Dirbtinis apšvietimas žemės ūkyje
Nuo seno žinoma, kad augalai negali augti be šviesos; Nepaisant to, tik per pastaruosius šimtą metų, mokslo ir technologijų pažangos dėka, buvo visiškai nustatytas tikslus šviesos poveikis augalams.
Dirbtinio apšvietimo naudojimas žemės ūkyje yra skirtas sukurti šviesos šaltinį, kuris būtų analogiškas saulės skleidžiamai šviesai. Dėl technologijų pažangos LED šviestuvai tapo geriausiu sodininkystės apšvietimo pasirinkimu, ypač tų, kurių spektras gali būti specialiai pritaikytas augalo poreikiams. Palyginti su įprastesnėmis apšvietimo galimybėmis, tokiomis kaip aukšto slėgio natrio (HPS) ir fluorescencinės lempos, šviesos diodai turi didelę naudą dėl poveikio aplinkai ir gamybos efektyvumo.
Ataskaitą apie dirbtinio apšvietimo naudojimą žemės ūkyje parašė Valoya, o kartu su Almerijos ir Buresinnovos universiteto mokslininkais. Ataskaita buvo paskelbta 2018 m. sausio mėn. Tyrime pateikiami bandymai, kuriuose naudojami įvairūs spektrai ir šviesos rūšys, siekiant nustatyti, kokį poveikį kiekviena šviesos forma gali turėti augalams, atsižvelgiant į aplinkybes, kuriomis jie auginami. Toliau pateikiamas tyrimo fragmentas, kurį galite perskaityti.
1. Šviesa ir augalų bendravimas
Elektromagnetinės bangos yra atsakingos už energijos perdavimą per atmosferą. Elektromagnetinių bangų pavyzdžiai yra mikrobangos, radijo ar televizijos bangos, rentgeno spinduliai, ultravioletiniai spinduliai arba matoma šviesa. Elektromagnetines bangas galima atskirti viena nuo kitos pagal skirtingus jų dažnius ir bangos ilgius. Elektromagnetinį spektrą sudaro platus dažnių ir bangų ilgių diapazonas, kai kurie iš jų atpažįstami geriau nei kiti (pavyzdžiui, mikrobangos, radijo bangos, matoma šviesa ir pan.).
Elektromagnetinė spinduliuotė turi dvejopą prigimtį; Judėdamas erdvėje kaip bangos, ji taip pat keičiasi energija dalelių (fotonų) pavidalu. 1905 m. Albertas Einšteinas buvo pirmasis asmuo, kuris teigė, kad šviesa vienu metu turi ir dalelių, ir bangų savybių. Fotonai yra dalelių, esančių šviesos pluošte, pavadinimai. Fotonai, kurių bangos ilgiai atitinka didesnius atstumus (žemesnius dažnius), neša mažiau energijos nei fotonai, kurių bangos ilgiai atitinka trumpesnius atstumus.
Žmogaus akis gali aptikti šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 400 iki 700 nanometrų (nm), o tai maždaug atitinka elektromagnetinio spektro dalį, kurią augalai naudoja fotosintezės procese. Todėl šviesa, kurios bangos ilgis yra nuo 400 iki 700 nm, vadinama fotosintetiškai aktyvia spinduliuote (arba tiesiog PAR). Saulės šviesoje matomų bangų ilgių spektras yra nenutrūkstamas ir gerokai viršija regėjimo diapazoną. Žmogaus akis yra atsakinga už įvairių bangų ilgių pavertimą spalvomis, kurios vėliau apdorojamos žmogaus smegenyse. Mėlyną spalvą sukuria šviesa, kurios bangos ilgis yra artimesnis 400 nm, o raudoną spalvą sukuria šviesa, kurios bangos ilgis yra artimesnis 600 nm. Geltonai žalios spalvos bangų ilgių diapazonas yra tas, į kurį žmogaus akis reaguoja jautriausiai.
2. Pigmentai, fotoreceptoriai ir cheminis fotosintezės procesas augaluose
Beveik tame pačiame diapazone kaip ir žmogaus akis, šviesos spektrą sugeria augalai; tačiau, priešingai nei žmonės, augalai geriau suvokia raudoną ir mėlyną šviesą.
Chlorofilas yra viena iš pagrindinių cheminių medžiagų, leidžiančių augalams sugerti šviesą ir panaudoti jos teikiamą energiją vandeniui ir anglies dioksidui paversti deguonimi ir kitomis sudėtingomis organinėmis molekulėmis. Šis procesas žinomas kaip fotosintezė. Chlorofilas yra augalinis pigmentas, kurio galima rasti tarpląsteliniuose chloroplastuose. Chlorofilo molekulės yra žalios spalvos ir iš tikrųjų yra žalios spalvos stiebuose ir lapuose priežastis. Yra dvi pirminės chlorofilo formos, kurias galima rasti aukštesniuose augaluose. Tai yra chlorofilas a ir chlorofilas b, o jų šviesos sugerties kreivės viena nuo kitos labai skiriasi. Dėl šio palyginti nedidelio skirtumo jie gali užfiksuoti skirtingus bangos ilgius ir taip užfiksuoti didesnę saulės šviesos spektro dalį. Dėl chlorofilų gebėjimo sugerti daugiausia raudoną ir mėlyną šviesą, atspindinčią žalios bangos ilgius, augalai mūsų akims atrodo žali.
Tačiau chlorofilas nėra vienintelis pigmentas, randamas augaluose; vadinamieji pagalbiniai pigmentai (pvz., karotinoidai ir ksantofilai, be kita ko) ir fenolio medžiagos (pvz., flavonoidai, antocianinai, flavonai ir flavonoidai) sugeria ne tik raudoną ir mėlyną bangas. Geltona, raudona ir violetinė yra spalvos, sudarančios pagalbinius pigmentus. Šių atspalvių naudojimas ne tik privilioja paukščius ir vabzdžius, bet ir padeda apsaugoti audinius nuo žalingo išorinių stresorių poveikio, pavyzdžiui, intensyvaus šviesos spinduliavimo.
Fotoreceptoriai yra kitos rūšies dalelės, galinčios sugerti šviesą. Trys pagrindinės fotoreceptorių klasės yra vadinamos fitochromais, fototropinais ir kriptochromais. Be to, UVR8 fotoreceptorius yra specializuotas fotoreceptorius, kuris reaguoja tik į ultravioletinę šviesą. Kiekvienas fotoreceptorių tipas yra jautrus tam tikram šviesos bangos ilgio diapazonui ir yra atsakingas už tam tikrą fiziologinę augalų reakciją. Šie atsakymai yra tokie:
Fototropinai turi įtakos tiek fizinei chloroplastų padėčiai, tiek stomos atsivėrimui. Jie sugeba sugerti mėlyną šviesą.
Vidinį augalų laikrodį valdo kriptochromai, kurie stebi, ar jų aplinkoje nėra signalų, susijusių su šviesa. Be to, jie yra susiję su morfologinėmis reakcijomis, tokiomis kaip stiebo pailgėjimo slopinimas, skilčialapių padidėjimas, antocianinų vystymasis ir fotoperiodinis žydėjimas. UVA (ultravioletinės), mėlynos ir žalios šviesos bangos ilgius sugeria kriptochromai.
Žydėjimą skatina fitochromai, kurie taip pat yra atsakingi už sėklų susidarymą. Stiebo pailgėjimą, lapų išsiplėtimą ir „atspalvio vengimo sindromą“ kontroliuoja augaluose esantys fitochromai. Aplinkoje esantis raudonos ir tolimosios raudonos šviesos santykis turi įtakos fitochromo molekulės fotostacionariai būklei, o tai savo ruožtu tarpininkauja fitochromų reguliuojamoms reakcijoms.
Žydėjimas, sėklų vystymasis ir kitos funkcijos, tokios kaip daigumas, žydėjimo laikas ir augalo forma, yra visos veiklos, kurios priklauso nuo šviesos. Fotosintezė, procesas, kuris tiekia energiją biomasei formuotis, yra tik vienas iš šių procesų. Šis elgesys yra sudėtingai susijęs su šviesos, kurią augalas gauna iš savo aplinkos, kokybe, tai yra, kaip augalas interpretuoja signalus iš savo aplinkos. Šiuos atsakymus lemia bangos ilgiai, esantys tiek PAR regiono viduje, tiek išorėje, įskaitant UV ir toli raudoną apšvitą.
Norėdami gauti daugiau informacijos, atkreipkite dėmesį įbenwei oficiali svetainė!
