מחבר: ימין לי ו-Houcheng Liu וכו' מהמכללה לגננות, אוניברסיטת דרום סין לחקלאות

מקור המאמר: Greenhouse Horticulture

סוגי מתקני הגננות במתקן כוללים בעיקר חממות פלסטיק, חממות סולאריות, חממות רב-טווח ומפעלי צמחים. מכיוון שבנייני מתקנים חוסמים מקורות אור טבעיים במידה מסוימת, אין מספיק אור פנימי, אשר בתורו מפחית את תפוקת היבול ואיכותם. לכן, האור המשלים ממלא תפקיד הכרחי בגידולים האיכותיים והניבים של המתקן, אך הוא גם הפך לגורם מרכזי בהגדלת צריכת האנרגיה ובעלויות התפעול במתקן.

במשך תקופה ארוכה, מקורות האור המלאכותי המשמשים בתחום גננות המתקנים כוללים בעיקר מנורת נתרן בלחץ גבוה, מנורת פלורסנט, מנורת הלוגן מתכת, מנורת ליבון ועוד. החסרונות הבולטים הם הפקת חום גבוהה, צריכת אנרגיה גבוהה ועלות תפעול גבוהה. הפיתוח של דיודה פולטת האור (LED) מהדור החדש מאפשר להשתמש במקור אור מלאכותי באנרגיה נמוכה בתחום גננות המתקנים. ל-LED יש את היתרונות של יעילות המרה פוטו-אלקטרית גבוהה, הספק DC, נפח קטן, חיים ארוכים, צריכת אנרגיה נמוכה, אורך גל קבוע, קרינה תרמית נמוכה והגנה על הסביבה. בהשוואה למנורת הנתרן בלחץ גבוה ולמנורת הפלורסנט הנפוצה כיום, LED לא רק יכול להתאים את כמות ואיכות האור (השיעור של אור הרצועות השונות) בהתאם לצורכי גידול הצמחים, ויכול להקרין צמחים במרחק קרוב בשל לאורו הקר, לפיכך, ניתן לשפר את מספר שכבות הטיפוח וקצב ניצול החלל, וניתן לממש את הפונקציות של חיסכון באנרגיה, הגנה על הסביבה וניצול יעיל בחלל שלא ניתן להחליף במקור אור מסורתי.

בהתבסס על יתרונות אלו, נעשה שימוש מוצלח ב-LED בתאורת גננות במתקן, מחקר בסיסי של סביבה ניתנת לשליטה, תרבית רקמות צמחיות, שתיל מפעלי צמחים ומערכת אקולוגית אווירית וחלל. בשנים האחרונות הביצועים של תאורת LED לגידול משתפרים, המחיר יורד וכל מיני מוצרים בעלי אורכי גל ספציפיים מפותחים בהדרגה, כך שהיישום שלה בתחום החקלאות והביולוגיה יהיה רחב יותר.

מאמר זה מסכם את הסטטוס המחקרי של LED בתחום גננות מתקנים, מתמקד ביישום אור משלים לד ביסוד ביולוגי האור, נורות לד לגידול על יצירת אור צמחי, איכות תזונתית והשפעת עיכוב ההזדקנות, הבנייה והיישום של נוסחת אור, וניתוחים וסיכויים של הבעיות והסיכויים הנוכחיים של טכנולוגיית אור משלימה LED.

השפעת אור משלים לד על צמיחת גידולי גננות

ההשפעות הרגולטוריות של האור על צמיחה והתפתחות צמחים כוללות נביטת זרעים, התארכות גבעול, התפתחות עלים ושורשים, פוטוטרופיזם, סינתזה ופירוק של כלורופיל והשראת פרחים. מרכיבי סביבת התאורה במתקן כוללים עוצמת אור, מחזור אור ופיזור ספקטרלי. ניתן לכוונן את האלמנטים באמצעות תוסף אור מלאכותי ללא הגבלה של תנאי מזג האוויר.

כיום, ישנם לפחות שלושה סוגים של קולטני אור בצמחים: פיטוכרום (סופג אור אדום ואור אדום רחוק), קריפטוכרום (סופג אור כחול וקרוב לאור אולטרה סגול) ו-UV-A ו-UV-B. השימוש במקור אור באורך גל ספציפי כדי להקרין יבולים יכול לשפר את היעילות הפוטוסינתטית של צמחים, להאיץ את מורפוגנזה של האור ולקדם את הצמיחה וההתפתחות של צמחים. אור כתום אדום (610 ~ 720 ננומטר) ואור סגול כחול (400 ~ 510 ננומטר) שימשו בפוטוסינתזה של צמחים. באמצעות טכנולוגיית LED ניתן להקרין אור מונוכרומטי (כגון אור אדום עם שיא של 660 ננומטר, אור כחול עם שיא של 450 ננומטר וכו') בהתאם לפס הקליטה החזק ביותר של כלורופיל, ורוחב התחום הספקטרלי הוא ± 20 ננומטר בלבד.

כיום מאמינים שהאור האדום-כתום יאיץ משמעותית את התפתחות הצמחים, יקדם הצטברות של חומר יבש, היווצרות של פקעות, פקעות, פקעות עלים ואיברי צמחים אחרים, יגרום לצמחים לפרוח ולהניב פרי מוקדם יותר ולשחק. תפקיד מוביל בשיפור צבע הצמח; אור כחול וסגול יכולים לשלוט בפוטוטרופיזם של עלי צמחים, לקדם את פתיחת הסטומטה ותנועת הכלורופלסט, לעכב התארכות גבעול, למנוע התארכות צמחים, לעכב את פריחת הצמח ולקדם את הצמיחה של איברים צומחים; השילוב של נוריות LED אדומות וכחולות יכול לפצות על חוסר האור של צבע יחיד של השניים וליצור שיא ספיגה ספקטרלי העולה בקנה אחד עם פוטוסינתזה ומורפולוגיה של היבול. שיעור ניצול אנרגיית האור יכול להגיע ל-80% עד 90%, והשפעת החיסכון באנרגיה היא משמעותית.

מצויד באורות לד משלימים בגננות מתקנים יכול להשיג עלייה משמעותית מאוד בייצור. מחקרים הראו שמספר הפירות, התפוקה הכוללת והמשקל של כל עגבנית שרי תחת האור המשלים של 300 מיקרומול/(מ"ר·s) רצועות LED וצינורות LED למשך 12 שעות (8:00-20:00) הם משמעותיים מוּגדָל. האור המשלים של פס ה-LED גדל ב-42.67%, 66.89% ו-16.97% בהתאמה, והאור המשלים של שפופרת ה-LED גדל ב-48.91%, 94.86% ו-30.86% בהתאמה. אור תוסף ה-LED של גוף תאורה לגידול LED במהלך כל תקופת הגידול [היחס בין אור אדום וכחול הוא 3:2, ועוצמת האור היא 300 מיקרומול/(m²·s)] יכול להגדיל משמעותית את איכות הפרי הבודד ואת התפוקה ליחידת שטח של צ'יהווה וחצילים. Chikuquan עלה ב-5.3% וב-15.6%, והחצילים גדלו ב-7.6% וב-7.8%. באמצעות איכות אור ה-LED ועוצמתו ומשך כל תקופת הגידול, ניתן לקצר את מחזור הגידול של הצמח, לשפר את התפוקה המסחרית, האיכות התזונתית והערך המורפולוגי של מוצרים חקלאיים, ולשפר את היעילות הגבוהה, החיסכון באנרגיה, ניתן לממש ייצור חכם של גידולי גננות במתקן.

יישום אור תוסף לד בגידול שתילי ירקות

הסדרת מורפולוגיה וצמיחה והתפתחות של צמחים על ידי מקור אור LED היא טכנולוגיה חשובה בתחום גידול החממות. צמחים גבוהים יותר יכולים לחוש ולקבל אותות אור דרך מערכות קולטני אור כמו פיטוכרום, קריפטוכרום ופוטוקולטן, ולבצע שינויים מורפולוגיים דרך שליחים תוך-תאיים כדי לווסת רקמות ואיברים צמחיים. פוטומורפוגנזה פירושה שצמחים מסתמכים על אור כדי לשלוט בהתמיינות תאים, שינויים מבניים ותפקודיים, כמו גם היווצרות של רקמות ואיברים, כולל השפעה על הנביטה של ​​כמה זרעים, קידום דומיננטיות אפיקלית, עיכוב צמיחת ניצנים לרוחב, התארכות גזע. וטרופיזם.

גידול שתילי ירקות הוא חלק חשוב בחקלאות מתקנים. מזג אוויר גשום מתמשך יגרום לחוסר אור במתקן, ושתילים נוטים להתארך, דבר שישפיע על גידול הירקות, התמיינות ניצני הפרחים והתפתחות הפרי, ובסופו של דבר ישפיע על תפוקתם ואיכותם. בייצור, כמה מווסת צמיחה של צמחים, כגון ג'יברלין, אוקסין, paclobutrazol וכלורמקוואט, משמשים כדי לווסת את הצמיחה של שתילים. עם זאת, השימוש הבלתי סביר במווסתים לצמיחת צמחים יכול בקלות לזהם את הסביבה של ירקות ומתקנים, ובריאות האדם אינה חיובית.

לתאורה משלימה לד יש יתרונות ייחודיים רבים של אור משלים, וזו דרך אפשרית להשתמש בתאורה משלימה לד לגידול שתילים. בניסוי תוספי LED [25±5 μmol/(m²·s)] שנערך בתנאי אור נמוך [0~35 μmol/(m²·s)], נמצא שאור ירוק מקדם את ההתארכות והצמיחה של שתילי מלפפון. אור אדום ואור כחול מעכבים את צמיחת השתילים. בהשוואה לאור חלש טבעי, מדד השתילים החזק של שתילים בתוספת אור אדום וכחול עלה ב-151.26% ו-237.98%, בהתאמה. בהשוואה לאיכות אור מונוכרומטית, המדד של שתילים חזקים המכילים רכיבים אדומים וכחולים בטיפול של אור תוסף אור מורכב עלה ב-304.46%.

הוספת אור אדום לשתילי המלפפון יכולה להגדיל את מספר העלים האמיתיים, שטח העלים, גובה הצמח, קוטר הגבעול, איכות יבשה וטרייה, אינדקס שתיל חזק, חיוניות שורשים, פעילות SOD ותכולת חלבון מסיס של שתילי מלפפון. תוספת UV-B יכולה להגביר את תכולת הכלורופיל a, הכלורופיל b והקרוטנואידים בעלי שתיל המלפפון. בהשוואה לאור טבעי, השלמה של אור LED אדום וכחול יכול להגדיל משמעותית את שטח העלים, איכות החומר היבש ואינדקס שתילים חזק של שתילי עגבניות. תוספת של אור אדום ואור ירוק LED מגדילה משמעותית את הגובה ואת עובי הגבעול של שתילי העגבניות. טיפול באור תוסף אור ירוק LED יכול להגדיל משמעותית את הביומסה של שתילי מלפפון ועגבניות, ומשקלם הטרי והיבש של השתילים עולה עם עליית עוצמת האור של תוסף האור הירוק, בעוד שהגבעול העבה ואינדקס השתיל החזק של העגבנייה. שתילים כולם עוקבים אחר אור תוסף האור הירוק. העלייה בכוח גוברת. השילוב של אור LED אדום וכחול יכול להגדיל את עובי הגבעול, שטח העלים, המשקל היבש של הצמח כולו, יחס השורש לנקבה ואינדקס השתילים החזק של החציל. בהשוואה לאור לבן, אור אדום LED יכול להגדיל את הביומסה של שתילי כרוב ולקדם את צמיחת ההתארכות והרחבת העלים של שתילי הכרוב. אור LED כחול מקדם את הצמיחה העבה, הצטברות החומר היבש ואינדקס השתילים החזק של שתילי הכרוב, והופך את שתילי הכרוב לגמדים. התוצאות לעיל מראות שהיתרונות של שתילי ירקות המטופחים בטכנולוגיית ויסות אור ברורים מאוד.

השפעת אור משלים לד על האיכות התזונתית של פירות וירקות

החלבון, הסוכר, החומצה האורגנית והוויטמין הכלולים בפירות וירקות הם חומרי התזונה המועילים לבריאות האדם. איכות האור יכולה להשפיע על תכולת ה-VC בצמחים על ידי ויסות הפעילות של סינתזת VC והאנזים הפירוק, והיא יכולה לווסת את חילוף החומרים של החלבון והצטברות הפחמימות בצמחי גננות. אור אדום מקדם הצטברות פחמימות, טיפול באור כחול מועיל ליצירת חלבונים, בעוד שהשילוב של אור אדום וכחול יכול לשפר את האיכות התזונתית של הצמחים גבוהה משמעותית מזו של האור המונוכרומטי.

הוספת אור LED אדום או כחול יכול להפחית את תכולת החנקה בחסה, הוספת אור LED כחול או ירוק יכול לקדם הצטברות של סוכר מסיס בחסה, והוספת אור LED אינפרא אדום תורמת להצטברות של VC בחסה. התוצאות הראו שהתוסף של אור כחול יכול לשפר את תכולת ה-VC ואת תכולת החלבון המסיס בעגבניה; אור אדום וכחול אדום בשילוב אור יכול לקדם את תכולת הסוכר והחומצה בפרי העגבניות, והיחס בין סוכר לחומצה היה הגבוה ביותר בשילוב אור כחול אדום; אור כחול אדום משולב יכול לשפר את תכולת ה-VC של פרי המלפפון.

הפנולים, הפלבנואידים, האנתוציאנינים וחומרים אחרים בפירות וירקות משפיעים לא רק על הצבע, הטעם וערך הסחורה של פירות וירקות, אלא גם בעלי פעילות נוגדת חמצון טבעית, ויכולים לעכב או להסיר רדיקלים חופשיים בגוף האדם.

שימוש באור LED כחול לתוספת אור יכול להגדיל משמעותית את תכולת האנתוציאנין בעור החציל ב-73.6%, בעוד ששימוש באור LED אדום ושילוב של אור אדום וכחול יכול להגדיל את תכולת הפלבנואידים וסך הפנולים. אור כחול יכול לקדם הצטברות של ליקופן, פלבנואידים ואנתוציאנינים בפירות עגבניות. השילוב של אור אדום וכחול מקדם את ייצור האנתוציאנינים במידה מסוימת, אך מעכב את הסינתזה של פלבנואידים. בהשוואה לטיפול באור לבן, טיפול באור אדום יכול להעלות משמעותית את תכולת האנתוציאנין של ניצני חסה, אך לטיפול באור כחול יש את תכולת האנתוציאנין הנמוכה ביותר. תכולת הפנול הכוללת של עלה ירוק, עלה סגול וחסה אדומה הייתה גבוהה יותר באור לבן, אדום-כחול בשילוב אור וכחול, אך היא הייתה הנמוכה ביותר בטיפול באור אדום. תוספת של אור אולטרה סגול לד או אור כתום יכולה להגביר את תכולת התרכובות הפנוליות בעלי חסה, בעוד שהשלמה של אור ירוק יכולה להגביר את תכולת האנתוציאנינים. לכן, השימוש באור LED לגידול הוא דרך יעילה לווסת את האיכות התזונתית של פירות וירקות בגידול גננות במתקן.

ההשפעה של אור LED משלים על אנטי אייג'ינג של צמחים

פירוק כלורופיל, איבוד מהיר של חלבון והידרוליזה של RNA במהלך הזדקנות צמחים מתבטאים בעיקר כהזדקנות עלים. כלורופלסטים רגישים מאוד לשינויים בסביבת האור החיצונית, מושפעים במיוחד מאיכות האור. אור אדום, אור כחול ואור אדום-כחול משולבים תורמים למורפוגנזה של כלורופלסט, אור כחול תורם להצטברות של גרגרי עמילן בכלורופלסטים, ולאור אדום ולאור אדום רחוק יש השפעה שלילית על התפתחות הכלורופלסט. השילוב של אור כחול ואור אדום וכחול יכול לקדם את סינתזה של כלורופיל בעלים של שתילי מלפפון, והשילוב של אור אדום וכחול יכול גם לעכב את הנחתה של תכולת הכלורופיל עלים בשלב מאוחר יותר. השפעה זו ברורה יותר עם הירידה ביחס האור האדום והעלייה של יחס האור הכחול. תכולת הכלורופיל של עלי שתיל מלפפון בטיפול אור משולב LED אדום וכחול הייתה גבוהה משמעותית מזו שבבקרת אור ניאון וטיפולי אור אדום וכחול מונוכרומטיים. אור כחול LED יכול להגדיל באופן משמעותי את ערך הכלורופיל a/b של שתילי Wutacai ושום ירוק.

במהלך ההזדקנות, ישנם ציטוקינינים (CTK), אוקסין (IAA), שינויים בתכולת החומצה האבססיסית (ABA) ומגוון שינויים בפעילות האנזים. התוכן של הורמונים צמחיים מושפע בקלות מסביבת האור. לאיכויות אור שונות יש השפעות רגולטוריות שונות על הורמונים צמחיים, והשלבים הראשוניים של מסלול העברת אותות האור כוללים ציטוקינינים.

CTK מקדם את התרחבות תאי העלים, משפר את הפוטוסינתזה של עלים, תוך עיכוב הפעילות של ריבונוקלאז, דאוקסיריבונוקלאז ופרוטאז, ומעכב את הפירוק של חומצות גרעין, חלבונים וכלורופיל, כך שהוא יכול לעכב משמעותית את הזדקנות העלים. ישנה אינטראקציה בין אור לבין ויסות התפתחותי בתיווך CTK, ואור יכול לעורר את העלייה ברמות הציטוקינין האנדוגניות. כאשר רקמות הצמח נמצאות במצב של הזדקנות, תכולת הציטוקינין האנדוגנית שלהן פוחתת.

IAA מרוכז בעיקר בחלקים של צמיחה נמרצת, ויש מעט מאוד תכולה ברקמות או איברים מזדקנים. אור סגול יכול להגביר את הפעילות של חומצה אצטית אינדול אוקסידאז, ורמות IAA נמוכות יכולות לעכב את ההתארכות והצמיחה של צמחים.

ABA נוצר בעיקר ברקמות עלים מזדקנים, פירות בוגרים, זרעים, גבעולים, שורשים וחלקים אחרים. תכולת ה-ABA של מלפפון וכרוב בשילוב של אור אדום וכחול נמוכה מזו של אור לבן ואור כחול.

פרוקסידאז (POD), סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD), אסקורבט פרוקסידאז (APX), קטלאז (CAT) הם אנזימים מגנים חשובים יותר וקשורים לאור בצמחים. אם צמחים מזדקנים, פעילותם של אנזימים אלה תפחת במהירות.

לאיכויות אור שונות יש השפעות משמעותיות על פעילות אנזימים נוגדי חמצון צמחיים. לאחר 9 ימים של טיפול באור אדום, פעילות ה-APX של שתילי אונס עלתה משמעותית, ופעילות ה-POD ירדה. פעילות ה-POD של עגבנייה לאחר 15 ימים של אור אדום ואור כחול הייתה גבוהה מזו של אור לבן ב-20.9% ו-11.7%, בהתאמה. לאחר 20 ימים של טיפול באור ירוק, פעילות ה-POD של העגבנייה הייתה הנמוכה ביותר, רק 55.4% מהאור הלבן. תוספת אור כחול של 4 שעות יכולה להגדיל באופן משמעותי את תכולת החלבון המסיס, פעילויות האנזים POD, SOD, APX ו-CAT בעלים של מלפפון בשלב השתיל. בנוסף, הפעילות של SOD ו-APX פוחתת בהדרגה עם התארכות האור. הפעילות של SOD ו-APX באור כחול ואור אדום יורדת לאט אך היא תמיד גבוהה מזו של אור לבן. הקרנת אור אדום הפחיתה משמעותית את פעילות הפרוקסידאז ו-IAA פרוקסידאז של עלי עגבניות ו-IAA peroxidase של עלי חצילים, אך גרמה לעלייה משמעותית בפעילות הפרוקסידאז של עלי חצילים. לכן, אימוץ אסטרטגיית אור משלימה LED סבירה יכול למעשה לעכב את הזדקנותם של גידולי גננות במתקן ולשפר את התפוקה והאיכות.

בנייה ויישום של נוסחת אור LED

הצמיחה וההתפתחות של צמחים מושפעים באופן משמעותי מאיכות האור ומיחסי הרכבו השונים. נוסחת האור כוללת בעיקר מספר אלמנטים כמו יחס איכות האור, עוצמת האור וזמן האור. מכיוון שלצמחים שונים יש דרישות שונות לאור ושלבי גדילה והתפתחות שונים, נדרש השילוב הטוב ביותר של איכות האור, עוצמת האור וזמן השלמת האור עבור הגידולים התרבותיים.

 ◆יחס ספקטרום האור

בהשוואה לאור לבן ואור בודד אדום וכחול, לשילוב של אור אדום וכחול LED יש יתרון מקיף בצמיחה והתפתחות של שתילי מלפפון וכרוב.

כאשר היחס בין האור האדום והכחול הוא 8:2, עובי גבעול הצמח, גובה הצמח, משקל הצמח היבש, משקל טרי, אינדקס שתילים חזק וכו', גדל באופן משמעותי, וזה גם מועיל להיווצרות מטריצת כלורופלסט הלמלה הבסיסית והפלט של ענייני הטמעה.

השימוש בשילוב של איכות אדום, ירוק וכחול עבור נבטי שעועית אדומים מועיל להצטברות החומר היבש שלו, ואור ירוק יכול לקדם את הצטברות החומר היבש של נבטי שעועית אדומים. הגידול בולט ביותר כאשר היחס בין אור אדום, ירוק וכחול הוא 6:2:1. אפקט התארכות ההיפוקוטיל של שתיל השעועית האדום היה הטוב ביותר תחת יחס האור האדום והכחול של 8:1, והתארכות ההיפוקוטיל של נבט שעועית אדומה הייתה מעוכבת כמובן תחת יחס האור האדום והכחול של 6:3, אבל החלבון המסיס התוכן היה הגבוה ביותר.

כאשר היחס בין אור אדום וכחול הוא 8:1 עבור שתילי ליפה, מדד השתיל החזק ותכולת הסוכר המסיס של שתילי הליפה הם הגבוהים ביותר. כאשר משתמשים באיכות אור עם יחס אור אדום וכחול של 6:3, תכולת הכלורופיל a, יחס הכלורופיל a/b ותכולת החלבון המסיס של שתילי הליפה היו הגבוהות ביותר.

כאשר משתמשים ביחס 3:1 של אור אדום וכחול לסלרי, זה יכול לקדם ביעילות את העלייה של גובה צמח הסלרי, אורך הפטוטרת, מספר העלים, איכות החומר היבש, תכולת VC, תכולת חלבון מסיס ותכולת סוכר מסיס. בגידול עגבניות, הגדלת שיעור האור הכחול של LED מקדמת יצירת ליקופן, חומצות אמינו חופשיות ופלבונואידים, והגדלת שיעור האור האדום מעודדת יצירת חומצות ניתנות לטיטרציה. כאשר האור עם היחס בין אור אדום וכחול לעלי חסה הוא 8:1, זה מועיל להצטברות של קרוטנואידים, ומפחית ביעילות את תכולת החנקה ומגדיל את תכולת ה-VC.

 ◆עוצמת האור

צמחים הגדלים באור חלש רגישים יותר לעיכוב פוטו מאשר באור חזק. קצב הפוטוסינתזה נטו של שתילי עגבניות עולה עם עליית עוצמת האור [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], מראה מגמה של תחילה עלייה ולאחר מכן ירידה, וב-300μmol/(m²) ·s) כדי להגיע למקסימום. גובה הצמח, שטח העלים, תכולת המים ותכולת ה-VC של חסה עלו באופן משמעותי תחת טיפול בעוצמת אור של 150μmol/(m²·s). טיפול בעוצמת אור מתחת ל-200μmol/(m²·s), המשקל הטרי, המשקל הכולל והתכולה של חומצת אמינו חופשית עלו באופן משמעותי, ותחת טיפול של 300μmol/(m²·s) עוצמת אור, שטח העלים, תכולת המים , כלורופיל a, כלורופיל a+b וקרוטנואידים של חסה פחתו כולם. בהשוואה לחושך, עם עליית עוצמת האור של LED גדלה [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], תכולת הכלורופיל a, כלורופיל b וכלורופיל a+b של נבטי שעועית שחורה עלתה משמעותית. תכולת ה-VC היא הגבוהה ביותר ב-3μmol/(m²·s), ותכולת החלבון המסיס, הסוכר המסיס והסוכרוז הם הגבוהים ביותר ב-9μmol/(m²·s). באותם תנאי טמפרטורה, עם עליית עוצמת האור [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx], זמן השתיל של שתילי פלפל מתקצר, תכולת הסוכר המסיס גדלה, אך תכולת הכלורופיל a והקרוטנואידים ירדה בהדרגה.

 ◆זמן אור

הארכה נכונה של זמן האור יכולה להקל על מתח האור הנמוך שנגרם מעוצמת אור לא מספקת במידה מסוימת, לסייע בהצטברות תוצרים פוטוסינתטיים של גידולי גננות, ולהשיג את ההשפעה של הגדלת היבול ושיפור האיכות. תכולת ה-VC של נבטים הראתה מגמה הולכת וגוברת עם הארכת זמן האור (0, 4, 8, 12, 16, 20 שעות/יום), בעוד שתכולת חומצות אמינו חופשיות, פעילויות SOD ו-CAT הראו כולן מגמת ירידה. עם הארכת זמן האור (12, 15, 18 שעות), המשקל הטרי של צמחי הכרוב הסיני עלה באופן משמעותי. התוכן של VC בעלים ובגבעולים של הכרוב הסיני היה הגבוה ביותר ב-15 ו-12 שעות, בהתאמה. תכולת החלבון המסיס של עלי הכרוב הסיני ירדה בהדרגה, אך הגבעולים היו הגבוהים ביותר לאחר 15 שעות. תכולת הסוכר המסיס של עלי הכרוב הסיני גדלה בהדרגה, בעוד שהגבעולים היו הגבוהים ביותר ב-12 שעות. כאשר היחס בין אור אדום וכחול הוא 1:2, בהשוואה לזמן אור של 12 שעות, טיפול באור של 20 שעות מפחית את התכולה היחסית של סך הפנולים והפלבנואידים בחסה ירוקה, אך כאשר היחס בין אור אדום וכחול הוא 2:1, טיפול האור של 20 שעות הגדיל באופן משמעותי את התוכן היחסי של סך הפנולים והפלבנואידים בחסה ירוקה.

מהאמור לעיל, ניתן לראות שלנוסחאות אור שונות יש השפעות שונות על פוטוסינתזה, פוטומורפוגנזה ומטבוליזם של פחמן וחנקן של סוגי גידולים שונים. כיצד להשיג את נוסחת האור הטובה ביותר, תצורת מקור האור וניסוח אסטרטגיות בקרה חכמות דורשות מיני צמחים כנקודת המוצא, ויש לבצע התאמות מתאימות בהתאם לצרכי הסחורה של גידולי גננות, יעדי ייצור, גורמי ייצור וכו'. להשיג את המטרה של שליטה חכמה בסביבת האור וגידולי גננות איכותיים ובעלי תנובה גבוהה בתנאים של חיסכון באנרגיה.

בעיות ואפשרויות קיימות

היתרון המשמעותי של אור גידול LED הוא בכך שהוא יכול לבצע התאמות שילוב אינטליגנטיות בהתאם לספקטרום הביקוש של מאפיינים פוטוסינתטיים, מורפולוגיה, איכות ותפוקה של צמחים שונים. לסוגי גידולים שונים ותקופות גידול שונות של אותו גידול יש דרישות שונות לאיכות האור, עוצמת האור ותקופת הצילום. זה דורש פיתוח ושיפור נוסף של מחקר נוסחאות קלות כדי ליצור מסד נתונים ענק של נוסחאות קלות. בשילוב עם מחקר ופיתוח של מנורות מקצועיות, ניתן לממש את הערך המרבי של נורות LED משלימות ביישומים חקלאיים, כדי לחסוך טוב יותר באנרגיה, לשפר את יעילות הייצור והיתרונות הכלכליים. היישום של אור גידול LED בגננות מתקנים הראה חיוניות נמרצת, אך המחיר של ציוד או מכשירי תאורת LED גבוה יחסית, וההשקעה החד פעמית גדולה. דרישות אור התוסף של גידולים שונים בתנאי סביבה שונים אינן ברורות, ספקטרום האור של התוסף, העוצמה והזמן הבלתי סבירים של אור הגידול יגרמו בהכרח לבעיות שונות ביישום תעשיית תאורת הגידול.

עם זאת, עם התקדמות ושיפור הטכנולוגיה והפחתת עלות הייצור של תאורת LED לגידול, תאורת LED משלימה תהיה בשימוש נרחב יותר בגננות מתקנים. במקביל, הפיתוח וההתקדמות של מערכת טכנולוגיית האור המשלימה LED ושילוב אנרגיה חדשה יאפשרו פיתוח מהיר של חקלאות מתקנים, חקלאות משפחתית, חקלאות עירונית וחקלאות בחלל כדי לענות על הביקוש של אנשים לגידולי גננות בסביבות מיוחדות.