Autor: Yamin Li și Houcheng Liu etc., de la Facultatea de Horticultură, Universitatea Agricolă din China de Sud

Sursa articolului: Horticultură în seră

Tipurile de instalații horticole includ în principal serele din plastic, serele solare, serele cu mai multe deschideri și fabricile de plante. Deoarece clădirile instalațiilor blochează într-o oarecare măsură sursele de lumină naturală, lumina interioară este insuficientă, ceea ce, la rândul său, reduce randamentul și calitatea culturilor. Prin urmare, lumina suplimentară joacă un rol indispensabil în obținerea culturilor de înaltă calitate și cu randament ridicat ale instalației, dar a devenit și un factor major în creșterea consumului de energie și a costurilor de operare din cadrul instalației.

De mult timp, sursele de lumină artificială utilizate în domeniul horticulturii includ în principal lămpi cu sodiu de înaltă presiune, lămpi fluorescente, lămpi cu halogen metalic, lămpi cu incandescență etc. Dezavantajele proeminente sunt producția ridicată de căldură, consumul ridicat de energie și costurile de operare ridicate. Dezvoltarea diodelor emițătoare de lumină (LED) de nouă generație face posibilă utilizarea surselor de lumină artificială cu consum redus de energie în domeniul horticulturii. LED-ul are avantajele unei eficiențe ridicate de conversie fotoelectrică, a puterii de curent continuu, a volumului mic, a duratei lungi de viață, a consumului redus de energie, a lungimii de undă fixe, a radiației termice reduse și a protecției mediului. Comparativ cu lămpile cu sodiu de înaltă presiune și lămpile fluorescente utilizate în prezent, LED-ul nu numai că poate ajusta cantitatea și calitatea luminii (proporția diferitelor benzi de lumină) în funcție de nevoile creșterii plantelor, dar poate iradia plantele la mică distanță datorită luminii sale reci. Astfel, se poate îmbunătăți numărul de straturi de cultivare și rata de utilizare a spațiului, putând fi realizate funcții de economisire a energiei, protecție a mediului și utilizare eficientă a spațiului, care nu pot fi înlocuite de sursele de lumină tradiționale.

Pe baza acestor avantaje, LED-urile au fost utilizate cu succes în iluminatul horticol al instalațiilor, cercetarea fundamentală a mediului controlabil, cultura țesuturilor vegetale, răsadurile din fabricile de plante și ecosistemul aerospațial. În ultimii ani, performanța iluminării cu LED-uri pentru creștere se îmbunătățește, prețul scade, iar tot felul de produse cu lungimi de undă specifice sunt dezvoltate treptat, astfel încât aplicarea lor în domeniul agriculturii și biologiei va fi mai largă.

Acest articol rezumă stadiul cercetării privind LED-urile în domeniul horticulturii, se concentrează pe aplicarea luminii suplimentare cu LED-uri în fundamentul biologiei luminii, lămpile de creștere cu LED-uri asupra formării luminii la plante, calitatea nutrițională și efectul întârzierii îmbătrânirii, construcția și aplicarea formulelor de lumină și analizează și prezintă perspectivele problemelor și perspectivelor actuale ale tehnologiei luminii suplimentare cu LED-uri.

Efectul luminii suplimentare cu LED-uri asupra creșterii culturilor horticole

Efectele reglatoare ale luminii asupra creșterii și dezvoltării plantelor includ germinarea semințelor, alungirea tulpinii, dezvoltarea frunzelor și rădăcinilor, fototropismul, sinteza și descompunerea clorofilei și inducția florilor. Elementele mediului de iluminat din unitate includ intensitatea luminii, ciclul de lumină și distribuția spectrală. Elementele pot fi ajustate prin suplimentare de lumină artificială fără limitarea condițiilor meteorologice.

În prezent, există cel puțin trei tipuri de fotoreceptori la plante: fitocrom (care absoarbe lumina roșie și lumina roșie îndepărtată), criptocrom (care absoarbe lumina albastră și lumina ultravioletă apropiată) și UV-A și UV-B. Utilizarea unei surse de lumină cu lungime de undă specifică pentru iradierea culturilor poate îmbunătăți eficiența fotosintezei plantelor, poate accelera morfogeneza luminii și poate promova creșterea și dezvoltarea plantelor. Lumina roșie portocalie (610 ~ 720 nm) și lumina albastru-violet (400 ~ 510 nm) au fost utilizate în fotosinteza plantelor. Folosind tehnologia LED, lumina monocromatică (cum ar fi lumina roșie cu vârf de 660 nm, lumina albastră cu vârf de 450 nm etc.) poate fi radiată în linie cu cea mai puternică bandă de absorbție a clorofilei, iar lățimea domeniului spectral este de numai ± 20 nm.

În prezent, se crede că lumina roșu-portocaliu va accelera semnificativ dezvoltarea plantelor, va promova acumularea de materie uscată, formarea bulbilor, tuberculilor, bulbilor de frunze și a altor organe ale plantelor, va determina plantele să înflorească și să rodească mai devreme și va juca un rol principal în îmbunătățirea culorii plantelor; lumina albastră și violetă poate controla fototropismul frunzelor plantelor, poate promova deschiderea stomatelor și mișcarea cloroplastelor, poate inhiba alungirea tulpinii, poate preveni alungirea plantelor, poate întârzia înflorirea plantelor și poate promova creșterea organelor vegetative; combinația de LED-uri roșii și albastre poate compensa lumina insuficientă a unei singure culori a celor două și poate forma un vârf de absorbție spectrală care este practic compatibil cu fotosinteza și morfologia culturilor. Rata de utilizare a energiei luminoase poate ajunge la 80% până la 90%, iar efectul de economisire a energiei este semnificativ.

Echiparea cu lumini suplimentare LED în horticultură poate realiza o creștere semnificativă a producției. Studiile au arătat că numărul de fructe, producția totală și greutatea fiecărei roșii cherry sub lumina suplimentară a benzilor LED și a tuburilor LED de 300 μmol/(m²·s) timp de 12 ore (8:00-20:00) sunt semnificativ crescute. Lumina suplimentară a benzii LED a crescut cu 42,67%, 66,89% și, respectiv, 16,97%, iar lumina suplimentară a tubului LED a crescut cu 48,91%, 94,86% și, respectiv, 30,86%. Lumina suplimentară LED a corpului de iluminat cu LED pentru creștere pe întreaga perioadă de creștere [raportul dintre lumina roșie și albastră este de 3:2, iar intensitatea luminii este de 300 μmol/(m²·s)] poate crește semnificativ calitatea fructelor individuale și randamentul pe unitatea de suprafață la roșii chiehwa și vinete. Colectarea de chikuquan a crescut cu 5,3%, respectiv 15,6%, iar cea de vinete cu 7,6%, respectiv 7,8%. Prin calitatea luminii LED, intensitatea și durata acesteia pe întreaga perioadă de creștere, se poate scurta ciclul de creștere a plantelor, se poate îmbunătăți randamentul comercial, calitatea nutrițională și valoarea morfologică a produselor agricole și se poate realiza producția inteligentă, cu eficiență ridicată, economie de energie și a culturilor horticole industriale.

Aplicarea luminii suplimentare cu LED în cultivarea răsadurilor de legume

Reglarea morfologiei, creșterii și dezvoltării plantelor prin intermediul surselor de lumină LED este o tehnologie importantă în domeniul cultivării în seră. Plantele superioare pot detecta și recepționa semnale luminoase prin intermediul sistemelor fotoreceptoare precum fitocromul, criptocromul și fotoreceptorii și pot efectua modificări morfologice prin intermediul mesagerilor intracelulari pentru a regla țesuturile și organele plantelor. Fotomorfogeneza înseamnă că plantele se bazează pe lumină pentru a controla diferențierea celulară, modificările structurale și funcționale, precum și formarea țesuturilor și organelor, inclusiv influența asupra germinării unor semințe, promovarea dominanței apicale, inhibarea creșterii laterale a mugurilor, alungirea tulpinii și tropismul.

Cultivarea răsadurilor de legume este o parte importantă a agriculturii în instalații. Vremea ploioasă continuă va cauza o lumină insuficientă în instalație, iar răsadurile sunt predispuse la alungire, ceea ce va afecta creșterea legumelor, diferențierea mugurilor florali și dezvoltarea fructelor și, în cele din urmă, va afecta randamentul și calitatea acestora. În producție, se utilizează anumiți regulatori de creștere a plantelor, cum ar fi giberelina, auxina, paclobutrazolul și clormequatul, pentru a regla creșterea răsadurilor. Cu toate acestea, utilizarea nerezonabilă a regulatorilor de creștere a plantelor poate polua cu ușurință mediul în care se află legumele și instalațiile, fiind nefavorabilă sănătății umane.

Lumina suplimentară cu LED are multe avantaje unice și este o modalitate fezabilă de a utiliza lumina suplimentară cu LED pentru creșterea răsadurilor. În experimentul cu lumină suplimentară cu LED [25±5 μmol/(m²·s)] efectuat în condiții de lumină slabă [0~35 μmol/(m²·s)], s-a constatat că lumina verde promovează alungirea și creșterea răsadurilor de castraveți. Lumina roșie și lumina albastră inhibă creșterea răsadurilor. Comparativ cu lumina naturală slabă, indicele de creștere puternică a răsadurilor suplimentate cu lumină roșie și albastră a crescut cu 151,26%, respectiv 237,98%. Comparativ cu calitatea luminii monocromatice, indicele de creștere puternică a răsadurilor care conțin componente roșii și albastre sub tratamentul cu lumină suplimentară compusă a crescut cu 304,46%.

Adăugarea de lumină roșie la răsadurile de castraveți poate crește numărul de frunze adevărate, suprafața frunzelor, înălțimea plantei, diametrul tulpinii, calitatea uscată și proaspătă, indicele puternic de răsad, vitalitatea rădăcinilor, activitatea SOD și conținutul de proteine ​​solubile din răsadurile de castraveți. Suplimentarea cu UV-B poate crește conținutul de clorofilă a, clorofilă b și carotenoizi din frunzele răsadurilor de castraveți. Comparativ cu lumina naturală, suplimentarea cu lumină LED roșie și albastră poate crește semnificativ suprafața frunzelor, calitatea materiei uscate și indicele puternic de răsad al răsadurilor de tomate. Suplimentarea cu lumină roșie LED și lumină verde crește semnificativ înălțimea și grosimea tulpinii răsadurilor de tomate. Tratamentul suplimentar cu lumină verde LED poate crește semnificativ biomasa răsadurilor de castraveți și tomate, iar greutatea proaspătă și uscată a răsadurilor crește odată cu creșterea intensității luminii verzi suplimentare, în timp ce tulpina groasă și indicele puternic de răsad al răsadurilor de tomate urmează toate lumina verde suplimentară. Creșterea intensității crește. Combinația de lumină roșie și albastră LED poate crește grosimea tulpinii, suprafața frunzelor, greutatea uscată a întregii plante, raportul rădăcină-lăstar și indicele puternic de răsad la vinete. Comparativ cu lumina albă, lumina roșie LED poate crește biomasa răsadurilor de varză și poate promova creșterea în lungime și expansiunea frunzelor răsadurilor de varză. Lumina albastră LED promovează creșterea densă, acumularea de materie uscată și indicele puternic de răsad al răsadurilor de varză, făcându-le să pară mici. Rezultatele de mai sus arată că avantajele răsadurilor de legume cultivate cu tehnologia de reglare a luminii sunt foarte evidente.

Efectul luminii suplimentare cu LED-uri asupra calității nutriționale a fructelor și legumelor

Proteinele, zahărul, acizii organici și vitaminele conținute în fructe și legume sunt substanțe nutritive benefice pentru sănătatea umană. Calitatea luminii poate afecta conținutul de vitamina C din plante prin reglarea activității sintezei vitamina C și a enzimelor de descompunere, putând regla metabolismul proteinelor și acumularea de carbohidrați în plantele horticole. Lumina roșie promovează acumularea de carbohidrați, tratamentul cu lumină albastră este benefic pentru formarea proteinelor, în timp ce combinația de lumină roșie și albastră poate îmbunătăți calitatea nutrițională a plantelor semnificativ mai mult decât lumina monocromatică.

Adăugarea de lumină LED roșie sau albastră poate reduce conținutul de nitrați din salată, adăugarea de lumină LED albastră sau verde poate promova acumularea de zahăr solubil în salată, iar adăugarea de lumină LED infraroșie favorizează acumularea de vitamina C în salată. Rezultatele au arătat că suplimentarea cu lumină albastră ar putea îmbunătăți conținutul de vitamina C și conținutul de proteine ​​solubile din roșii; lumina roșie combinată cu lumina roșu-albastră ar putea promova conținutul de zahăr și acid din fructele de roșii, iar raportul zahăr-acid a fost cel mai mare sub lumina combinată roșu-albastră; lumina combinată roșu-albastră ar putea îmbunătăți conținutul de vitamina C din fructele de castravete.

Fenolii, flavonoidele, antocianinele și alte substanțe din fructe și legume nu numai că au o influență importantă asupra culorii, aromei și valorii nutritive a fructelor și legumelor, dar au și activitate antioxidantă naturală și pot inhiba sau elimina eficient radicalii liberi din corpul uman.

Utilizarea luminii albastre LED pentru suplimentarea luminii poate crește semnificativ conținutul de antocianine din pielița vinetei cu 73,6%, în timp ce utilizarea luminii roșii LED și a unei combinații de lumină roșie și albastră poate crește conținutul de flavonoide și fenoli totali. Lumina albastră poate promova acumularea de licopen, flavonoide și antocianine în fructele de tomate. Combinația de lumină roșie și albastră promovează într-o oarecare măsură producția de antocianine, dar inhibă sinteza flavonoidelor. Comparativ cu tratamentul cu lumină albă, tratamentul cu lumină roșie poate crește semnificativ conținutul de antocianine din lăstarii de salată, dar tratamentul cu lumină albastră are cel mai scăzut conținut de antocianine. Conținutul total de fenoli din salata verde, frunze violete și frunze roșii a fost mai mare sub tratament cu lumină albă, lumină combinată roșu-albastră și lumină albastră, dar a fost cel mai scăzut sub tratament cu lumină roșie. Suplimentarea cu lumină ultravioletă LED sau lumină portocalie poate crește conținutul de compuși fenolici din frunzele de salată, în timp ce suplimentarea cu lumină verde poate crește conținutul de antocianine. Prin urmare, utilizarea luminii LED pentru creștere este o modalitate eficientă de a regla calitatea nutrițională a fructelor și legumelor în cultivarea horticolă în spații industriale.

Efectul luminii suplimentare cu LED-uri asupra anti-îmbătrânirii plantelor

Degradarea clorofilei, pierderea rapidă a proteinelor și hidroliza ARN-ului în timpul senescenței plantelor se manifestă în principal prin senescența frunzelor. Cloroplastele sunt foarte sensibile la schimbările din mediul luminos extern, fiind afectate în special de calitatea luminii. Lumina roșie, lumina albastră și lumina combinată roșu-albastră sunt favorabile morfogenezei cloroplastelor, lumina albastră este favorabilă acumulării granulelor de amidon în cloroplaste, iar lumina roșie și lumina roșu-depărtat au un efect negativ asupra dezvoltării cloroplastelor. Combinația de lumină albastră cu lumina roșie și albastră poate promova sinteza clorofilei în frunzele răsadurilor de castravete, iar combinația de lumină roșie și albastră poate, de asemenea, întârzia atenuarea conținutului de clorofilă din frunze în etapele ulterioare. Acest efect este mai evident odată cu scăderea raportului de lumină roșie și creșterea raportului de lumină albastră. Conținutul de clorofilă din frunzele răsadurilor de castravete sub tratament cu lumină combinată LED roșu și albastru a fost semnificativ mai mare decât cel sub controlul luminii fluorescente și tratamentele cu lumină monocromatică roșu și albastru. Lumina albastră LED poate crește semnificativ valoarea clorofilei a/b a răsadurilor de Wutacai și usturoi verde.

În timpul senescenței, există modificări ale conținutului de citokinine (CTK), auxină (IAA), acid abscisic (ABA) și o varietate de modificări ale activității enzimatice. Conținutul de hormoni vegetali este ușor afectat de mediul luminos. Diferite calități de lumină au efecte de reglare diferite asupra hormonilor vegetali, iar etapele inițiale ale căii de transducție a semnalului luminos implică citokininele.

CTK promovează expansiunea celulelor frunzelor, îmbunătățește fotosinteza frunzelor, inhibând în același timp activitățile ribonucleazei, dezoxiribonucleazei și proteazei și întârzie degradarea acizilor nucleici, proteinelor și clorofilei, putând astfel întârzia semnificativ senescența frunzelor. Există o interacțiune între lumină și reglarea dezvoltării mediată de CTK, iar lumina poate stimula creșterea nivelului de citokinină endogenă. Atunci când țesuturile vegetale se află într-o stare de senescență, conținutul lor endogen de citokinină scade.

IAA este concentrat în principal în zonele cu creștere viguroasă și este prezent într-o cantitate foarte mică în țesuturile sau organele îmbătrânite. Lumina violetă poate crește activitatea acidului indol acetic oxidazei, iar nivelurile scăzute de IAA pot inhiba alungirea și creșterea plantelor.

ABA se formează în principal în țesuturile frunzelor senescente, fructele mature, semințe, tulpini, rădăcini și alte părți ale corpului. Conținutul de ABA al castraveților și verzei sub combinația de lumină roșie și albastră este mai mic decât cel al luminii albe și a luminii albastre.

Peroxidaza (POD), superoxid dismutaza (SOD), ascorbat peroxidaza (APX), catalaza (CAT) sunt enzime protectoare mai importante și legate de lumină la plante. Dacă plantele îmbătrânesc, activitățile acestor enzime vor scădea rapid.

Diferite calități ale luminii au efecte semnificative asupra activităților enzimelor antioxidante ale plantelor. După 9 zile de tratament cu lumină roșie, activitatea APX a răsadurilor de rapiță a crescut semnificativ, iar activitatea POD a scăzut. Activitatea POD a tomatelor după 15 zile de lumină roșie și lumină albastră a fost mai mare decât cea a luminii albe cu 20,9%, respectiv 11,7%. După 20 de zile de tratament cu lumină verde, activitatea POD a tomatelor a fost cea mai scăzută, doar 55,4% din lumina albă. Suplimentarea cu 4 ore de lumină albastră poate crește semnificativ conținutul de proteine ​​solubile, activitățile enzimelor POD, SOD, APX și CAT în frunzele de castravete în stadiul de răsad. În plus, activitățile SOD și APX scad treptat odată cu prelungirea luminii. Activitatea SOD și APX sub lumină albastră și lumină roșie scade lent, dar este întotdeauna mai mare decât cea a luminii albe. Iradierea cu lumină roșie a redus semnificativ activitățile peroxidazei și IAA peroxidazei din frunzele de tomate și IAA peroxidazei din frunzele de vinete, dar a determinat o creștere semnificativă a activității peroxidazei din frunzele de vinete. Prin urmare, adoptarea unei strategii rezonabile de iluminare suplimentară cu LED-uri poate întârzia eficient senescența culturilor horticole din instalații și poate îmbunătăți randamentul și calitatea.

Construcția și aplicarea formulei de lumină LED

Creșterea și dezvoltarea plantelor sunt afectate semnificativ de calitatea luminii și de diferitele sale rapoarte de compoziție. Formula luminii include în principal mai multe elemente, cum ar fi raportul calitate-lumină, intensitatea luminii și timpul de iluminare. Deoarece diferite plante au cerințe diferite de lumină și diferite etape de creștere și dezvoltare, este necesară cea mai bună combinație între calitatea luminii, intensitatea luminii și timpul de suplimentare a luminii pentru culturile cultivate.

 ◆Raportul spectrului luminos

Comparativ cu lumina albă și lumina roșie și albastră unică, combinația de lumină LED roșie și albastră are un avantaj complet asupra creșterii și dezvoltării răsadurilor de castraveți și varză.

Când raportul dintre lumina roșie și albastră este de 8:2, grosimea tulpinii plantei, înălțimea plantei, greutatea uscată a plantei, greutatea în stare proaspătă, indicele puternic de răsad etc. cresc semnificativ, fiind, de asemenea, benefic pentru formarea matricei cloroplastice și a lamelelor bazale, precum și pentru producerea de substanțe de asimilare.

Utilizarea unei combinații de culori roșii, verzi și albastre pentru mugurii de fasole roșie este benefică pentru acumularea de substanță uscată, iar lumina verde poate promova acumularea de substanță uscată în mugurii de fasole roșie. Creșterea este cea mai evidentă atunci când raportul dintre lumina roșie, verde și albastră este de 6:2:1. Efectul de alungire a hipocotilului din răsadurile de fasole roșie a fost cel mai bun în raportul de lumină roșie și albastră de 8:1, iar alungirea hipocotilului din mugurii de fasole roșie a fost evident inhibată în raportul de lumină roșie și albastră de 6:3, însă conținutul de proteine ​​solubile a fost cel mai mare.

Când raportul dintre lumina roșie și cea albastră este de 8:1 pentru răsadurile de lufă, indicele puternic de creștere a sănătății și conținutul de zahăr solubil al răsadurilor de lufă sunt cele mai mari. Atunci când se utilizează o calitate a luminii cu un raport de lumină roșie și albastră de 6:3, conținutul de clorofilă a, raportul clorofilă a/b și conținutul de proteine ​​solubile ale răsadurilor de lufă au fost cele mai mari.

Atunci când se utilizează un raport de 3:1 între lumina roșie și albastră și frunzele de salată verde, se poate promova eficient creșterea înălțimii plantei de țelină, a lungimii pețiolului, a numărului de frunze, a calității materiei uscate, a conținutului de carotenoid (VC), a conținutului de proteine ​​solubile și a conținutului de zahăr solubil. În cultivarea tomatelor, creșterea proporției de lumină albastră LED promovează formarea de licopen, aminoacizi liberi și flavonoide, iar creșterea proporției de lumină roșie promovează formarea de acizi titrabili. Atunci când raportul dintre lumina roșie și albastră și frunzele de salată verde este de 8:1, acest lucru este benefic pentru acumularea de carotenoizi și reduce eficient conținutul de nitrați și crește conținutul de VC.

 ◆Intensitatea luminii

Plantele care cresc în condiții de lumină slabă sunt mai susceptibile la fotoinhibiție decât în ​​condiții de lumină puternică. Rata netă de fotosinteză a răsadurilor de tomate crește odată cu creșterea intensității luminii [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], indicând o tendință de creștere inițială, apoi de scădere, ajungând la un nivel maxim la 300μmol/(m²·s). Înălțimea plantei, suprafața frunzelor, conținutul de apă și conținutul de vitamina C din salată au crescut semnificativ sub tratamentul cu intensitate luminoasă de 150μmol/(m²·s). Sub tratamentul cu intensitate luminoasă de 200μmol/(m²·s), greutatea proaspătă, greutatea totală și conținutul de aminoacizi liberi au crescut semnificativ, iar sub tratamentul cu intensitate luminoasă de 300μmol/(m²·s), suprafața frunzelor, conținutul de apă, clorofila a, clorofila a+b și carotenoizii din salată au scăzut. Comparativ cu întunericul, odată cu creșterea intensității luminii LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], conținutul de clorofilă a, clorofilă b și clorofilă a+b din mugurii de fasole neagră a crescut semnificativ. Conținutul de clorură de vin (VC) este cel mai mare, de 3 μmol/(m²·s), iar conținutul de proteine ​​solubile, zahăr solubil și zaharoză este cel mai mare, de 9 μmol/(m²·s). În aceleași condiții de temperatură, odată cu creșterea intensității luminii [(2~2,5)lx×10³ lx, (4~4,5)lx×10³ lx, (6~6,5)lx×10³ lx], timpul de răsadurire al răsadurilor de ardei este scurtat, conținutul de zahăr solubil a crescut, dar conținutul de clorofilă a și carotenoizi a scăzut treptat.

 ◆Timp de lumină

Prelungirea corectă a timpului de iluminare poate atenua într-o anumită măsură stresul luminos scăzut cauzat de intensitatea insuficientă a luminii, poate ajuta la acumularea de produse fotosintetice ale culturilor horticole și poate obține efectul de creștere a randamentului și îmbunătățire a calității. Conținutul de vitamina C din germeni a prezentat o tendință de creștere treptată odată cu prelungirea timpului de iluminare (0, 4, 8, 12, 16, 20h/zi), în timp ce conținutul de aminoacizi liberi, activitățile SOD și CAT au prezentat o tendință de scădere. Odată cu prelungirea timpului de iluminare (12, 15, 18h), greutatea proaspătă a plantelor de varză chinezească a crescut semnificativ. Conținutul de vitamina C din frunzele și tulpinile de varză chinezească a fost cel mai mare la 15 și, respectiv, 12h. Conținutul de proteine ​​solubile din frunzele de varză chinezească a scăzut treptat, dar cel mai mare la tulpini a fost după 15h. Conținutul de zahăr solubil din frunzele de varză chinezească a crescut treptat, în timp ce cel mai mare la tulpini a fost la 12h. Când raportul dintre lumina roșie și albastră este de 1:2, comparativ cu 12 ore de lumină, tratamentul cu lumină de 20 de ore reduce conținutul relativ de fenoli și flavonoide totale din salata verde cu frunze, dar când raportul dintre lumina roșie și albastră este de 2:1, tratamentul cu lumină de 20 de ore a crescut semnificativ conținutul relativ de fenoli și flavonoide totale din salata verde cu frunze.

Din cele de mai sus, se poate observa că diferite formule de lumină au efecte diferite asupra fotosintezei, fotomorfogenezei și metabolismului carbonului și azotului la diferite tipuri de culturi. Modul de obținere a celei mai bune formule de lumină, configurarea sursei de lumină și formularea strategiilor inteligente de control necesită speciile de plante ca punct de plecare și trebuie făcute ajustări adecvate în funcție de nevoile de bază ale culturilor horticole, obiectivele de producție, factorii de producție etc., pentru a atinge obiectivul controlului inteligent al mediului luminos și al culturilor horticole de înaltă calitate și cu randament ridicat în condiții de economisire a energiei.

Probleme existente și perspective

Avantajul semnificativ al lămpii LED pentru creștere este că poate face ajustări inteligente ale combinațiilor în funcție de spectrul de cerințe privind caracteristicile fotosintetice, morfologia, calitatea și randamentul diferitelor plante. Diferite tipuri de culturi și diferite perioade de creștere ale aceleiași culturi au cerințe diferite privind calitatea luminii, intensitatea luminii și fotoperioada. Acest lucru necesită dezvoltarea și îmbunătățirea în continuare a cercetării formulelor de lumină pentru a forma o bază de date imensă cu formule de lumină. Combinată cu cercetarea și dezvoltarea lămpilor profesionale, se poate realiza valoarea maximă a lămpilor suplimentare LED în aplicațiile agricole, astfel încât să se economisească mai bine energia, să se îmbunătățească eficiența producției și să se obțină beneficii economice. Aplicarea lămpii LED pentru creștere în horticultură a demonstrat o vitalitate viguroasă, dar prețul echipamentelor sau dispozitivelor de iluminat LED este relativ ridicat, iar investiția unică este mare. Necesarul de lumină suplimentară al diferitelor culturi în diferite condiții de mediu nu este clar, iar spectrul de lumină suplimentară, intensitatea și timpul de creștere nerezonabile, vor cauza inevitabil diverse probleme în aplicarea industriei de iluminat pentru creștere.

Cu toate acestea, odată cu avansarea și îmbunătățirea tehnologiei și reducerea costurilor de producție a lămpilor LED pentru creșterea plantelor, iluminatul suplimentar cu LED va fi utilizat pe scară mai largă în horticultura instalațiilor. În același timp, dezvoltarea și progresul sistemului tehnologic de iluminat suplimentar cu LED și combinarea noilor energii vor permite dezvoltarea rapidă a agriculturii instalațiilor, a agriculturii familiale, a agriculturii urbane și a agriculturii spațiale pentru a satisface cererea oamenilor pentru culturi horticole în medii speciale.