其生長。

      光形態發生的一個例子是向光源彎曲的植物。 光線還會影響植物的發育階段,例如發芽和開花。

      植物主要用于光合作用的光范圍為400–700 nm。 該范圍稱為光合有效輻射(PAR),包括紅色,藍色和綠色波段。

      光形態發生在大約260-780 nm的較寬范圍內,包括紫外線和遠紅外輻射。

       

      葉綠素a和b吸收的光譜

      葉綠素a和b是植物的主要光合色素。 需要特別注意的是,葉綠素最能吸收紅光(600-700 nm)和藍光(400-500 nm),而最小吸收綠光(500-600 nm)。 仍然,光合作用是比簡單的葉綠素吸收更為復雜的過程,并且涉及其他化學物質,其與光譜的相互作用仍被人們理解。

      光譜對植物生長能造成那些影響?

      植物具有受特定波長的光子激活后可觸發不同生長特性的光感受器。 因此,通過控制光譜,您可以影響植物生長的強大變化。

      下面列出了可受光譜影響的生長特性:
      • 結果
      • 開花產量
      • 增長率
      • 鮮重
      • 緊湊
      • 根系發育
      • 植物健康
      • 顏色
      • 味道
      • 營養

      需要特別注意的是,利用光譜激活植物響應是較大過程的一個組成部分,其結果在很大程度上取決于許多因素,例如光強度,光周期,生長環境,植物種類,甚至植物品種。

      每個光譜如何影響植物生長?

      盡管結果取決于其他因素,但是在使用光譜引起不同的植物反應時,您可以遵循一般的經驗法則。

      下面概述了如何將每個波段用于園藝目的,以便您可以在自己的生長環境中以及選擇的作物品種中嘗試光譜策略。

      紫外光波長(100–400 nm)

      紫外線波段不在PAR波段之外,可能會為園藝提供尚未明確定義的新應用。

      最容易想到的是紫外線輻射對人體健康的影響。我們都知道,長時間暴露在紫外線下會曬傷,而短時間照射通常會導致曬黑。在這方面,植物和人對紫外線的反應類似。

      像人一樣,植物可能會因暴露于紫外線輻射而受損。植物也自然產生保護性化合物,以減輕紫外線對組織的損害。響應紫外線,植物可能會變暗或更紫色。研究表明,UVB光可以提高某些草藥物種中的精油含量和酚類化合物。

      紫外線的潛力包括增加葉片的顏色和厚度,以及對環境壓力,害蟲和真菌的抵抗力。實現這些潛在好處所需的紫外線量尚未明確定義。此外,與紫外線有關的危險尚未得到很好的量化。

      藍光波長(400–500 nm)

      藍光對植物的生長和開花有明顯的影響。通常,藍光可以提高許多綠葉和觀賞植物的整體植物質量。

      維持正常植物發育所需的藍光量最少。在可調光譜照明策略方面,如果我們將紅光等同于您的汽車引擎,那么藍光將成為方向盤。

      當與其他光譜波段結合使用時,藍光可促進植物的致密性,根系發育和次生代謝產物的產生。藍光可用作生長調節劑,可以減少對化工廠生長調節劑(PGR)的需求。藍光還可以增加葉綠素的積累和氣孔的開放(促進氣體交換),從而可以改善植物的整體健康狀況。

      藍光影響次生植物代謝產物的一個例子是,藍色波段如何促進葉片和花朵中花色苷的生長?;ㄇ嗨厮缴邔е骂伾黠@。

      藍光還促進與改善風味,香氣和味道相關的其他次生代謝化合物。例如,已證明藍光處理可改善某些大麻品種中的萜烯保留。

      較高強度的藍光(> 30μmol·m-2·s-1)可以抑制或促進對日長敏感的農作物開花。藍光在低光照強度(<30μmol·m-2·s-1)下不能調節開花,因此在晚上可以安全使用以影響上面列出的其他植物特征

      綠光波長(500–600 nm)

      由于葉綠素不像其他波長那樣容易吸收綠光,因此許多人注銷了綠色波段,因為它們對植物的生長不太重要。與藍光和紅光相比,這種較低的葉綠素吸收率使大多數植物呈現綠色。根據植物的不同,樹葉通常會反射10%至50%的綠色波段光子。

      與假設相反,對作物生產中的綠光的研究得出的結論是,綠光對于光合作用非常重要,尤其是在植物的下部葉片中。大約80%的綠光透過葉綠體透射,而葉子吸收大約90%的光,而透射不到1%的紅色和藍色光。

      那么,這意味著什么?當光線充足時,葉綠素達到飽和點,不再吸收紅光和藍光。但是,綠光仍然可以激發葉片深處的葉綠素分子內或植物冠層下部的葉綠體中的電子。因此,在強光條件下,綠光可以提高光合作用效率,從而有可能提高農作物的產量。

      此外,綠色,藍色和紅色波長的比率向植物發出葉片的樹冠位置的信號。這可以引起形態變化以使光吸收最大化。綠光在調節氣孔孔徑(打開和關閉使氣體交換成為可能的植物孔)中也發揮著作用。

      溫室應用需要較少的補充綠光,因為植物會從太陽輻射中獲得足夠的綠光。由于不存在陽光,因此室內環境可能會受益于補充綠光。

      紅光波長(600–700 nm)

      紅光是刺激光合作用和促進植物生物量增長的最有效波段之一。

      僅在紅光下生長的植物往往會變得伸長而高大,并帶有薄薄的葉子-這是通常不希望的生長方式。但是,添加正確量的藍光以平衡紅光可以使植物更緊湊,葉子更厚。

      因此,考慮不同波段的光相互影響的多種方式總是重要的,而不是僅僅依靠一個波段來健康地發展植物。

      遠紅光波長(700–850 nm)

      遠紅光位于700-850 nm之間的紅色光譜的遠端。研究發現植物對高達780 nm的波長有反應。最近,與遠紅外光增加和控制生長的潛力相關的注意力和研究得到了越來越多的關注。

      遠紅光會引起避影響應,從而導致伸展和拉伸(有關閱讀避光的更多信息,請參閱下文)。遠紅外光還促進長日照植物的開花和葉片擴張,從而增加了可用表面積來捕獲光子以進行光合作用。最近也有報道說遠紅外可以提高與光合作用相關的PAR波段的效率。

      重要的是要考慮一類光感受器植物色素如何感知紅色輻射與遠紅外輻射的比率(R:FR)。植物色素介導的調控是一個復雜的過程,可能對延伸生長和開花產生深遠影響。藍光和紅光的比率也會影響植物對遠紅輻射的反應。

      什么是避陰反應?

      在自然界中,陽光所包含的遠紅光(20%)與紅光(21%)幾乎一樣多。頂篷頂部的葉子最容易暴露在陽光下,在反射或透射大多數遠紅光時容易吸收紅光。

      結果,冠層較低的葉子可利用的紅光更少,并且接收到的遠紅外光的比例更高。這種相對較低的紅色與遠紅色比率觸發了莖伸展,葉子伸展以攔截更多的陽光。補充LED照明可以引起這種反應。

      由于植物對遠紅光的拉伸響應,要從更緊湊的生長中受益的種植者必須謹慎地將遠紅添加到其光照方案中。在將遠紅光添加到您的照明配方時,請確??紤]遠紅光與其他波段的比率以及作物種類。

      盡管科學家們尚未完全了解遠紅外光如何改變植物的生長,但它在光合作用效率中起著至關重要的作用。 “艾默生效應”的概念是,兩個光系統共同工作,以優化電子傳輸和光合速率,其中一個對680 nm光子最敏感,一個對700 nm光子(至850 nm的遠紅外光)最敏感。這些系統具有協同作用,也就是說,它們對光合作用的共同貢獻大于各自貢獻的總和。其他研究可能會發現在不同作物類型和品種中部署遠紅的最佳方法。

      如何根據植物品種選擇最適合的光譜?

       

      使用上述指南,種植者可以使用智能園藝照明軟件合理調整他們的作物在調整生長燈光譜比時的反應方式。

      總之,我們看到光譜在園藝中的以下應用是常見的:

      紅燈:更多的紅燈傾向于引起更多的生物量增長和伸展。紅光通常用于在早期發育中使植物膨大,或在需要更長的節間間隔時拉伸植物。

      藍光:更高比例的藍光是改善植物質量的有力工具。當存在更多的藍光時,通常會改善生化過程,從而獲得更好的營養,顏色,根系發育和整體品質。部署較高比例的藍光通常意味著對作物的總PPFD減少,因此應策略性地和謹慎地使用這些策略。

      綠燈:我們知道綠燈對于光合作用效率和植物發育很重要,盡管這些過程仍在探索中。當沒有陽光為農作物提供足夠的綠光時,添加補充綠光最為重要。最好的粉紅色LED植物生長燈考慮到這一點,并在其粉紅色光譜范圍內提供足夠的綠色。

      不可能提供所有植物品種的光形態發生過程的完整列表,因此我們建議您在將光譜策略應用于生產環境之前,在研發空間中運行光譜試驗。

      泛科科技還提供一些最新的植物和光照研究,因此您可以將業已證明的光譜策略應用于您的商業應用。

      對可能性感到興奮,但仍然不知道如何開始?請在下面與我們聯系,我們很樂意為您提供幫助!

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