Umjetna rasvjeta u poljoprivredi
Već je dugo poznato da biljke ne mogu rasti bez svjetla; međutim, tek je u posljednjih stotinu godina, zahvaljujući napretku znanosti i tehnologije, u potpunosti otkriven točan učinak svjetlosti na biljke.
Primjena umjetne rasvjete u poljoprivredi ima za cilj osigurati izvor svjetlosti koji je analogan svjetlosti koju daje sunce. Zbog napretka tehnologije, LED svjetla su se pokazala kao najbolja opcija za rasvjetu u hortikulturi, posebno ona koja mogu imati svoj spektar posebno prilagođen potrebama biljke. U usporedbi s konvencionalnijim opcijama rasvjete, kao što su visokotlačna natrijeva (HPS) i fluorescentna rasvjeta, svjetla koja koriste LED diode pružaju značajne prednosti u smislu njihovog utjecaja na okoliš i njihove proizvodne učinkovitosti.
Valoya je napisao izvješće o korištenju umjetne rasvjete u poljoprivredi, a koautori su bili istraživači sa Sveučilišta Almeria i Buresinnova. Izvješće je objavljeno u siječnju 2018. Istraživanje predstavlja testove koji koriste različite spektre i vrste svjetla kako bi se odredio utjecaj koji svaki oblik svjetla može imati na biljke ovisno o okolnostima u kojima se uzgajaju. Slijedi isječak iz studije koji možete pročitati.
1. Svjetlost i komunikacija među biljkama
Za prijenos energije kroz atmosferu odgovorni su elektromagnetski valovi. Primjeri elektromagnetskih valova uključuju mikrovalove, radio ili televizijske valove, X-zrake, ultraljubičaste zrake ili vidljivu svjetlost. Elektromagnetski valovi mogu se razlikovati jedni od drugih po različitim frekvencijama i valnim duljinama. Elektromagnetski spektar sastoji se od širokog raspona frekvencija i valnih duljina, od kojih se neke bolje prepoznaju od drugih (na primjer, mikrovalovi, radio valovi, vidljiva svjetlost i tako dalje).
Elektromagnetsko zračenje ima dvojaku prirodu; dok se kreće prostorom kao valovi, također izmjenjuje energiju u obliku čestica (fotona). Godine 1905. Albert Einstein je bio prva osoba koja je tvrdila da svjetlost posjeduje karakteristike i čestica i valova istovremeno. Fotoni su nazivi čestica koje se nalaze unutar snopa svjetlosti. Fotoni čije valne duljine odgovaraju većim udaljenostima (nižim frekvencijama) nose manje energije od fotona čije valne duljine odgovaraju kraćim udaljenostima.
Ljudsko oko može detektirati svjetlost valnih duljina između 400 i 700 nanometara (nm), što otprilike odgovara dijelu elektromagnetskog spektra koji koriste biljke tijekom procesa fotosinteze. Stoga se svjetlost valne duljine između 400 i 700 nm naziva fotosintetski aktivnim zračenjem (ili jednostavno PAR). Spektar valnih duljina koji se može vidjeti na sunčevoj svjetlosti je kontinuiran i proteže se daleko izvan vizualnog raspona. Ljudsko oko odgovorno je za pretvaranje različitih valnih duljina u boje, koje se zatim obrađuju u ljudskom mozgu. Plavu boju proizvodi svjetlost valne duljine bliže 400 nm, dok crvenu boju proizvodi svjetlost valne duljine bliže 600 nm. Žuto-zeleni raspon valnih duljina je onaj na koji ljudsko oko najosjetljivije reagira.
2. Pigmenti, fotoreceptori i kemijski proces fotosinteze u biljaka
Biljke apsorbiraju svjetlosni spektar u gotovo istom rasponu kao i ljudsko oko; međutim, za razliku od ljudi, biljke bolje primaju crveno i plavo svjetlo.
Klorofil je jedna od primarnih kemikalija koje biljkama omogućuju apsorpciju svjetlosti i korištenje energije koju ona daje za pretvaranje vode i ugljičnog dioksida u kisik i druge složene organske molekule. Ovaj proces je poznat kao fotosinteza. Klorofil je biljni pigment koji se nalazi u unutarstaničnim kloroplastima. Molekule klorofila su zelene boje i one su zapravo uzrok zelene boje stabljike i lišća. Postoje dva primarna oblika klorofila koji se mogu naći u višim biljkama. To su klorofil a i klorofil b, a njihove se krivulje apsorpcije svjetlosti međusobno vrlo malo razlikuju. Zbog ove relativno male razlike, oni mogu uhvatiti različite valne duljine, čime hvataju veći dio spektra sunčeve svjetlosti. Kao rezultat sposobnosti klorofila da primarno apsorbiraju crvenu i plavu svjetlost dok reflektiraju zelene valne duljine, biljke našim očima izgledaju zelene.
Međutim, klorofil nije jedini pigment koji se nalazi u biljkama; takozvani pomoćni pigmenti (kao što su karotenoidi i ksantofili, između ostalih) i fenolne tvari (kao što su flavonoidi, antocijanini, flavoni i flavonoidi) apsorbiraju valne duljine koje nisu samo crvena i plava. Žuta, crvena i ljubičasta boje su koje čine pomoćne pigmente. Osim što mame ptice i kukce, korištenje ovih nijansi pomaže u zaštiti tkiva od štetnih učinaka vanjskih stresora kao što je intenzivno svjetlosno zračenje.
Fotoreceptori su još jedna vrsta čestica koje mogu apsorbirati svjetlost. Tri primarne klase fotoreceptora nazivaju se fitokromi, fototropini i kriptokromi. Osim toga, UVR8 fotoreceptor je specijalizirani fotoreceptor koji reagira samo na ultraljubičasto svjetlo. Svaka vrsta fotoreceptora osjetljiva je na određeni raspon valnih duljina svjetlosti i zadužena je za određenu fiziološku reakciju u biljkama. Ovi odgovori su sljedeći:
Fototropini utječu i na fizički položaj kloroplasta i na otvaranje stomata. Oni mogu upiti plavo svjetlo.
Unutarnji sat biljaka kontroliraju kriptokromi koji nadziru okolinu tražeći signale povezane sa svjetlom. Osim toga, oni su povezani s morfološkim odgovorima, kao što su suzbijanje izduživanja stabljike, povećanje kotiledona, razvoj antocijana i fotoperiodično cvjetanje. Valne duljine UVA (ultraljubičastog), plavog i zelenog svjetla preuzimaju kriptokromi.
Cvatnju pokreću fitokromi, koji su također odgovorni za stvaranje sjemena. Produljenje stabljike, širenje lišća i "sindrom izbjegavanja sjene" kontroliraju fitokromi u biljkama. Omjer crvenog i dalekocrvenog svjetla koje je prisutno u okolišu ima utjecaj na fotostacionarno stanje molekule fitokroma, koja zauzvrat posreduje u reakcijama koje reguliraju fitokromi.
Cvjetanje, razvoj sjemena i druge funkcije kao što su klijanje, vrijeme cvatnje i oblik biljke su aktivnosti koje ovise o svjetlu. Fotosinteza, proces koji daje energiju za stvaranje biomase, samo je jedan od tih procesa. Ta su ponašanja zamršeno povezana s kvalitetom svjetla koje biljka prima iz svoje okoline, a to je način na koji biljka tumači signale iz svoje okoline. Ti su odgovori posredovani valnim duljinama koje su i unutar i izvan PAR regije, uključujući UV i dalekocrveno zračenje.
Za više informacija obratite pozornost nabenwei službena web stranica!
