La llum juga un paper important en el creixement i desenvolupament de les plantes. Afecta gairebé totes les etapes del creixement de les plantes.
L'efecte de la llum sobre les plantes es mostra principalment en dos aspectes:
Un d'ells és proporcionar energia radiant per a la fotosíntesi.
En segon lloc, com a senyal per regular molts processos fisiològics al llarg del cicle de vida de les plantes.
Efectes de la llum sobre el creixement de la planta - fotosíntesi i pigments fotosensibles
Normalment, el creixement i el desenvolupament de plantes dependrà de la llum del sol, però la producció de verdures, flors i altres cultius comercials de fàbrica, la reproducció de plantes in vitro, etc. també necessiten una font de llum artificial per complementar la llum, per tal de promoure la fotosíntesi.
La fotosíntesi és el procés pel qual les plantes verdes utilitzen energia lleugera a través dels cloroplasts per convertir el diòxid de carboni i l'aigua en organismes que emmagatzemen energia i alliberen oxigen. Un jugador clau en aquest procés és els cloroplasts dins de les cèl·lules vegetals. Sota l'acció de la llum del sol, els cloroplasts transformen el diòxid de carboni entrant a la fulla a través de l'estomata i l'aigua absorbida per les arrels en glucosa, alliberant oxigen al mateix temps.
El fotosistema en què es produeixen reaccions lleugeres es compon de diversos pigments, com ara Clorofila a, Clorofil·la b i Catotenoides. Els principals espectres d'absorció de la clorofil·la a, la clorofil·la i els carotenoides es concentren a 450 nm i 660 nm. Per tant, per promoure la fotosíntesi, s'adopten principalment LEDs de color blau profund i de 450 LED de 660 nm, i s'afegeixen alguns LEDs blancs per aconseguir un suplement de llum LED eficient, com es mostra a la figura 1:
Per poder percebre la intensitat lumínica, la qualitat de la llum, la llum i el fotoperíode de l'entorn circumdant i respondre als seus canvis, les plantes han evolucionat al sistema de detecció de llum (receptor lleuger).
Els fotorreceptors són la clau de les plantes per detectar canvis en l'entorn extern. Els fotorreceptors més importants a les plantes són el fitocromo, que absorbeix la llum vermell / llunyà.
Els pigments fotosensibles són un grup de proteïnes pigmentàries que inverteixen l'absorció de la llum vermella i llisa, participen en la fotomorfogénesis i regulen el desenvolupament de les plantes. Són extremadament sensibles a la llum vermella (R) i a la llum vermella (FR) i tenen un paper important en tot el procés de creixement i desenvolupament des de la germinació fins a la maduresa.
Els pigments fotosensibles en plantes existeixen en dos estats estables: tipus d'absorció de llum vermella (Pr, lmax = 660nm) i tipus d'absorció de llum llarga (Pfr, lmax = 730nm). Els dos tipus d'absorció de la llum es poden invertir en llum vermella i llarga.
Els estudis sobre la correlació de pigments fotosensibles, els efectes dels pigments fotosensibles (Pr, Pfr) sobre la morfologia vegetal inclouen la germinació de les llavors, la desulfuració, elongació de la tija, l'expansió de la fulla, l'ombra i la inducció florida.
Per tant, l'esquema de plantes LED complet necessita no només 450nm de llum blava i 666nm de llum vermella, sinó també de 730nm de llum llarga. La llum blava profunda (450 nm) i ultra llum vermella (660 nm) proporcionen l'espectre necessari per a la fotosíntesi, mentre que la llum vermella (730 nm) controla el procés des de la germinació fins al creixement vegetatiu fins a la floració.
Com es pot veure a la figura 2, una combinació adequada de color blau intens (450nm), ultra vermella (660nm) i molt vermell (730nm) proporciona una millor cobertura cromatogràfica i uns patrons de creixement òptims.
Hi ha dos efectes de 730nm leds llisos en vermell a les plantes
1. Evitació d'ombra de la llum vermella a 730 nm
Un dels efectes més importants de la llum vermella de 730nm sobre les plantes és l'evasió de l'ombra (figura 3).
Si una planta està exposada a només 660 nm de llum vermella profunda, es sentirà com a llum solar directa i creixerà amb normalitat. Si la planta està exposada principalment a la llum vermella de 730 nm, la planta se sentirà bloquejada per una altra planta més alta de la llum solar directa, de manera que la planta treballarà més per sortir de l'ombra, la qual cosa ajuda a que la planta creixi més alt , però no significa necessàriament que hi haurà més biomassa (massa biològica).
2. Efecte d'inducció a la floració de 730 nm de llum llarga
Un altre paper important de la llum llarga de 730nm en aplicacions d'horticultura és que pot controlar el cicle de floració a través de 660nm i 730nm sense dependre únicament de la influència de les estacions, que té un gran valor per a les flors ornamentals.
La conversió del pigment fotosensible de Pr a Pfr és induïda principalment per la llum vermella profunda de 660nm (que representa la llum del sol durant el dia), mentre que la conversió de Pfr a Pr sol produir-se naturalment a la nit, llum vermella de 730 nm, tal com es mostra a la figura 4.
En general, es creu que les flors de plantes controlades per pigments fotosensibles depenen principalment de la proporció de Pfr / Pr, de manera que podem controlar el valor de Pfr / Pr a 730 nm de llum vermella i, per tant, controlar el cicle de floració amb més precisió.
3. Prescripció de plantes LED per a llum fixa
Els leds s'utilitzen en horticultura i poden augmentar el creixement de les plantes fins a un 40% o en flors flexibles. Com que el LED individual és independent entre si, pot controlar el rendiment fàcilment a l'hivernacle.
El flux fotònic fotosintètic (PPF) del propi LED és molt efectiu, i el típic PPF de LED de color blau intens (450 nm) i vermell lluminós (730 nm) és de 2.3. Mol / J, ultra vermella (660 nm) LED amb fotoactivitat PPF típica de 3.1? Quant a mol / J, i la longitud d'ona d'aquests LED està ben relacionada amb el espectre d'absorció Pr / Pfr pigment fotosensible amb clorofil·la a / b, carotenoides i fotosensibles, que poden aconseguir una alta eficiència i reduir significativament el consum d'energia.
Els LED no emeten calor en direcció a la planta i no danyen la planta i són aptes per al cultiu superior, interior i multicapa. La relació R / FR és la relació de la llum vermella (660 nm) amb la llum vermella (730 nm). La relació R / B és la relació de la llum vermella (660 nm) amb la llum blava (450 nm). Mitjançant el control de la relació R / FR i R / B, es pot aconseguir la prescripció òptima de llum per a diverses plantes.
