Iluminat artificial în agricultură
Se știe de mult timp că plantele nu pot crește fără lumină; cu toate acestea, abia în ultimii o sută de ani, datorită progreselor științei și tehnologiei, a fost descoperit pe deplin efectul precis pe care lumina îl are asupra plantelor.
Utilizarea luminii artificiale în agricultură are ca scop furnizarea unei surse de lumină care este analogă cu lumina furnizată de soare. Datorită progreselor tehnologice, luminile cu LED-uri au apărut ca cea mai bună opțiune pentru iluminatul horticol, în special cele care își pot adapta spectrele în mod special nevoilor plantei. În comparație cu opțiunile de iluminat mai convenționale, cum ar fi sodiu de înaltă presiune (HPS) și fluorescente, luminile care folosesc LED-uri oferă beneficii semnificative în ceea ce privește impactul asupra mediului și eficiența producției.
Un raport despre utilizarea luminii artificiale în agricultură a fost redactat de Valoya și co-autor de cercetătorii de la Universitatea din Almeria și Buresinnova. Raportul a fost publicat în ianuarie 2018. Cercetarea prezintă teste care folosesc diverse spectre și tipuri de lumină pentru a determina impactul pe care fiecare formă de lumină îl poate avea asupra plantelor în funcție de circumstanțele în care sunt cultivate. Următorul este un fragment din studiu pe care îl puteți citi.
1. Lumina și comunicarea dintre plante
Undele electromagnetice sunt responsabile de transmiterea energiei prin atmosferă. Exemple de unde electromagnetice includ microunde, unde radio sau de televiziune, razele X, razele ultraviolete sau lumina vizibilă. Undele electromagnetice pot fi distinse unele de altele prin frecvențele și lungimile de undă variate. Spectrul electromagnetic este compus dintr-o gamă largă de frecvențe și lungimi de undă, dintre care unele sunt mai bine recunoscute decât altele (de exemplu, microunde, unde radio, lumină vizibilă și așa mai departe).
Radiația electromagnetică posedă o natură duală; în timp ce se mișcă prin spațiu ca unde, schimbă și energie sub formă de particule (fotoni). În 1905, Albert Einstein a fost prima persoană care a susținut că lumina posedă caracteristicile atât ale particulelor, cât și ale undelor simultan. Fotonii sunt numele particulelor care sunt conținute într-un fascicul de lumină. Fotonii ale căror lungimi de undă corespund unor distanțe mai mari (frecvențe mai mici) transportă mai puțină energie decât fotonii ale căror lungimi de undă corespund distanțelor mai scurte.
Ochiul uman este capabil să detecteze lumina cu lungimi de undă cuprinse între 400 și 700 de nanometri (nm), ceea ce corespunde aproximativ porțiunii din spectrul electromagnetic care este utilizat de plante în timpul procesului de fotosinteză. Prin urmare, lumina cu o lungime de undă între 400 și 700 nm este denumită radiație activă fotosintetic (sau pur și simplu PAR). Spectrul de lungimi de undă care pot fi văzute în lumina soarelui este continuu, extinzându-se cu mult dincolo de domeniul vizual. Ochiul uman este responsabil pentru transformarea diferitelor lungimi de undă în culori, care sunt apoi procesate în creierul uman. Culoarea albastră este produsă de lumină cu o lungime de undă mai apropiată de 400 nm, în timp ce culoarea roșie este produsă de lumină cu o lungime de undă mai apropiată de 600 nm. Gama de lungimi de undă galben-verde este cea la care ochiul uman răspunde cel mai sensibil.
2. Pigmenti, fotoreceptori și procesul chimic al fotosintezei la plante
În aproape aceeași gamă ca și ochiul uman, spectrul de lumină este absorbit de plante; cu toate acestea, spre deosebire de oameni, plantele sunt mai capabile să accepte lumina roșie și albastră.
Clorofila este una dintre substanțele chimice primare care le permite plantelor să absoarbă lumina și să utilizeze energia pe care o oferă pentru a transforma apa și dioxidul de carbon în oxigen și alte molecule organice complexe. Acest proces este cunoscut sub numele de fotosinteză. Clorofila este un pigment vegetal care poate fi găsit în cloroplastele intracelulare. Moleculele de clorofilă sunt de culoare verde și sunt de fapt cauza colorării verzi care se găsesc în tulpini și frunze. Există două forme primare de clorofilă care pot fi găsite în plantele superioare. Acestea sunt clorofila a și clorofila b, iar curbele lor de absorbție a luminii diferă unele de altele într-un mod foarte mic. Datorită acestei distincții relativ minore, ei sunt capabili să capteze lungimi de undă diferite, captând astfel o mai mare parte a spectrului luminii solare. Ca rezultat al capacității clorofilei de a absorbi în principal lumina roșie și albastră în timp ce reflectă lungimile de undă verzi, plantele par verzi pentru ochi.
Cu toate acestea, clorofila nu este singurul pigment găsit în plante; așa-numiții pigmenți accesorii (cum ar fi carotenoidele și xantofilele, printre altele) și substanțele fenolice (cum ar fi flavonoidele, antocianii, flavonele și flavonoidele) absorb lungimi de undă altele decât roșu și albastru. Galben, roșu și violet sunt culorile care alcătuiesc pigmenții accesorii. Pe lângă ademenirea păsărilor și insectelor, utilizarea acestor nuanțe ajută la protejarea țesuturilor de efectele dăunătoare ale factorilor de stres externi, cum ar fi iradierea intensă a luminii.
Fotoreceptorii sunt un alt tip de particule care sunt capabile să absoarbă lumina. Cele trei clase primare de fotoreceptori sunt denumite fitocromi, fototropine și criptocromi. În plus, fotoreceptorul UVR8 este un fotoreceptor specializat care răspunde doar la lumina ultravioletă. Fiecare tip de fotoreceptor este sensibil la un interval specific de lungimi de undă a luminii și este responsabil de o anumită reacție fiziologică la plante. Aceste răspunsuri sunt după cum urmează:
Fototropinele au efect atât asupra poziției fizice a cloroplastelor, cât și asupra deschiderii stomatelor. Sunt capabili să absoarbă lumina albastră.
Ceasul intern al plantelor este controlat de criptocromi, care monitorizează mediul lor pentru semnale legate de lumină. În plus, ele sunt asociate cu răspunsuri morfologice, cum ar fi suprimarea alungirii tulpinii, mărirea cotiledoanelor, dezvoltarea antocianilor și înflorirea fotoperiodică. Lungimile de undă ale luminii UVA (ultraviolete), albastre și verzi sunt preluate de criptocromi.
Înflorirea este declanșată de fitocromi, care sunt, de asemenea, responsabili de formarea semințelor. Alungirea tulpinii, expansiunea frunzelor și „sindromul de evitare a umbrei” sunt toate controlate de fitocromii din plante. Raportul dintre lumina roșie și roșu îndepărtat care este prezent în mediu are un efect asupra stării fotostationare a moleculei de fitocrom, care, la rândul său, mediază reacțiile care sunt reglate de fitocromi.
Înflorirea, dezvoltarea semințelor și alte funcții precum germinația, momentul înfloririi și forma plantelor sunt toate activități care depind de lumină. Fotosinteza, procesul care furnizează energia pentru formarea biomasei, este doar unul dintre aceste procese. Aceste comportamente sunt strâns legate de calitatea luminii pe care planta o primește din mediul înconjurător, așa cum planta interpretează semnalele din jur. Aceste răspunsuri sunt mediate de lungimi de undă care sunt atât în interiorul, cât și în exteriorul regiunii PAR, inclusiv iradierea UV și roșu îndepărtat.
Pentru mai multe informații, vă rugăm să acordați atențiesite-ul oficial benwei!
