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LED全光譜波段的植物燈增長指南|VITALUX - VITAgri - LTRI

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化為化學能的過程。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。

植物主要用於光合作用的光範圍為400–700 nm。該範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的較寬範圍內,包括紫外線和遠紅外輻射。

你知道嗎?

葉綠素a和b是植物的主要光合色素。重要的是要注意,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)。儘管如此,光合作用是比簡單的葉綠素吸收更為複雜的過程,並且還涉及其他化學物質,其與光譜的相互作用仍被人們所了解。

吸收光譜圖

為什麼在種植物時要使用光譜?

植物具有受特定波長的光子激活後可以觸發不同生長特性的光感受器。因此,通過控制您的光譜,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
  • 根係發育
  • 植物健康
  • 顏色
  • 味道
  • 營養

重要的是要注意,使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於許多因素,例如光強度,光週期,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?

儘管結果取決於其他因素,但是在使用光譜引起不同的植物反應時,您可以遵循一些一般經驗法則。

下面概述瞭如何將每個波段用於園藝目的,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。

用與對人體健康的影響相似的術語來考慮紫外線輻射是最容易的。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,植物會因暴露於紫外線輻射而受損。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,植物可能會變深或更紫色。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。實現這些潛在益處所需的紫外線量尚未明確定義。此外,與紫外線相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,藍光可以提高許多多葉綠色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於您的汽車引擎,那麼藍光將成為方向盤。

當與其他光譜波段結合使用時,藍光可促進植物的緻密性,根係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,藍光波段如何促進葉片和花朵中花色苷的生長。花青素水平升高導致顏色更顯著。

藍光還促進了與改善的風味,香氣和味道相關的其他次級代謝化合物。例如,已顯示藍光處理可改善某些植物品種中的萜烯保留。

較高強度的藍光(> 30μmol·m -2 ·s -1)可以抑製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徵

綠光波長(500–600 nm)

由於葉綠素不像其他波長那樣容易吸收綠光,因此許多人註銷了綠光波段,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,葉子通常會反射10%至5​​0%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%的紅藍光。

那麼,這意味著什麼?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,綠光仍可以激發位於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,在明亮的光照條件下,綠光可以提高光合作用效率,從而有可能提高農作物的單產。

此外,綠光藍光紅光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氣孔)方面也發揮著作用。

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。由於不存在陽光,室內環境可從補充綠光中受益更多。

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,並帶有薄薄的葉子-這通常是不受歡迎的生長方式。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很重要的,而不是僅僅依靠一個波段進行健康的植物發育。

遠紅光波長(700–850 nm)

遠紅光在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。近來,與遠紅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。遠紅光還促進長日照植物的開花和葉片擴張,從而增加了可用的表面積來捕獲光子以進行光合作用。最近也有報導說遠紅光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光輻射與遠紅光輻射的比率(R:FR)。植物色素介導的調控是一個複雜的過程,可能對延伸生長和開花產生深遠影響。藍光紅光的比率也會影響植物對遠紅輻射的反應。

什麼是避陰反應?

在自然界中,陽光所包含的遠紅光(20%)幾乎與紅光(21%)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很容易吸收紅光。

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

由於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他們的光照方案中。在將遠紅光添加到您的照明配方時,請確保考慮遠紅光與其他波段的比率以及作物種類。

儘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,另一個對700至700 nm光子(以及遠至850 nm的遠紅光)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於各自貢獻的總和。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。

如何在植物中使用光譜?

使用上述指南,種植者可以使用VITALUX專業全光譜LED晶片表中挑選並訂製調整種植燈的光譜比時對作物的反應做出合理的設計。

總之,我們看到光譜在園藝中的以下應用是常見的:

  • 紅燈:更多的紅燈傾向於引起更多的生物量增長和伸展。紅光通常用於在早期發育中使植物膨大,或在需要更長的節間間距時拉伸植物。
  • 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,通常會發生生化過程的改善,從而導致更好的營養,顏色,根係發育和整體品質。部署較高比例的藍光通常意味著對作物的總PPFD較少,因此應策略性地和謹慎地使用這些策略。
  • 綠光:我們知道綠光對於光合作用效率和植物發育很重要,儘管這些過程仍在探索中。當沒有陽光可以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,並在其粉紅色光譜範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於生產環境之前,在研發空間中運行光譜試驗。

光研院與VITALUX | VITAgri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於您的栽培應用。 


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