Chiếu Sáng Nhân Tạo Trong Nông Nghiệp
Từ lâu, người ta đã biết rằng thực vật không thể phát triển nếu thiếu ánh sáng; tuy nhiên, chỉ trong vòng một trăm năm trở lại đây, nhờ những tiến bộ của khoa học và công nghệ, tác dụng chính xác của ánh sáng đối với thực vật mới được khám phá đầy đủ.
Việc sử dụng ánh sáng nhân tạo trong nông nghiệp nhằm mục đích cung cấp nguồn ánh sáng tương tự như ánh sáng do mặt trời cung cấp. Do những tiến bộ trong công nghệ, đèn LED đã nổi lên như một lựa chọn tốt nhất cho chiếu sáng làm vườn, đặc biệt là những đèn có thể có quang phổ phù hợp với nhu cầu của nhà máy. So với các tùy chọn chiếu sáng thông thường hơn, chẳng hạn như natri cao áp (HPS) và đèn huỳnh quang, đèn sử dụng đèn LED mang lại lợi ích đáng kể về tác động của chúng đối với môi trường và hiệu quả sản xuất của chúng.
Một báo cáo về việc sử dụng ánh sáng nhân tạo trong nông nghiệp được viết bởi Valoya và đồng tác giả bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Almeria và Buresinnova. Báo cáo được xuất bản vào tháng 1 năm 2018. Nghiên cứu trình bày các thử nghiệm sử dụng các quang phổ và loại ánh sáng khác nhau để xác định tác động mà mỗi dạng ánh sáng có thể gây ra đối với thực vật tùy thuộc vào hoàn cảnh mà chúng được trồng. Sau đây là một đoạn trích từ nghiên cứu mà bạn có thể đọc.
1. Ánh sáng và sự giao tiếp giữa các loài thực vật
Sóng điện từ chịu trách nhiệm truyền năng lượng trong khí quyển. Ví dụ về sóng điện từ bao gồm vi sóng, sóng vô tuyến hoặc truyền hình, tia X, tia cực tím hoặc ánh sáng nhìn thấy được. Sóng điện từ có thể được phân biệt với nhau bằng các tần số và bước sóng khác nhau của chúng. Phổ điện từ bao gồm nhiều dải tần số và bước sóng khác nhau, một số tần số và bước sóng được nhận biết tốt hơn những dải khác (ví dụ: vi sóng, sóng vô tuyến, ánh sáng khả kiến, v.v.).
Bức xạ điện từ có bản chất kép; trong khi nó di chuyển trong không gian dưới dạng sóng, nó cũng trao đổi năng lượng dưới dạng hạt (photon). Năm 1905, Albert Einstein là người đầu tiên lập luận rằng ánh sáng sở hữu đồng thời các đặc tính của cả hạt và sóng. Photon là tên của các hạt được chứa trong một chùm ánh sáng. Các photon có bước sóng tương ứng với khoảng cách xa hơn (tần số thấp hơn) mang ít năng lượng hơn so với các photon có bước sóng tương ứng với khoảng cách ngắn hơn.
Mắt người có thể phát hiện ánh sáng có bước sóng từ 400 đến 700 nanomet (nm), gần tương ứng với phần quang phổ điện từ được thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp. Do đó, ánh sáng có bước sóng từ 400 đến 700 nm được gọi là bức xạ hoạt động quang hợp (hay đơn giản là PAR). Quang phổ của các bước sóng có thể nhìn thấy trong ánh sáng mặt trời là liên tục, mở rộng ra ngoài phạm vi thị giác. Mắt người chịu trách nhiệm chuyển đổi các bước sóng khác nhau thành màu sắc, sau đó được xử lý trong não người. Màu xanh lam được tạo ra bởi ánh sáng có bước sóng gần 400 nm, trong khi màu đỏ được tạo ra bởi ánh sáng có bước sóng gần 600 nm. Dải bước sóng màu vàng-lục là dải mà mắt người phản ứng nhạy cảm nhất.
2. Sắc tố, tế bào cảm quang và quá trình quang hợp hóa học ở thực vật
Trong phạm vi gần giống như mắt người, quang phổ ánh sáng được thực vật hấp thụ; tuy nhiên, trái ngược với con người, thực vật có khả năng hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh tốt hơn.
Chất diệp lục là một trong những hóa chất chính giúp thực vật hấp thụ ánh sáng và sử dụng năng lượng mà nó cung cấp để biến nước và carbon dioxide thành oxy và các phân tử hữu cơ phức tạp khác. Quá trình này được gọi là quang hợp. Chất diệp lục là một sắc tố thực vật có thể được tìm thấy trong lục lạp nội bào. Các phân tử chất diệp lục có màu xanh lá cây, và trên thực tế, chúng là nguyên nhân tạo ra màu xanh lá cây có trong thân và lá. Có hai dạng chất diệp lục chính có thể được tìm thấy ở thực vật bậc cao. Đây là chất diệp lục a và chất diệp lục b, và các đường cong hấp thụ ánh sáng của chúng khác nhau rất nhỏ. Do sự khác biệt tương đối nhỏ này, chúng có thể thu được các bước sóng khác nhau, do đó thu được phần lớn hơn quang phổ ánh sáng mặt trời. Do khả năng hấp thụ ánh sáng chủ yếu là đỏ và xanh dương của chất diệp lục trong khi phản xạ các bước sóng màu xanh lá cây, thực vật có vẻ xanh lục đối với mắt chúng ta.
Tuy nhiên, chất diệp lục không phải là sắc tố duy nhất được tìm thấy trong thực vật; cái gọi là sắc tố phụ (như carotenoid và xanthophyll, trong số những chất khác) và các chất phenolic (như flavonoid, anthocyanin, flavon và flavonoid) hấp thụ các bước sóng khác ngoài màu đỏ và xanh lam. Màu vàng, đỏ và tím là những màu tạo nên các sắc tố phụ kiện. Ngoài việc thu hút chim và côn trùng, việc sử dụng những màu sắc này giúp bảo vệ các mô khỏi tác hại của các tác nhân gây căng thẳng bên ngoài như bức xạ ánh sáng cường độ cao.
Tế bào cảm quang là một loại hạt khác có khả năng hấp thụ ánh sáng. Ba loại tế bào cảm quang chính được gọi là phytochromes, phototropin và cryptochromes. Ngoài ra, tế bào cảm quang UVR8 là tế bào cảm quang chuyên dụng chỉ phản ứng với ánh sáng cực tím. Mỗi loại tế bào cảm quang nhạy cảm với một dải ánh sáng có bước sóng cụ thể và chịu trách nhiệm về một phản ứng sinh lý cụ thể ở thực vật. Những phản hồi này như sau:
Phototropin có ảnh hưởng đến cả vị trí vật lý của lục lạp và việc mở khí khổng. Chúng có thể hấp thụ ánh sáng xanh.
Đồng hồ bên trong của thực vật được điều khiển bởi cryptochromes, theo dõi môi trường của chúng để tìm các tín hiệu liên quan đến ánh sáng. Thêm vào đó, chúng có liên quan đến các phản ứng hình thái, chẳng hạn như ức chế sự kéo dài của thân, sự mở rộng của lá mầm, sự phát triển của anthocyanin và sự nở hoa theo chu kỳ quang. Các bước sóng của ánh sáng UVA (cực tím), xanh lam và xanh lục được hấp thụ bởi các cryptochrom.
Sự ra hoa được kích hoạt bởi sắc tố thực vật, cũng chịu trách nhiệm cho sự hình thành hạt. Sự kéo dài của thân, sự mở rộng của lá và "hội chứng tránh bóng râm" đều được kiểm soát bởi sắc tố thực vật trong thực vật. Tỷ lệ ánh sáng đỏ và đỏ xa có trong môi trường có ảnh hưởng đến trạng thái quang tĩnh của phân tử phytochrom, từ đó làm trung gian cho các phản ứng được điều hòa bởi phytochrom.
Sự ra hoa, sự phát triển của hạt và các chức năng khác như nảy mầm, thời điểm ra hoa và hình dạng của cây đều là những hoạt động phụ thuộc vào ánh sáng. Quang hợp, quá trình cung cấp năng lượng cho sự hình thành sinh khối, chỉ là một trong những quá trình này. Những hành vi này có mối liên hệ phức tạp với chất lượng ánh sáng mà cây nhận được từ môi trường xung quanh, đó là cách cây diễn giải các tín hiệu từ môi trường xung quanh. Những phản ứng này được trung gian bởi các bước sóng ở cả bên trong và bên ngoài khu vực cải cách hành chính, bao gồm tia cực tím và bức xạ đỏ xa.
Để biết thêm thông tin, xin vui lòng chú ý đếnbenwei trang web chính thức!
