Mwandishi: Yamin Li na Houcheng Liu, n.k., kutoka Chuo cha Kilimo cha Bustani, Chuo Kikuu cha Kilimo cha Kusini mwa China

Chanzo cha Makala: Kilimo cha Bustani cha Greenhouse

Aina za vifaa vya kilimo cha bustani za mimea hasa ni pamoja na nyumba za plastiki za kuhifadhia mimea, nyumba za jua za kuhifadhia mimea, nyumba za kijani zenye nafasi nyingi, na viwanda vya mimea. Kwa sababu majengo ya vituo huzuia vyanzo vya mwanga wa asili kwa kiasi fulani, hakuna mwanga wa kutosha wa ndani, ambao hupunguza mavuno na ubora wa mazao. Kwa hivyo, taa ya ziada ina jukumu muhimu katika mazao ya ubora wa juu na yenye mavuno mengi ya kituo, lakini pia imekuwa sababu kubwa katika ongezeko la matumizi ya nishati na gharama za uendeshaji katika kituo.

Kwa muda mrefu, vyanzo vya mwanga bandia vinavyotumika katika uwanja wa kilimo cha bustani hasa ni pamoja na taa ya sodiamu yenye shinikizo kubwa, taa ya fluorescent, taa ya halojeni ya chuma, taa ya incandescent, n.k. Hasara kuu ni uzalishaji mkubwa wa joto, matumizi makubwa ya nishati na gharama kubwa ya uendeshaji. Ukuzaji wa diode ya kutoa mwanga ya kizazi kipya (LED) hurahisisha kutumia chanzo cha mwanga bandia chenye nishati kidogo katika uwanja wa kilimo cha bustani cha kituo. LED ina faida za ufanisi mkubwa wa ubadilishaji wa umeme wa picha, nguvu ya DC, ujazo mdogo, maisha marefu, matumizi ya chini ya nishati, urefu wa wimbi usiobadilika, mionzi ya joto kidogo na ulinzi wa mazingira. Ikilinganishwa na taa ya sodiamu yenye shinikizo kubwa na taa ya fluorescent inayotumika sana kwa sasa, LED haiwezi tu kurekebisha wingi na ubora wa mwanga (uwiano wa taa mbalimbali za bendi) kulingana na mahitaji ya ukuaji wa mimea, na inaweza kuwasha mimea kwa umbali wa karibu kutokana na mwanga wake baridi, Kwa hivyo, idadi ya tabaka za kilimo na kiwango cha matumizi ya nafasi kinaweza kuboreshwa, na kazi za kuokoa nishati, ulinzi wa mazingira na matumizi bora ya nafasi ambayo hayawezi kubadilishwa na chanzo cha mwanga cha jadi zinaweza kufikiwa.

Kulingana na faida hizi, LED imetumika kwa mafanikio katika taa za bustani za kituo, utafiti wa msingi wa mazingira yanayoweza kudhibitiwa, uundaji wa tishu za mimea, miche ya kiwanda cha mimea na mfumo ikolojia wa anga. Katika miaka ya hivi karibuni, utendaji wa taa za LED za mimea unaboreka, bei inapungua, na kila aina ya bidhaa zenye urefu maalum wa mawimbi zinatengenezwa polepole, kwa hivyo matumizi yake katika uwanja wa kilimo na biolojia yatakuwa mapana zaidi.

Makala haya yanafupisha hali ya utafiti wa LED katika uwanja wa kilimo cha bustani, yanalenga utumiaji wa taa za ziada za LED katika msingi wa biolojia ya mwanga, taa za LED zinazokua kwenye uundaji wa taa za mimea, ubora wa lishe na athari za kuchelewesha kuzeeka, ujenzi na utumiaji wa fomula ya mwanga, na yanachambua na kutabiri matatizo na matarajio ya sasa ya teknolojia ya taa za ziada za LED.

Athari ya mwanga wa ziada wa LED kwenye ukuaji wa mazao ya bustani

Athari za udhibiti wa mwanga kwenye ukuaji na ukuaji wa mimea ni pamoja na kuota kwa mbegu, kurefusha shina, ukuaji wa majani na mizizi, upigaji picha, usanisi na uozaji wa klorofili, na uanzilishi wa maua. Vipengele vya mazingira ya mwanga katika kituo hicho ni pamoja na nguvu ya mwanga, mzunguko wa mwanga na usambazaji wa spektrali. Vipengele vinaweza kurekebishwa kwa nyongeza ya mwanga bandia bila kizuizi cha hali ya hewa.

Kwa sasa, kuna angalau aina tatu za vipokezi mwanga katika mimea: phytochrome (inayofyonza mwanga mwekundu na mwanga mwekundu mbali), cryptochrome (inayofyonza mwanga wa bluu na mwanga wa karibu wa urujuanimno) na UV-A na UV-B. Matumizi ya chanzo maalum cha mwanga wa urefu wa wimbi ili kuwasha mimea yanaweza kuboresha ufanisi wa usanisinuru wa mimea, kuharakisha umbo la mwanga, na kukuza ukuaji na ukuaji wa mimea. Mwanga mwekundu wa chungwa (610 ~ 720 nm) na mwanga wa bluu wa zambarau (400 ~ 510 nm) zilitumika katika usanisinuru wa mimea. Kwa kutumia teknolojia ya LED, mwanga wa monochromatic (kama vile mwanga mwekundu wenye kilele cha 660nm, mwanga wa bluu wenye kilele cha 450nm, n.k.) unaweza kutolewa kwa mujibu wa bendi kali zaidi ya unyonyaji wa klorofili, na upana wa uwanja wa spektra ni ± 20 nm pekee.

Kwa sasa inaaminika kwamba mwanga wa rangi nyekundu-chungwa utaharakisha ukuaji wa mimea kwa kiasi kikubwa, kukuza mkusanyiko wa vitu vikavu, uundaji wa balbu, mizizi, balbu za majani na viungo vingine vya mimea, kusababisha mimea kuchanua na kuzaa matunda mapema, na kuchukua jukumu kubwa katika uboreshaji wa rangi ya mimea; Mwanga wa bluu na zambarau unaweza kudhibiti upigaji picha wa majani ya mimea, kukuza ufunguzi wa stomata na mwendo wa kloroplasti, kuzuia urefu wa shina, kuzuia urefu wa mimea, kuchelewesha maua ya mimea, na kukuza ukuaji wa viungo vya mimea; mchanganyiko wa LED nyekundu na bluu unaweza kufidia ukosefu wa mwanga wa rangi moja kati ya hizo mbili na kuunda kilele cha unyonyaji wa spektra ambacho kimsingi kinaendana na usanisinuru wa mazao na mofolojia. Kiwango cha matumizi ya nishati ya mwanga kinaweza kufikia 80% hadi 90%, na athari ya kuokoa nishati ni muhimu.

Ikiwa na taa za ziada za LED katika kilimo cha bustani cha kituo inaweza kufikia ongezeko kubwa la uzalishaji. Uchunguzi umeonyesha kuwa idadi ya matunda, jumla ya uzalishaji na uzito wa kila nyanya ya cheri chini ya mwanga wa ziada wa vipande vya LED vya 300 μmol/(m²·s) na mirija ya LED kwa saa 12 (8:00-20:00) imeongezeka kwa kiasi kikubwa. Mwanga wa ziada wa ukanda wa LED umeongezeka kwa 42.67%, 66.89% na 16.97% mtawalia, na mwanga wa ziada wa mirija ya LED umeongezeka kwa 48.91%, 94.86% na 30.86% mtawalia. Mwanga wa ziada wa LED wa kifaa cha taa za LED wakati wa kipindi chote cha ukuaji [uwiano wa mwanga mwekundu na bluu ni 3:2, na kiwango cha mwanga ni 300 μmol/(m²·s)] unaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa ubora wa matunda moja na mavuno kwa kila eneo la chiehwa na mbilingani. Chikuquan iliongezeka kwa 5.3% na 15.6%, na mbilingani iliongezeka kwa 7.6% na 7.8%. Kupitia ubora wa mwanga wa LED na nguvu na muda wake wa kipindi chote cha ukuaji, mzunguko wa ukuaji wa mimea unaweza kufupishwa, mavuno ya kibiashara, ubora wa lishe na thamani ya kimofolojia ya bidhaa za kilimo yanaweza kuboreshwa, na uzalishaji wa mazao ya bustani ya mimea kwa ufanisi wa hali ya juu, kuokoa nishati na werevu unaweza kupatikana.

Matumizi ya taa za ziada za LED katika kilimo cha miche ya mboga

Kudhibiti mofolojia ya mimea na ukuaji na maendeleo kwa kutumia chanzo cha mwanga cha LED ni teknolojia muhimu katika uwanja wa kilimo cha chafu. Mimea ya juu inaweza kuhisi na kupokea ishara za mwanga kupitia mifumo ya vipokezi mwanga kama vile phytochrome, cryptochrome, na fotoreceptor, na kufanya mabadiliko ya mofolojia kupitia wajumbe wa ndani ya seli ili kudhibiti tishu na viungo vya mimea. Ufomojenesisi unamaanisha kwamba mimea hutegemea mwanga kudhibiti utofautishaji wa seli, mabadiliko ya kimuundo na utendaji kazi, pamoja na uundaji wa tishu na viungo, ikiwa ni pamoja na ushawishi kwenye kuota kwa baadhi ya mbegu, kukuza utawala wa kilele, kuzuia ukuaji wa chipukizi pembeni, kurefusha shina, na utropiki.

Kilimo cha miche ya mboga ni sehemu muhimu ya kilimo cha kituo. Hali ya hewa ya mvua inayoendelea itasababisha mwanga wa kutosha katika kituo, na miche huwa na uwezekano wa kurefuka, jambo ambalo litaathiri ukuaji wa mboga, utofauti wa maua na ukuaji wa matunda, na hatimaye kuathiri mavuno na ubora wake. Katika uzalishaji, baadhi ya vidhibiti ukuaji wa mimea, kama vile gibberellin, auxin, paclobutrazol na chlormequat, hutumika kudhibiti ukuaji wa miche. Hata hivyo, matumizi yasiyo ya busara ya vidhibiti ukuaji wa mimea yanaweza kuchafua mazingira ya mboga na vifaa kwa urahisi, afya ya binadamu ikiwa mbaya.

Mwanga wa ziada wa LED una faida nyingi za kipekee za mwanga wa ziada, na ni njia inayowezekana ya kutumia mwanga wa ziada wa LED kukuza miche. Katika jaribio la mwanga wa ziada wa LED [25±5 μmol/(m²·s)] lililofanywa chini ya hali ya mwanga mdogo [0~35 μmol/(m²·s)], iligundulika kuwa mwanga wa kijani hukuza urefu na ukuaji wa miche ya tango. Mwanga mwekundu na mwanga wa bluu huzuia ukuaji wa miche. Ikilinganishwa na mwanga dhaifu wa asili, kielelezo cha miche imara kilichoongezewa mwanga mwekundu na bluu kiliongezeka kwa 151.26% na 237.98%, mtawalia. Ikilinganishwa na ubora wa mwanga wa monochromatic, kielelezo cha miche imara ambayo ina vipengele vyekundu na bluu chini ya matibabu ya mwanga wa nyongeza wa mwanga wa kiwanja kiliongezeka kwa 304.46%.

Kuongeza mwanga mwekundu kwenye miche ya tango kunaweza kuongeza idadi ya majani halisi, eneo la jani, urefu wa mmea, kipenyo cha shina, ubora mkavu na mbichi, kielelezo imara cha miche, uhai wa mizizi, shughuli za SOD na kiwango cha protini mumunyifu kwenye miche ya tango. Kuongeza UV-B kunaweza kuongeza kiwango cha klorofili a, klorofili b na karotenoidi kwenye majani ya miche ya tango. Ikilinganishwa na mwanga wa asili, kuongeza mwanga mwekundu na bluu wa LED kunaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa eneo la jani, ubora wa vitu vikavu na kielelezo imara cha miche ya nyanya. Kuongeza mwanga mwekundu wa LED na mwanga wa kijani huongeza kwa kiasi kikubwa urefu na unene wa shina la miche ya nyanya. Matibabu ya mwanga wa kijani wa LED yanaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa majani ya tango na miche ya nyanya, na uzito mpya na mkavu wa miche huongezeka kadri kiwango cha mwanga wa kijani wa nyongeza ya mwanga, huku shina nene na kielelezo imara cha miche ya nyanya vyote vikifuata mwanga wa kijani wa nyongeza. Kuongezeka kwa nguvu huongezeka. Mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu wa LED unaweza kuongeza unene wa shina, eneo la jani, uzito mkavu wa mmea mzima, uwiano wa mizizi na shina, na kielelezo imara cha miche ya mbilingani. Ikilinganishwa na mwanga mweupe, mwanga mwekundu wa LED unaweza kuongeza majani ya miche ya kabichi na kukuza ukuaji wa urefu na upanuzi wa majani ya miche ya kabichi. Mwanga wa bluu wa LED hukuza ukuaji mzito, mkusanyiko wa vitu vikavu na kielelezo kikali cha miche ya kabichi, na hufanya miche ya kabichi kuwa mifupi. Matokeo yaliyo hapo juu yanaonyesha kuwa faida za miche ya mboga inayolimwa kwa teknolojia ya udhibiti wa mwanga ni dhahiri sana.

Athari ya mwanga wa ziada wa LED kwenye ubora wa lishe ya matunda na mboga

Protini, sukari, asidi kikaboni na vitamini vilivyomo katika matunda na mboga ni virutubisho vinavyofaa kwa afya ya binadamu. Ubora wa mwanga unaweza kuathiri kiwango cha VC katika mimea kwa kudhibiti shughuli za usanisi wa VC na kimeng'enya kinachooza, na inaweza kudhibiti umetaboli wa protini na mkusanyiko wa wanga katika mimea ya bustani. Mwanga mwekundu hukuza mkusanyiko wa wanga, matibabu ya mwanga wa bluu yana manufaa kwa uundaji wa protini, huku mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu ukiweza kuboresha ubora wa lishe wa mimea kwa kiasi kikubwa kuliko ule wa mwanga wa monochromatic.

Kuongeza mwanga wa LED mwekundu au bluu kunaweza kupunguza kiwango cha nitrati kwenye lettuce, kuongeza mwanga wa LED wa bluu au kijani kunaweza kukuza mkusanyiko wa sukari mumunyifu kwenye lettuce, na kuongeza mwanga wa LED wa infrared kunasaidia mkusanyiko wa VC kwenye lettuce. Matokeo yalionyesha kuwa nyongeza ya mwanga wa bluu inaweza kuboresha kiwango cha VC na kiwango cha protini mumunyifu kwenye nyanya; mwanga mwekundu na mwanga mwekundu wa bluu unaweza kukuza kiwango cha sukari na asidi kwenye tunda la nyanya, na uwiano wa sukari na asidi ulikuwa wa juu zaidi chini ya mwanga mwekundu wa bluu; mwanga mwekundu wa bluu unaweza kuboresha kiwango cha VC cha tunda la tango.

Fenoli, flavonoidi, anthocyanini na vitu vingine katika matunda na mboga sio tu kwamba vina ushawishi mkubwa kwenye rangi, ladha na thamani ya bidhaa za matunda na mboga, lakini pia vina shughuli asilia ya antioxidant, na vinaweza kuzuia au kuondoa viini huru katika mwili wa binadamu kwa ufanisi.

Kutumia mwanga wa bluu wa LED kuongeza mwanga kunaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha anthocyanini kwenye ngozi ya biringanya kwa 73.6%, huku kutumia mwanga mwekundu wa LED na mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu kunaweza kuongeza kiwango cha flavonoids na fenoli jumla. Mwanga wa bluu unaweza kukuza mkusanyiko wa lycopene, flavonoids na anthocyanini katika matunda ya nyanya. Mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu hukuza uzalishaji wa anthocyanini kwa kiwango fulani, lakini huzuia usanisi wa flavonoids. Ikilinganishwa na matibabu ya mwanga mweupe, matibabu ya mwanga mwekundu yanaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha anthocyanini kwenye machipukizi ya lettuce, lakini matibabu ya mwanga wa bluu yana kiwango cha chini kabisa cha anthocyanini. Jumla ya kiwango cha fenoli cha lettuce ya majani ya kijani, jani la zambarau na lettuce nyekundu ilikuwa juu zaidi chini ya mwanga mweupe, mwanga mwekundu-bluu pamoja na matibabu ya mwanga wa bluu, lakini ilikuwa chini kabisa chini ya matibabu ya mwanga mwekundu. Kuongeza mwanga wa ultraviolet wa LED au mwanga wa machungwa kunaweza kuongeza kiwango cha misombo ya fenoli kwenye majani ya lettuce, huku kuongeza mwanga wa kijani kunaweza kuongeza kiwango cha anthocyanini. Kwa hivyo, matumizi ya taa za LED ni njia bora ya kudhibiti ubora wa lishe ya matunda na mboga katika kilimo cha bustani cha kituo.

Athari ya mwanga wa ziada wa LED kwenye kuzuia kuzeeka kwa mimea

Uharibifu wa klorofili, upotevu wa protini haraka na hidrolisisi ya RNA wakati wa kukomaa kwa mimea huonyeshwa zaidi kama kukomaa kwa majani. Klorofili ni nyeti sana kwa mabadiliko katika mazingira ya mwanga wa nje, hasa yanayoathiriwa na ubora wa mwanga. Mwanga mwekundu, mwanga wa bluu na mwanga wa pamoja wa nyekundu-bluu huchangia umbo la klorofili, mwanga wa bluu huchangia mkusanyiko wa chembe za wanga katika kloropeli, na, mwanga mwekundu na mwanga mwekundu sana una athari mbaya kwenye ukuaji wa klorofili. Mchanganyiko wa mwanga wa bluu na mwanga mwekundu na bluu unaweza kukuza usanisi wa klorofili katika majani ya miche ya tango, na mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu pia unaweza kuchelewesha kupungua kwa kiwango cha klorofili ya majani katika hatua ya baadaye. Athari hii inaonekana wazi zaidi kwa kupungua kwa uwiano wa mwanga mwekundu na ongezeko la uwiano wa mwanga wa bluu. Kiwango cha klorofili cha majani ya miche ya tango chini ya matibabu ya mwanga mwekundu na bluu ya LED kilikuwa cha juu zaidi kuliko kile kilicho chini ya udhibiti wa mwanga wa fluorescent na matibabu ya mwanga mwekundu na bluu moja. Mwanga wa bluu wa LED unaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa thamani ya klorofili a/b ya miche ya Wutacai na kitunguu saumu kijani.

Wakati wa uzee, kuna saitokinini (CTK), auxin (IAA), mabadiliko ya kiwango cha asidi ya abscisic (ABA) na mabadiliko mbalimbali katika shughuli za kimeng'enya. Kiwango cha homoni za mimea huathiriwa kwa urahisi na mazingira ya mwanga. Sifa tofauti za mwanga zina athari tofauti za udhibiti kwenye homoni za mimea, na hatua za awali za njia ya kupitisha ishara ya mwanga huhusisha saitokinini.

CTK hukuza upanuzi wa seli za majani, huongeza usanisinuru wa majani, huku ikizuia shughuli za ribonuclease, deoksiribonuclease na protease, na kuchelewesha uharibifu wa asidi za kiini, protini na klorofili, kwa hivyo inaweza kuchelewesha kwa kiasi kikubwa kuzeeka kwa majani. Kuna mwingiliano kati ya udhibiti wa ukuaji unaosababishwa na mwanga na CTK, na mwanga unaweza kuchochea ongezeko la viwango vya saitokinini asilia. Wakati tishu za mimea ziko katika hali ya uzee, kiwango cha saitokinini asilia hupungua.

IAA hujilimbikizia zaidi katika sehemu za ukuaji wa nguvu, na kuna kiwango kidogo sana katika tishu au viungo vinavyozeeka. Mwanga wa zambarau unaweza kuongeza shughuli ya oksidasi ya asidi asetiki ya indole, na viwango vya chini vya IAA vinaweza kuzuia urefu na ukuaji wa mimea.

ABA huundwa zaidi katika tishu za majani yaliyokomaa, matunda yaliyokomaa, mbegu, mashina, mizizi na sehemu zingine. Kiwango cha ABA cha tango na kabichi chini ya mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu ni cha chini kuliko kile cha mwanga mweupe na mwanga wa bluu.

Peroksidasi (POD), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroksidasi (APX), katalasi (CAT) ni vimeng'enya vya kinga vinavyohusiana na mwanga zaidi katika mimea. Ikiwa mimea itazeeka, shughuli za vimeng'enya hivi zitapungua haraka.

Sifa tofauti za mwanga zina athari kubwa kwenye shughuli za kimeng'enya cha antioxidant cha mimea. Baada ya siku 9 za matibabu ya mwanga mwekundu, shughuli ya APX ya miche ya rapa iliongezeka sana, na shughuli ya POD ilipungua. Shughuli ya POD ya nyanya baada ya siku 15 za mwanga mwekundu na mwanga wa bluu ilikuwa kubwa kuliko ile ya mwanga mweupe kwa 20.9% na 11.7%, mtawalia. Baada ya siku 20 za matibabu ya mwanga wa kijani, shughuli ya POD ya nyanya ilikuwa ya chini kabisa, ni 55.4% tu ya mwanga mweupe. Kuongeza mwanga wa bluu kwa saa 4 kunaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha protini mumunyifu, shughuli za POD, SOD, APX, na CAT katika majani ya tango katika hatua ya miche. Kwa kuongezea, shughuli za SOD na APX hupungua polepole kadri mwanga unavyoongezeka. Shughuli ya SOD na APX chini ya mwanga wa bluu na mwanga mwekundu hupungua polepole lakini huwa juu kila wakati kuliko ile ya mwanga mweupe. Mionzi ya mwanga mwekundu ilipunguza kwa kiasi kikubwa shughuli za peroxidase ya peroxidase ya peroxidase ya majani ya nyanya na peroxidase ya IAA ya majani ya biringanya, lakini ilisababisha shughuli ya peroxidase ya majani ya biringanya kuongezeka kwa kiasi kikubwa. Kwa hivyo, kupitisha mkakati unaofaa wa taa za ziada za LED kunaweza kuchelewesha kwa ufanisi ukomavu wa mazao ya bustani ya kituo na kuboresha mavuno na ubora.

Ujenzi na matumizi ya fomula ya taa ya LED

Ukuaji na ukuaji wa mimea huathiriwa pakubwa na ubora wa mwanga na uwiano wake tofauti wa utungaji. Fomula ya mwanga inajumuisha vipengele kadhaa kama vile uwiano wa ubora wa mwanga, kiwango cha mwanga, na muda wa mwanga. Kwa kuwa mimea tofauti ina mahitaji tofauti ya mwanga na hatua tofauti za ukuaji na ukuaji, mchanganyiko bora wa ubora wa mwanga, kiwango cha mwanga na muda wa nyongeza wa mwanga unahitajika kwa mazao yanayolimwa.

 ◆Uwiano wa wigo wa mwanga

Ikilinganishwa na mwanga mweupe na mwanga mmoja mwekundu na bluu, mchanganyiko wa mwanga mwekundu na bluu wa LED una faida kubwa katika ukuaji na ukuaji wa miche ya tango na kabichi.

Wakati uwiano wa mwanga mwekundu na bluu ni 8:2, unene wa shina la mmea, urefu wa mmea, uzito mkavu wa mmea, uzito mpya, kielezo imara cha miche, n.k., huongezeka kwa kiasi kikubwa, na pia ni muhimu kwa uundaji wa matrix ya kloroplasti na lamella ya msingi na matokeo ya ufyonzaji ni muhimu.

Matumizi ya mchanganyiko wa ubora wa nyekundu, kijani na bluu kwa chipukizi nyekundu za maharagwe yana manufaa kwa mkusanyiko wake wa vitu vikavu, na mwanga wa kijani unaweza kukuza mkusanyiko wa vitu vikavu vya chipukizi nyekundu za maharagwe. Ukuaji ni dhahiri zaidi wakati uwiano wa mwanga mwekundu, kijani na bluu ni 6:2:1. Athari ya urefu wa hypocotyl ya miche ya mboga ya chipukizi nyekundu ilikuwa bora zaidi chini ya uwiano wa mwanga mwekundu na bluu wa 8:1, na urefu wa hypocotyl ya chipukizi nyekundu za maharagwe ulizuiliwa waziwazi chini ya uwiano wa mwanga mwekundu na bluu wa 6:3, lakini kiwango cha protini mumunyifu kilikuwa cha juu zaidi.

Wakati uwiano wa mwanga mwekundu na bluu ni 8:1 kwa miche ya loofah, kiwango kikubwa cha miche na kiwango cha sukari mumunyifu cha miche ya loofah huwa cha juu zaidi. Unapotumia ubora wa mwanga na uwiano wa mwanga mwekundu na bluu wa 6:3, kiwango cha klorofili a, uwiano wa klorofili a/b, na kiwango cha protini mumunyifu cha miche ya loofah vilikuwa vya juu zaidi.

Unapotumia uwiano wa 3:1 wa mwanga mwekundu na bluu kwa seleria, inaweza kukuza kwa ufanisi ongezeko la urefu wa mmea wa seleria, urefu wa petiole, idadi ya majani, ubora wa vitu vikavu, kiwango cha VC, kiwango cha protini mumunyifu na kiwango cha sukari mumunyifu. Katika kilimo cha nyanya, kuongeza uwiano wa mwanga wa bluu wa LED hukuza uundaji wa lycopene, amino asidi huru na flavonoids, na kuongeza uwiano wa mwanga mwekundu hukuza uundaji wa asidi zinazoweza kuhesabiwa. Wakati mwanga wenye uwiano wa mwanga mwekundu na bluu kwa majani ya lettuce ni 8:1, ni muhimu kwa mkusanyiko wa carotenoids, na hupunguza kwa ufanisi kiwango cha nitrati na huongeza kiwango cha VC.

 ◆Kiwango cha mwanga

Mimea inayokua chini ya mwanga hafifu huathiriwa zaidi na kizuizi cha mwanga kuliko chini ya mwanga mkali. Kiwango halisi cha usanisinuru wa miche ya nyanya huongezeka kadri kiwango cha mwanga kinavyoongezeka [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], kuonyesha mwelekeo wa kuongezeka kwanza na kisha kupungua, na kufikia 300μmol/(m²·s) kufikia kiwango cha juu. Urefu wa mmea, eneo la jani, kiwango cha maji na kiwango cha VC cha lettuce kiliongezeka kwa kiasi kikubwa chini ya matibabu ya kiwango cha mwanga cha 150μmol/(m²·s). Matibabu ya kiwango cha mwanga cha chini ya 200μmol/(m²·s), uzito mpya, uzito wa jumla na kiwango cha asidi ya amino huru yaliongezeka kwa kiasi kikubwa, na chini ya matibabu ya kiwango cha mwanga cha 300μmol/(m²·s), eneo la jani, kiwango cha maji, klorofili a, klorofili a+b na karotenoidi za lettuce zote zilipunguzwa. Ikilinganishwa na giza, pamoja na ongezeko la kiwango cha mwangaza wa LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], kiwango cha klorofili a, klorofili b, na klorofili a+b ya chipukizi za maharagwe meusi kiliongezeka kwa kiasi kikubwa. Kiwango cha VC ni cha juu zaidi katika 3μmol/(m²·s), na kiwango cha protini mumunyifu, sukari mumunyifu na kiwango cha sucrose ni cha juu zaidi katika 9μmol/(m²·s). Chini ya hali hiyo hiyo ya joto, pamoja na ongezeko la kiwango cha mwanga [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx], muda wa miche ya pilipili hupunguzwa, kiwango cha sukari mumunyifu kiliongezeka, lakini kiwango cha klorofili a na karotenoidi kilipungua polepole.

 ◆Muda wa mwanga

Kuongeza muda wa mwanga ipasavyo kunaweza kupunguza msongo mdogo wa mwanga unaosababishwa na nguvu ya kutosha ya mwanga kwa kiasi fulani, kusaidia mkusanyiko wa bidhaa za usanisinuru wa mazao ya bustani, na kufikia athari ya kuongeza mavuno na kuboresha ubora. Kiwango cha VC cha chipukizi kilionyesha mwelekeo unaoongezeka polepole na kuongeza muda wa mwanga (0, 4, 8, 12, 16, 20h/siku), huku kiwango cha amino asidi huru, shughuli za SOD na CAT zote zikionyesha mwelekeo unaopungua. Kwa kuongeza muda wa mwanga (12, 15, 18h), uzito mpya wa mimea ya kabichi ya Kichina uliongezeka kwa kiasi kikubwa. Kiwango cha VC katika majani na mashina ya kabichi ya Kichina kilikuwa cha juu zaidi kwa saa 15 na 12, mtawalia. Kiwango cha protini mumunyifu cha majani ya kabichi ya Kichina kilipungua polepole, lakini mashina yalikuwa ya juu zaidi baada ya saa 15. Kiwango cha sukari mumunyifu cha majani ya kabichi ya Kichina kiliongezeka polepole, huku mashina yakiwa ya juu zaidi kwa saa 12. Wakati uwiano wa mwanga mwekundu na bluu ni 1:2, ikilinganishwa na muda wa mwanga wa saa 12, matibabu ya mwanga wa saa 20 hupunguza kiwango cha jumla cha fenoli na flavonoidi katika lettuce ya majani mabichi, lakini wakati uwiano wa mwanga mwekundu na bluu ni 2:1, matibabu ya mwanga wa saa 20 yaliongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha jumla cha fenoli na flavonoidi katika lettuce ya majani mabichi.

Kutoka hapo juu, inaweza kuonekana kwamba fomula tofauti za mwanga zina athari tofauti kwenye usanisinuru, ufotomojenesisi na umetaboli wa kaboni na nitrojeni wa aina tofauti za mazao. Jinsi ya kupata fomula bora ya mwanga, usanidi wa chanzo cha mwanga na uundaji wa mikakati ya udhibiti wa akili inahitaji spishi za mimea kama mahali pa kuanzia, na, marekebisho yanayofaa yanapaswa kufanywa kulingana na mahitaji ya bidhaa za mazao ya bustani, malengo ya uzalishaji, vipengele vya uzalishaji, n.k., ili kufikia lengo la udhibiti wa akili wa mazingira ya mwanga na mazao ya bustani yenye ubora wa juu na mavuno mengi chini ya hali za kuokoa nishati.

Matatizo na matarajio yaliyopo

Faida kubwa ya mwanga wa LED growth ni kwamba inaweza kufanya marekebisho ya mchanganyiko wa akili kulingana na wigo wa mahitaji ya sifa za usanisinuru, mofolojia, ubora na mavuno ya mimea tofauti. Aina tofauti za mazao na vipindi tofauti vya ukuaji wa zao moja vyote vina mahitaji tofauti ya ubora wa mwanga, nguvu ya mwanga na kipindi cha upigaji picha. Hii inahitaji maendeleo zaidi na uboreshaji wa utafiti wa fomula ya mwanga ili kuunda hifadhidata kubwa ya fomula ya mwanga. Pamoja na utafiti na maendeleo ya taa za kitaalamu, thamani ya juu ya taa za ziada za LED katika matumizi ya kilimo inaweza kupatikana, ili kuokoa nishati vizuri, kuboresha ufanisi wa uzalishaji na faida za kiuchumi. Matumizi ya taa za LED growth katika kilimo cha bustani cha kituo yameonyesha nguvu kali, lakini bei ya vifaa au vifaa vya taa za LED ni kubwa kiasi, na uwekezaji wa mara moja ni mkubwa. Mahitaji ya taa za ziada za mazao mbalimbali chini ya hali tofauti za mazingira hayako wazi, wigo wa taa za ziada, Nguvu isiyo na maana na wakati wa taa za ukuaji bila shaka zitasababisha matatizo mbalimbali katika matumizi ya tasnia ya taa za ukuaji.

Hata hivyo, pamoja na maendeleo na uboreshaji wa teknolojia na kupunguzwa kwa gharama ya uzalishaji wa taa za LED, taa za ziada za LED zitatumika zaidi katika kilimo cha bustani cha kituo. Wakati huo huo, maendeleo na maendeleo ya mfumo wa teknolojia ya taa za ziada za LED na mchanganyiko wa nishati mpya itawezesha maendeleo ya haraka ya kilimo cha vituo, kilimo cha familia, kilimo cha mijini na kilimo cha anga ili kukidhi mahitaji ya watu ya mazao ya bustani katika mazingira maalum.