Հեղինակ՝ Յամին Լի և Հոուչենգ Լյու, այլք, Հարավային Չինաստանի գյուղատնտեսական համալսարանի այգեգործության քոլեջից

Հոդվածի աղբյուրը՝ ջերմոցային այգեգործություն

Հաստատության այգեգործական օբյեկտների տեսակները հիմնականում ներառում են պլաստիկե ջերմոցներ, արևային ջերմոցներ, բազմաթռիչք ջերմոցներ և բույսերի գործարաններ: Քանի որ օբյեկտի շենքերը որոշակի չափով խոչընդոտում են բնական լույսի աղբյուրները, ներսում լույսը բավարար չէ, ինչն էլ իր հերթին նվազեցնում է բերքի բերքատվությունը և որակը: Հետևաբար, լրացուցիչ լույսը անփոխարինելի դեր է խաղում օբյեկտի բարձրորակ և բարձր բերքատվություն ապահովող բերքի ապահովման գործում, բայց այն նաև դարձել է օբյեկտի էներգիայի սպառման և շահագործման ծախսերի աճի հիմնական գործոն:

Երկար ժամանակ այգեգործության ոլորտում օգտագործվող արհեստական ​​լույսի աղբյուրները հիմնականում ներառում էին բարձր ճնշման նատրիումական լամպեր, լյումինեսցենտային լամպեր, մետաղական հալոգենային լամպեր, շիկացման լամպեր և այլն: Ակնհայտ թերություններն են բարձր ջերմության արտադրությունը, բարձր էներգիայի սպառումը և բարձր շահագործման արժեքը: Նոր սերնդի լուսադիոդի (LED) մշակումը հնարավորություն է տալիս օգտագործել ցածր էներգիայի արհեստական ​​լույսի աղբյուրը այգեգործության ոլորտում: LED-ն ունի բարձր լուսաէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետություն, հաստատուն հոսանք, փոքր ծավալ, երկար կյանք, ցածր էներգիայի սպառում, ֆիքսված ալիքի երկարություն, ցածր ջերմային ճառագայթում և շրջակա միջավայրի պաշտպանություն: Համեմատած ներկայումս լայնորեն օգտագործվող բարձր ճնշման նատրիումական լամպերի և լյումինեսցենտային լամպերի հետ, LED-ը կարող է ոչ միայն կարգավորել լույսի քանակը և որակը (տարբեր գոտիների լույսի համամասնությունը)՝ ըստ բույսերի աճի կարիքների, այլև կարող է մոտ հեռավորության վրա ճառագայթել բույսերը՝ իր սառը լույսի շնորհիվ: Այսպիսով, կարելի է բարելավել մշակման շերտերի քանակը և տարածքի օգտագործման մակարդակը, ինչպես նաև իրականացնել էներգախնայողության, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և տարածքի արդյունավետ օգտագործման գործառույթներ, որոնք չեն կարող փոխարինվել ավանդական լույսի աղբյուրով:

Այս առավելությունների հիման վրա, LED-ը հաջողությամբ օգտագործվել է այգեգործական օբյեկտների լուսավորության, կառավարելի միջավայրի հիմնարար հետազոտությունների, բույսերի հյուսվածքների կուլտուրայի, բույսերի գործարանների սածիլների և ավիատիեզերական էկոհամակարգի մեջ: Վերջին տարիներին LED լուսավորության արդյունավետությունը բարելավվում է, գինը նվազում է, և աստիճանաբար մշակվում են տարբեր տեսակի արտադրանքներ՝ որոշակի ալիքի երկարություններով, ուստի դրա կիրառումը գյուղատնտեսության և կենսաբանության ոլորտում ավելի լայն կլինի:

Այս հոդվածը ամփոփում է LED-ի հետազոտական ​​վիճակը այգեգործության ոլորտում, կենտրոնանում է լույսի կենսաբանության հիմքում LED լրացուցիչ լույսի կիրառման, բույսերի լույսի ձևավորման վրա LED աճեցման լամպերի ազդեցության, սննդային որակի և ծերացման հետաձգման ազդեցության, լույսի բանաձևի կառուցման և կիրառման, ինչպես նաև LED լրացուցիչ լույսի տեխնոլոգիայի ներկայիս խնդիրների և հեռանկարների վերլուծությունների և հեռանկարների վրա։

ԼԵԴ լրացուցիչ լույսի ազդեցությունը այգեգործական մշակաբույսերի աճի վրա

Լույսի կարգավորիչ ազդեցությունը բույսերի աճի և զարգացման վրա ներառում է սերմերի ծլումը, ցողունի երկարացումը, տերևների և արմատների զարգացումը, լուսատոպիզմը, քլորոֆիլի սինթեզը և քայքայումը, ինչպես նաև ծաղկման ինդուկցիան: Հաստատության լուսավորության միջավայրի տարրերն են լույսի ինտենսիվությունը, լույսի ցիկլը և սպեկտրալ բաշխումը: Տարրերը կարող են կարգավորվել արհեստական ​​լույսի լրացման միջոցով՝ առանց եղանակային պայմանների սահմանափակման:

Ներկայումս բույսերում կան առնվազն երեք տեսակի լուսընկալիչներ՝ ֆիտոքրոմ (կլանում է կարմիր և հեռավոր կարմիր լույսը), կրիպտոքրոմ (կլանում է կապույտ և մոտ ուլտրամանուշակագույն լույսը) և UV-A և UV-B: Բույսերի ճառագայթման համար որոշակի ալիքի երկարության լույսի աղբյուրի օգտագործումը կարող է բարելավել բույսերի ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունը, արագացնել լույսի մորֆոգենեզը և խթանել բույսերի աճն ու զարգացումը: Բույսերի ֆոտոսինթեզում օգտագործվել են կարմիր-նարնջագույն լույս (610 ~ 720 նմ) ​​և կապույտ-մանուշակագույն լույս (400 ~ 510 նմ): LED տեխնոլոգիայի միջոցով մոնոքրոմատիկ լույսը (օրինակ՝ կարմիր լույս՝ 660 նմ գագաթնակետով, կապույտ լույս՝ 450 նմ գագաթնակետով և այլն) կարող է ճառագայթվել քլորոֆիլի ամենաուժեղ կլանման գոտուն համապատասխան, և սպեկտրալ տիրույթի լայնությունը կազմում է ընդամենը ± 20 նմ:

Ներկայումս կարծիք կա, որ կարմիր-նարնջագույն լույսը զգալիորեն կարագացնի բույսերի զարգացումը, կնպաստի չոր նյութի կուտակմանը, կոճղերի, պալարների, տերևային կոճղերի և բույսերի այլ օրգանների ձևավորմանը, կհանգեցնի բույսերի ավելի վաղ ծաղկմանը և պտղաբերմանը, ինչպես նաև կխաղա բույսերի գույնի բարելավման գործում առաջատար դեր։ Կապույտ և մանուշակագույն լույսերը կարող են վերահսկել բույսերի տերևների լուսատոպությունը, խթանել ստոմատների բացումը և քլորոպլաստների շարժումը, կասեցնել ցողունի երկարացումը, կանխել բույսի երկարացումը, հետաձգել ծաղկումը և խթանել վեգետատիվ օրգանների աճը։ Կարմիր և կապույտ լուսադիոդների համադրությունը կարող է փոխհատուցել երկու գույների մեկ գույնի լույսի անբավարարությունը և ձևավորել սպեկտրալ կլանման գագաթնակետ, որը հիմնականում համապատասխանում է բերքի ֆոտոսինթեզին և ձևաբանությանը։ Լույսի էներգիայի օգտագործման մակարդակը կարող է հասնել 80%-ից 90%-ի, և էներգախնայողության ազդեցությունը նշանակալի է։

Այգեգործության մեջ LED լրացուցիչ լույսերով հագեցած լինելը կարող է զգալիորեն մեծացնել արտադրողականությունը: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մրգերի քանակը, ընդհանուր բերքատվությունը և յուրաքանչյուր բալի լոլիկի քաշը 300 մկմոլ/(մ²·վ) LED շերտերի և LED լամպերի լրացուցիչ լույսի ներքո 12 ժամվա ընթացքում (8:00-20:00) զգալիորեն մեծացել են: LED շերտի լրացուցիչ լույսը համապատասխանաբար աճել է 42.67%-ով, 66.89%-ով և 16.97%-ով, իսկ LED խողովակի լրացուցիչ լույսը՝ համապատասխանաբար 48.91%-ով, 94.86%-ով և 30.86%-ով: LED աճի լուսավորության սարքի LED լրացուցիչ լույսը ամբողջ աճի ժամանակահատվածում [կարմիր և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 3:2 է, իսկ լույսի ինտենսիվությունը՝ 300 մկմոլ/(մ²·վ)] կարող է զգալիորեն բարձրացնել չիեհվայի և սմբուկի առանձին մրգի որակը և բերքատվությունը մեկ միավոր մակերեսի վրա: Չիկուկուանի բերքատվությունն աճել է 5.3%-ով և 15.6%-ով, իսկ սմբուկինը՝ 7.6%-ով և 7.8%-ով։ LED լույսի որակի, դրա ինտենսիվության և աճի ողջ ժամանակահատվածի տևողության շնորհիվ կարելի է կրճատել բույսերի աճի ցիկլը, բարելավել գյուղատնտեսական արտադրանքի առևտրային բերքատվությունը, սննդային որակը և ձևաբանական արժեքը, ինչպես նաև իրականացնել բարձր արդյունավետությամբ, էներգախնայող և ինտելեկտուալ այգեգործական մշակաբույսերի արտադրություն։

ԼԵԴ լրացուցիչ լույսի կիրառումը բանջարեղենի սածիլների մշակման մեջ

Բույսերի ձևաբանության, աճի և զարգացման կարգավորումը LED լույսի աղբյուրի միջոցով կարևոր տեխնոլոգիա է ջերմոցային մշակության ոլորտում: Բարձրակարգ բույսերը կարող են զգալ և ստանալ լուսային ազդանշաններ լուսաընկալիչ համակարգերի միջոցով, ինչպիսիք են ֆիտոքրոմը, կրիպտոքրոմը և լուսաընկալիչը, և մորֆոլոգիական փոփոխություններ կատարել բջջի ներսում գտնվող սուրհանդակների միջոցով՝ բույսերի հյուսվածքներն ու օրգանները կարգավորելու համար: Ֆոտոմորֆոգենեզը նշանակում է, որ բույսերը ապավինում են լույսին՝ բջիջների դիֆերենցիացիան, կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ փոփոխությունները, ինչպես նաև հյուսվածքների և օրգանների ձևավորումը վերահսկելու համար, ներառյալ որոշ սերմերի ծլման վրա ազդեցությունը, գագաթային գերիշխանության խթանումը, կողմնային բողբոջների աճի արգելակումը, ցողունի երկարացումը և տրոպիզմը:

Բանջարեղենի սածիլների մշակումը օբյեկտի գյուղատնտեսության կարևոր մասն է կազմում: Անընդհատ անձրևոտ եղանակը օբյեկտում անբավարար լուսավորություն կառաջացնի, և սածիլները հակված են երկարանալու, ինչը կազդի բանջարեղենի աճի, ծաղկաբողբոջների տարբերակման և մրգերի զարգացման վրա, և, ի վերջո, կազդի դրանց բերքատվության և որակի վրա: Արտադրության մեջ որոշ բույսերի աճի կարգավորիչներ, ինչպիսիք են գիբերելինը, օքսինը, պակլոբուտրազոլը և քլորմեկվատը, օգտագործվում են սածիլների աճը կարգավորելու համար: Այնուամենայնիվ, բույսերի աճի կարգավորիչների անհիմն օգտագործումը կարող է հեշտությամբ աղտոտել բանջարեղենի և օբյեկտների շրջակա միջավայրը, ինչը վնասակար կլինի մարդու առողջության համար:

ԼԵԴ լրացուցիչ լույսն ունի լրացուցիչ լույսի բազմաթիվ եզակի առավելություններ, և այն ԼԵԴ լրացուցիչ լույսն օգտագործելու իրագործելի միջոց է սածիլներ աճեցնելու համար: Ցածր լույսի պայմաններում [0~35 մկմոլ/(մ²·վ)] անցկացված ԼԵԴ լրացուցիչ լույսի [25±5 մկմոլ/(մ²·վ)] փորձի ժամանակ պարզվել է, որ կանաչ լույսը նպաստում է վարունգի սածիլների երկարացմանը և աճին: Կարմիր լույսը և կապույտ լույսը խոչընդոտում են սածիլների աճը: Բնական թույլ լույսի համեմատ, կարմիր և կապույտ լույսով լրացված սածիլների ուժեղ սածիլների ցուցանիշը համապատասխանաբար աճել է 151.26%-ով և 237.98%-ով: Մոնոքրոմատիկ լույսի որակի համեմատ, բարդ լույսի լրացուցիչ լույսի ազդեցության տակ կարմիր և կապույտ բաղադրիչներ պարունակող ուժեղ սածիլների ցուցանիշը աճել է 304.46%-ով:

Վարունգի սածիլներին կարմիր լույս ավելացնելը կարող է մեծացնել իրական տերևների քանակը, տերևի մակերեսը, բույսի բարձրությունը, ցողունի տրամագիծը, չոր և թարմ որակը, ուժեղ սածիլի ինդեքսը, արմատի կենսունակությունը, SOD ակտիվությունը և վարունգի սածիլների լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը: UV-B լույսի հավելումը կարող է մեծացնել վարունգի սածիլի տերևներում քլորոֆիլ a-ի, քլորոֆիլ b-ի և կարոտինոիդների պարունակությունը: Բնական լույսի համեմատ, կարմիր և կապույտ LED լույսի հավելումը կարող է զգալիորեն մեծացնել լոլիկի սածիլների տերևի մակերեսը, չոր նյութի որակը և ուժեղ սածիլի ինդեքսը: LED կարմիր և կանաչ լույսի հավելումը զգալիորեն մեծացնում է լոլիկի սածիլների բարձրությունը և ցողունի հաստությունը: LED կանաչ լույսի հավելումը կարող է զգալիորեն մեծացնել վարունգի և լոլիկի սածիլների կենսազանգվածը, և սածիլների թարմ և չոր քաշը մեծանում է կանաչ լույսի հավելման լույսի ինտենսիվության աճին զուգընթաց, մինչդեռ լոլիկի սածիլների հաստ ցողունի և ուժեղ սածիլի ինդեքսը հետևում է կանաչ լույսի հավելմանը: Ուժի աճը մեծանում է: LED կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը կարող է մեծացնել ամբողջ բույսի ցողունի հաստությունը, տերևի մակերեսը, չոր քաշը, արմատի և ընձյուղի հարաբերակցությունը և սմբուկի ուժեղ սածիլի ինդեքսը: Սպիտակ լույսի համեմատ, LED կարմիր լույսը կարող է մեծացնել կաղամբի սածիլների կենսազանգվածը և նպաստել կաղամբի սածիլների երկարացմանը և տերևների ընդարձակմանը: LED կապույտ լույսը նպաստում է կաղամբի սածիլների խիտ աճին, չոր նյութի կուտակմանը և ուժեղ սածիլային ինդեքսին, և կաղամբի սածիլները դարձնում է գաճաճ: Վերոնշյալ արդյունքները ցույց են տալիս, որ լույսի կարգավորման տեխնոլոգիայով մշակվող բանջարեղենի սածիլների առավելությունները շատ ակնհայտ են:

ԼԵԴ լրացուցիչ լույսի ազդեցությունը մրգերի և բանջարեղենի սննդային որակի վրա

Մրգերի և բանջարեղենի մեջ պարունակվող սպիտակուցը, շաքարը, օրգանական թթուն և վիտամինը սննդարար նյութեր են, որոնք օգտակար են մարդու առողջության համար: Լույսի որակը կարող է ազդել բույսերում ՎԿ պարունակության վրա՝ կարգավորելով ՎԿ սինթեզի և քայքայող ֆերմենտների ակտիվությունը, և այն կարող է կարգավորել սպիտակուցների նյութափոխանակությունը և ածխաջրերի կուտակումը այգեգործական բույսերում: Կարմիր լույսը նպաստում է ածխաջրերի կուտակմանը, կապույտ լույսի մշակումը օգտակար է սպիտակուցների ձևավորման համար, մինչդեռ կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը կարող է զգալիորեն բարելավել բույսերի սննդային որակը, քան մոնոքրոմատիկ լույսը:

Կարմիր կամ կապույտ LED լույսի ավելացումը կարող է նվազեցնել նիտրատի պարունակությունը հազարի տերևներում, կապույտ կամ կանաչ LED լույսի ավելացումը կարող է նպաստել լուծվող շաքարի կուտակմանը հազարի տերևներում, իսկ ինֆրակարմիր LED լույսի ավելացումը նպաստում է վիտամին C-ի կուտակմանը հազարի տերևներում: Արդյունքները ցույց են տվել, որ կապույտ լույսի հավելումը կարող է բարելավել լոլիկի վիտամին C-ի պարունակությունը և լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը. կարմիր և կարմիր կապույտ լույսի համակցված օգտագործումը կարող է նպաստել լոլիկի պտուղների շաքարի և թթվի պարունակությանը, իսկ շաքարի և թթվի հարաբերակցությունը ամենաբարձրն էր կարմիր կապույտ համակցված լույսի ներքո. կարմիր կապույտ համակցված լույսը կարող է բարելավել վարունգի պտուղների վիտամին C-ի պարունակությունը:

Մրգերի և բանջարեղենի մեջ պարունակվող ֆենոլները, ֆլավոնոիդները, անտոցիանինները և այլ նյութեր ոչ միայն կարևոր ազդեցություն ունեն մրգերի և բանջարեղենի գույնի, համի և ապրանքային արժեքի վրա, այլև ունեն բնական հակաօքսիդանտային ակտիվություն և կարող են արդյունավետորեն արգելակել կամ վերացնել ազատ ռադիկալները մարդու մարմնում։

Լույսը լրացնելու համար LED կապույտ լույսի օգտագործումը կարող է զգալիորեն մեծացնել սմբուկի կեղևի անտոցիանի պարունակությունը 73.6%-ով, մինչդեռ LED կարմիր լույսի և կարմիր ու կապույտ լույսի համադրության օգտագործումը կարող է մեծացնել ֆլավոնոիդների և ընդհանուր ֆենոլների պարունակությունը: Կապույտ լույսը կարող է նպաստել լոլիկի պտուղներում լիկոպենի, ֆլավոնոիդների և անտոցիանինների կուտակմանը: Կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը որոշ չափով խթանում է անտոցիանինների արտադրությունը, բայց խոչընդոտում է ֆլավոնոիդների սինթեզը: Սպիտակ լույսի համեմատ, կարմիր լույսի մշակումը կարող է զգալիորեն մեծացնել սալաթի ընձյուղներում անտոցիանի պարունակությունը, բայց կապույտ լույսի մշակումն ունի անտոցիանի ամենացածր պարունակությունը: Կանաչ տերևային, մանուշակագույն տերևային և կարմիր տերևային սալաթի պարունակությունը ավելի բարձր էր սպիտակ լույսի, կարմիր-կապույտ համակցված լույսի և կապույտ լույսի ազդեցության տակ, բայց ամենացածրը՝ կարմիր լույսի ազդեցության տակ: LED ուլտրամանուշակագույն լույսի կամ նարնջագույն լույսի օգտագործումը կարող է մեծացնել ֆենոլային միացությունների պարունակությունը սալաթի տերևներում, մինչդեռ կանաչ լույսի օգտագործումը կարող է մեծացնել անտոցիանինների պարունակությունը: Հետևաբար, LED աճեցման լույսի օգտագործումը այգեգործական հաստատությունների մշակության մեջ մրգերի և բանջարեղենի սննդային որակը կարգավորելու արդյունավետ միջոց է։

LED լրացուցիչ լույսի ազդեցությունը բույսերի ծերացման դեմ պայքարի վրա

Բույսերի ծերացման ընթացքում քլորոֆիլի քայքայումը, սպիտակուցի արագ կորուստը և ՌՆԹ-ի հիդրոլիզը հիմնականում դրսևորվում են տերևների ծերացման տեսքով: Քլորոպլաստները շատ զգայուն են արտաքին լուսավորության միջավայրի փոփոխությունների նկատմամբ, որոնք հատկապես ազդում են լույսի որակից: Կարմիր լույսը, կապույտ լույսը և կարմիր-կապույտ համակցված լույսը նպաստում են քլորոպլաստների մորֆոգենեզին, կապույտ լույսը նպաստում է քլորոպլաստներում օսլայի հատիկների կուտակմանը, իսկ կարմիր լույսը և հեռավոր կարմիր լույսը բացասաբար են ազդում քլորոպլաստների զարգացման վրա: Կապույտ լույսի, կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը կարող է խթանել քլորոֆիլի սինթեզը վարունգի սածիլների տերևներում, իսկ կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը կարող է նաև հետաձգել տերևների քլորոֆիլի պարունակության նվազումը հետագա փուլում: Այս ազդեցությունն ավելի ակնհայտ է կարմիր լույսի հարաբերակցության նվազման և կապույտ լույսի հարաբերակցության աճի դեպքում: Վարունգի սածիլների տերևներում քլորոֆիլի պարունակությունը LED կարմիր և կապույտ համակցված լույսի ազդեցության տակ զգալիորեն ավելի բարձր էր, քան լյումինեսցենտային լույսի կառավարման և մոնոքրոմատիկ կարմիր և կապույտ լույսի ազդեցության տակ: LED կապույտ լույսը կարող է զգալիորեն բարձրացնել Wutacai և կանաչ սխտորի սածիլների քլորոֆիլի a/b արժեքը:

Ծերացման ընթացքում տեղի են ունենում ցիտոկինիններ (CTK), օքսին (IAA), աբսցիսաթթվի պարունակության փոփոխություններ (ABA) և ֆերմենտային ակտիվության բազմազան փոփոխություններ: Բույսերի հորմոնների պարունակությունը հեշտությամբ ազդում է լուսային միջավայրի կողմից: Լույսի տարբեր որակները տարբեր կարգավորիչ ազդեցություններ ունեն բույսերի հորմոնների վրա, և լույսի ազդանշանի փոխանցման ուղու սկզբնական քայլերը ներառում են ցիտոկինիններ:

CTK-ն նպաստում է տերևային բջիջների ընդարձակմանը, ուժեղացնում է տերևների ֆոտոսինթեզը՝ միաժամանակ արգելակելով ռիբոնուկլեազի, դեզօքսիռիբոնուկլեազի և պրոտեազի ակտիվությունը, և հետաձգում է նուկլեինաթթուների, սպիտակուցների և քլորոֆիլի քայքայումը, ուստի այն կարող է զգալիորեն հետաձգել տերևների ծերացումը: Լույսի և CTK-միջնորդավորված զարգացման կարգավորման միջև կա փոխազդեցություն, և լույսը կարող է խթանել էնդոգեն ցիտոկինինի մակարդակի բարձրացումը: Երբ բույսերի հյուսվածքները գտնվում են ծերացման վիճակում, դրանց էնդոգեն ցիտոկինինի պարունակությունը նվազում է:

IAA-ն հիմնականում կենտրոնացած է ակտիվ աճի շրջաններում, և շատ քիչ պարունակություն կա ծերացող հյուսվածքներում կամ օրգաններում: Մանուշակագույն լույսը կարող է մեծացնել ինդոլ քացախաթթվային օքսիդազի ակտիվությունը, իսկ IAA-ի ցածր մակարդակը կարող է խոչընդոտել բույսերի երկարացումը և աճը:

ԿՀԱ-ն հիմնականում առաջանում է ծերացող տերևների հյուսվածքներում, հասուն պտուղներում, սերմերում, ցողուններում, արմատներում և այլ մասերում: Վարունգի և կաղամբի ԿՀԱ-ի պարունակությունը կարմիր և կապույտ լույսի համադրության դեպքում ավելի ցածր է, քան սպիտակ և կապույտ լույսի դեպքում:

Բույսերում ավելի կարևոր և լույսի հետ կապված պաշտպանիչ ֆերմենտներ են պերօքսիդազը (POD), սուպերօքսիդ դիսմուտազը (SOD), ասկորբատ պերօքսիդազը (APX), կատալազը (CAT): Եթե բույսերը ծերանան, այս ֆերմենտների ակտիվությունը արագորեն կնվազի:

Լույսի տարբեր որակները զգալի ազդեցություն ունեն բույսերի հակաօքսիդանտային ֆերմենտային ակտիվության վրա: 9 օր կարմիր լույսով մշակումից հետո կանեփի սածիլների APX ակտիվությունը զգալիորեն աճել է, իսկ POD ակտիվությունը նվազել է: 15 օր կարմիր և կապույտ լույսով մշակումից հետո լոլիկի POD ակտիվությունը սպիտակ լույսից բարձր էր համապատասխանաբար 20.9%-ով և 11.7%-ով: 20 օր կանաչ լույսով մշակումից հետո լոլիկի POD ակտիվությունը ամենացածրն էր՝ սպիտակ լույսի միայն 55.4%-ը: 4 ժամ կապույտ լույսի լրացումը կարող է զգալիորեն մեծացնել լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը, POD, SOD, APX և CAT ֆերմենտային ակտիվությունը վարունգի տերևներում՝ սածիլային փուլում: Բացի այդ, SOD-ի և APX-ի ակտիվությունները աստիճանաբար նվազում են լույսի երկարացման հետ մեկտեղ: SOD-ի և APX-ի ակտիվությունը կապույտ և կարմիր լույսի ներքո դանդաղորեն նվազում է, բայց միշտ ավելի բարձր է, քան սպիտակ լույսինը: Կարմիր լույսի ճառագայթումը զգալիորեն նվազեցրել է լոլիկի տերևների պերօքսիդազի և IAA պերօքսիդազի ակտիվությունը, ինչպես նաև սմբուկի տերևների IAA պերօքսիդազի ակտիվությունը, բայց հանգեցրել է սմբուկի տերևների պերօքսիդազի ակտիվության զգալի աճի: Հետևաբար, LED լրացուցիչ լուսավորության ողջամիտ ռազմավարության ընդունումը կարող է արդյունավետորեն հետաձգել այգեգործական մշակաբույսերի ծերացումը և բարելավել բերքատվությունն ու որակը։

LED լույսի բանաձևի կառուցումը և կիրառումը

Բույսերի աճն ու զարգացումը զգալիորեն կախված են լույսի որակից և դրա տարբեր բաղադրամասերից: Լույսի բանաձևը հիմնականում ներառում է մի քանի տարրեր, ինչպիսիք են լույսի որակի հարաբերակցությունը, լույսի ինտենսիվությունը և լուսավորության տևողությունը: Քանի որ տարբեր բույսեր ունեն լույսի տարբեր պահանջներ և տարբեր աճի ու զարգացման փուլեր, մշակվող մշակաբույսերի համար անհրաժեշտ է լույսի որակի, լույսի ինտենսիվության և լույսի լրացման ժամանակի լավագույն համադրությունը:

 ◆Լույսի սպեկտրի հարաբերակցությունը

Սպիտակ լույսի և առանձին կարմիր ու կապույտ լույսի համեմատ, LED կարմիր և կապույտ լույսի համադրությունը համապարփակ առավելություն ունի վարունգի և կաղամբի սածիլների աճի և զարգացման վրա։

Երբ կարմիր և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 8:2 է, բույսի ցողունի հաստությունը, բույսի բարձրությունը, բույսի չոր քաշը, թարմ քաշը, ուժեղ սածիլների ինդեքսը և այլն զգալիորեն մեծանում են, և դա նաև օգտակար է քլորոպլաստային մատրիցի և բազալ թիթեղների ձևավորման, ինչպես նաև ասիմիլյացիոն նյութերի արտադրության համար։

Կարմիր լոբու ծիլերի համար կարմիր, կանաչ և կապույտ որակի համադրության օգտագործումը օգտակար է չոր նյութի կուտակման համար, իսկ կանաչ լույսը կարող է նպաստել կարմիր լոբու ծիլերի չոր նյութի կուտակմանը: Աճն առավել ակնհայտ է, երբ կարմիր, կանաչ և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 6:2:1 է: Կարմիր լոբու ծիլերի սածիլների բանջարեղենի հիպոկոտիլային երկարացման ազդեցությունը լավագույնն էր կարմիր և կապույտ լույսի 8:1 հարաբերակցության դեպքում, իսկ կարմիր լոբու ծիլերի հիպոկոտիլային երկարացումը ակնհայտորեն կասեցվել էր կարմիր և կապույտ լույսի 6:3 հարաբերակցության դեպքում, սակայն լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը ամենաբարձրն էր:

Երբ լուֆայի սածիլների համար կարմիր և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 8:1 է, լուֆայի սածիլների ուժեղ սածիլների ինդեքսը և լուծվող շաքարի պարունակությունը ամենաբարձրն են: Երբ օգտագործվում է լույսի որակ՝ կարմիր և կապույտ լույսի 6:3 հարաբերակցությամբ, լուֆայի սածիլների քլորոֆիլ a պարունակությունը, քլորոֆիլ a/b հարաբերակցությունը և լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը ամենաբարձրն են եղել:

Երբ օգտագործվում է կարմիր և կապույտ լույսի 3:1 հարաբերակցությունը նեխուրի մեջ, այն կարող է արդյունավետորեն նպաստել նեխուրի բույսի բարձրության, ցողունի երկարության, տերևների քանակի, չոր նյութի որակի, VC պարունակության, լուծվող սպիտակուցի պարունակության և լուծվող շաքարի պարունակության ավելացմանը: Լոլիկի մշակման մեջ LED կապույտ լույսի համամասնության ավելացումը նպաստում է լիկոպենի, ազատ ամինաթթուների և ֆլավոնոիդների առաջացմանը, իսկ կարմիր լույսի համամասնության ավելացումը՝ տիտրվող թթուների առաջացմանը: Երբ լույսի կարմիր և կապույտ լույսի և հազարի տերևների հարաբերակցությունը 8:1 է, այն օգտակար է կարոտինոիդների կուտակման համար, արդյունավետորեն նվազեցնում է նիտրատի պարունակությունը և մեծացնում VC պարունակությունը:

 ◆Լույսի ինտենսիվությունը

Թույլ լույսի տակ աճող բույսերն ավելի խոցելի են ֆոտոինհիբիցիոնի նկատմամբ, քան ուժեղ լույսի տակ։ Լոլիկի սածիլների զուտ ֆոտոսինթեզի արագությունը մեծանում է լույսի ինտենսիվության աճին զուգընթաց [50, 150, 200, 300, 450, 550 մկմոլ/(մ²·վ)]՝ սկզբում աճելով, ապա նվազելով, և 300 մկմոլ/(մ²·վ) դեպքում հասնելով առավելագույնի։ Սալաթի բույսի բարձրությունը, տերևի մակերեսը, ջրի պարունակությունը և VC պարունակությունը զգալիորեն աճել են 150 մկմոլ/(մ²·վ) լույսի ինտենսիվության դեպքում։ 200 մկմոլ/(մ²·վ) լույսի ինտենսիվության դեպքում զգալիորեն աճել է թարմ քաշը, ընդհանուր քաշը և ազատ ամինաթթուների պարունակությունը, իսկ 300 մկմոլ/(մ²·վ) լույսի ինտենսիվության դեպքում նվազել են սալաթի տերևի մակերեսը, ջրի պարունակությունը, քլորոֆիլ a-ն, քլորոֆիլ a+b-ն և կարոտինոիդները։ Մթության համեմատ, LED-ի աճի լույսի ինտենսիվության աճին զուգընթաց [3, 9, 15 մկմոլ/(մ²·վ)], սև լոբու ծիլերի քլորոֆիլ a-ի, քլորոֆիլ b-ի և քլորոֆիլ a+b-ի պարունակությունը զգալիորեն աճել է: VC պարունակությունը ամենաբարձրն է՝ 3 մկմոլ/(մ²·վ), իսկ լուծվող սպիտակուցի, լուծվող շաքարի և սախարոզի պարունակությունը ամենաբարձրն է՝ 9 մկմոլ/(մ²·վ): Նույն ջերմաստիճանային պայմաններում, լույսի ինտենսիվության աճին զուգընթաց [(2~2.5)lx×103 լx, (4~4.5)lx×103 լx, (6~6.5)lx×103 լx], պղպեղի սածիլների տնկման ժամանակը կրճատվել է, լուծվող շաքարի պարունակությունը մեծացել է, սակայն քլորոֆիլ a-ի և կարոտինոիդների պարունակությունը աստիճանաբար նվազել է:

 ◆Լույսի ժամանակը

Լուսավորության ժամանակի ճիշտ երկարացումը կարող է որոշակիորեն մեղմել լույսի անբավարար ինտենսիվության պատճառով առաջացած ցածր լուսային սթրեսը, նպաստել այգեգործական մշակաբույսերի ֆոտոսինթետիկ արտադրանքի կուտակմանը և հասնել բերքատվության բարձրացման և որակի բարելավման ազդեցությանը: Ծիլերի VC պարունակությունը աստիճանաբար աճել է լուսավորության ժամանակի երկարացման հետ մեկտեղ (0, 4, 8, 12, 16, 20 ժամ/օր), մինչդեռ ազատ ամինաթթուների պարունակությունը, SOD և CAT ակտիվությունները բոլորը նվազման միտում են ցուցաբերել: Լուսավորության ժամանակի երկարացման հետ մեկտեղ (12, 15, 18 ժամ) չինական կաղամբի բույսերի թարմ քաշը զգալիորեն աճել է: Չինական կաղամբի տերևներում և ցողուններում VC պարունակությունը ամենաբարձրն էր համապատասխանաբար 15 և 12 ժամերին: Չինական կաղամբի տերևների լուծվող սպիտակուցի պարունակությունը աստիճանաբար նվազել է, բայց ցողուններում ամենաբարձրն էր 15 ժամից հետո: Չինական կաղամբի տերևների լուծվող շաքարի պարունակությունը աստիճանաբար աճել է, մինչդեռ ցողուններում ամենաբարձրն էր 12 ժամից հետո: Երբ կարմիր և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 1:2 է, 12 ժամ լուսավորության համեմատ, 20 ժամ լուսային մշակումը նվազեցնում է կանաչ տերևային աղցանի մեջ ընդհանուր ֆենոլների և ֆլավոնոիդների հարաբերական պարունակությունը, սակայն երբ կարմիր և կապույտ լույսի հարաբերակցությունը 2:1 է, 20 ժամ լուսային մշակումը զգալիորեն մեծացնում է կանաչ տերևային աղցանի մեջ ընդհանուր ֆենոլների և ֆլավոնոիդների հարաբերական պարունակությունը։

Վերոնշյալից կարելի է տեսնել, որ լույսի տարբեր բանաձևերը տարբեր ազդեցություն ունեն տարբեր մշակաբույսերի ֆոտոսինթեզի, ֆոտոմորֆոգենեզի և ածխածնի ու ազոտի նյութափոխանակության վրա: Լավագույն լույսի բանաձևը, լույսի աղբյուրի կոնֆիգուրացիան և ինտելեկտուալ վերահսկողության ռազմավարությունների մշակումը պահանջում են բույսի տեսակները որպես մեկնարկային կետ, և պետք է կատարվեն համապատասխան ճշգրտումներ՝ համաձայն այգեգործական մշակաբույսերի ապրանքային կարիքների, արտադրության նպատակների, արտադրական գործոնների և այլնի, որպեսզի հասնենք լուսավոր միջավայրի ինտելեկտուալ վերահսկողության նպատակին և էներգախնայողության պայմաններում բարձրորակ ու բարձր բերքատվություն ունեցող այգեգործական մշակաբույսեր ստանալուն:

Գոյություն ունեցող խնդիրներ և հեռանկարներ

LED աճեցման լույսի զգալի առավելությունն այն է, որ այն կարող է կատարել խելացի համակցված կարգավորումներ՝ ըստ տարբեր բույսերի ֆոտոսինթետիկ բնութագրերի, ձևաբանության, որակի և բերքատվության պահանջարկի սպեկտրի: Նույն մշակաբույսի տարբեր տեսակներն ու տարբեր աճի ժամանակահատվածները ունեն լույսի որակի, լույսի ինտենսիվության և լուսապարբերության տարբեր պահանջներ: Սա պահանջում է լույսի բանաձևերի հետազոտության հետագա զարգացում և կատարելագործում՝ լույսի բանաձևերի հսկայական տվյալների բազա ստեղծելու համար: Մասնագիտական ​​լամպերի հետազոտության և մշակման հետ մեկտեղ, կարելի է իրականացնել LED լրացուցիչ լույսերի առավելագույն արժեքը գյուղատնտեսական կիրառություններում՝ ավելի լավ էներգիա խնայելու, արտադրության արդյունավետությունը բարելավելու և տնտեսական օգուտներ ստանալու համար: LED աճեցման լույսի կիրառումը այգեգործության մեջ ցույց է տվել ակտիվ կենսունակություն, սակայն LED լուսավորության սարքավորումների կամ սարքերի գինը համեմատաբար բարձր է, իսկ միանվագ ներդրումը՝ մեծ: Տարբեր մշակաբույսերի լրացուցիչ լույսի պահանջները տարբեր շրջակա միջավայրի պայմաններում պարզ չեն, լրացուցիչ լույսի սպեկտրը, աճեցման լույսի անհիմն ինտենսիվությունը և տևողությունը անխուսափելիորեն կառաջացնեն տարբեր խնդիրներ աճեցման լուսավորության արդյունաբերության կիրառման մեջ:

Սակայն, տեխնոլոգիաների զարգացման և կատարելագործման, ինչպես նաև LED աճեցման լամպերի արտադրության արժեքի կրճատման հետ մեկտեղ, LED լրացուցիչ լուսավորությունն ավելի լայնորեն կօգտագործվի հաստատությունների այգեգործության մեջ: Միևնույն ժամանակ, LED լրացուցիչ լուսավորության տեխնոլոգիական համակարգի զարգացումն ու առաջընթացը, ինչպես նաև նոր էներգիայի համադրությունը հնարավորություն կտան արագ զարգացնել հաստատությունների գյուղատնտեսությունը, ընտանեկան գյուղատնտեսությունը, քաղաքային գյուղատնտեսությունը և տիեզերական գյուղատնտեսությունը՝ հատուկ միջավայրերում այգեգործական մշակաբույսերի նկատմամբ մարդկանց պահանջարկը բավարարելու համար: