Autore: Yamin Li e Houcheng Liu, ecc., del College of Horticulture, South China Agriculture University

Fonte dell'articolo: orticoltura in serra

I tipi di strutture per l'orticoltura includono principalmente serre di plastica, serre solari, serre a più campate e fabbriche di piante. Poiché gli edifici delle strutture bloccano in una certa misura le fonti di luce naturale, la luce interna è insufficiente, il che a sua volta riduce la resa e la qualità dei raccolti. Pertanto, la luce supplementare svolge un ruolo indispensabile per i raccolti di alta qualità e ad alto rendimento della struttura, ma è anche diventata un fattore importante nell’aumento del consumo energetico e dei costi operativi della struttura.

Per molto tempo, le fonti di luce artificiale utilizzate nel campo dell'orticoltura includono principalmente lampade al sodio ad alta pressione, lampade fluorescenti, lampade alogene metalliche, lampade a incandescenza, ecc. Gli svantaggi principali sono l'elevata produzione di calore, l'elevato consumo di energia e gli elevati costi operativi. Lo sviluppo del diodo a emissione luminosa (LED) di nuova generazione consente di utilizzare sorgenti luminose artificiali a basso consumo energetico nel campo dell'orticoltura. Il LED presenta i vantaggi di elevata efficienza di conversione fotoelettrica, potenza CC, volume ridotto, lunga durata, basso consumo energetico, lunghezza d'onda fissa, bassa radiazione termica e protezione ambientale. Rispetto alla lampada al sodio ad alta pressione e alla lampada fluorescente comunemente utilizzate attualmente, il LED non solo può regolare la quantità e la qualità della luce (la proporzione delle varie bande di luce) in base alle esigenze della crescita delle piante, ma può irradiare le piante a distanza ravvicinata a causa alla sua luce fredda, in questo modo è possibile migliorare il numero di strati di coltivazione e il tasso di utilizzo dello spazio e realizzare le funzioni di risparmio energetico, protezione ambientale e utilizzo efficiente dello spazio che non possono essere sostituite dalla sorgente luminosa tradizionale.

Sulla base di questi vantaggi, il LED è stato utilizzato con successo nell'illuminazione orticola delle strutture, nella ricerca di base sull'ambiente controllabile, nella coltura di tessuti vegetali, nelle piantine di fabbriche vegetali e nell'ecosistema aerospaziale. Negli ultimi anni, le prestazioni dell'illuminazione LED per la coltivazione stanno migliorando, il prezzo sta diminuendo e tutti i tipi di prodotti con lunghezze d'onda specifiche vengono sviluppati gradualmente, quindi la sua applicazione nel campo dell'agricoltura e della biologia sarà più ampia.

Questo articolo riassume lo stato della ricerca sui LED nel campo dell'orticoltura, si concentra sull'applicazione della luce supplementare a LED nelle basi della biologia della luce, sulle luci di coltivazione a LED sulla formazione della luce delle piante, sulla qualità nutrizionale e sull'effetto di ritardare l'invecchiamento, sulla costruzione e sull'applicazione della formula della luce, nonché analisi e prospettive degli attuali problemi e prospettive della tecnologia della luce supplementare a LED.

Effetto della luce supplementare a LED sulla crescita delle colture orticole

Gli effetti regolatori della luce sulla crescita e sullo sviluppo delle piante comprendono la germinazione dei semi, l'allungamento dello stelo, lo sviluppo delle foglie e delle radici, il fototropismo, la sintesi e decomposizione della clorofilla e l'induzione dei fiori. Gli elementi dell'ambiente di illuminazione nella struttura includono l'intensità della luce, il ciclo della luce e la distribuzione spettrale. Gli elementi possono essere regolati tramite supplemento di luce artificiale senza limitazione delle condizioni atmosferiche.

Attualmente nelle piante esistono almeno tre tipi di fotorecettori: fitocromo (che assorbe la luce rossa e quella rossa lontana), criptocromo (che assorbe la luce blu e la luce ultravioletta vicina) e UV-A e UV-B. L'uso di una sorgente luminosa a lunghezza d'onda specifica per irradiare le colture può migliorare l'efficienza fotosintetica delle piante, accelerare la morfogenesi della luce e promuovere la crescita e lo sviluppo delle piante. La luce rosso arancione (610 ~ 720 nm) e la luce blu viola (400 ~ 510 nm) sono state utilizzate nella fotosintesi delle piante. Utilizzando la tecnologia LED, la luce monocromatica (come la luce rossa con picco di 660 nm, la luce blu con picco di 450 nm, ecc.) può essere irradiata in linea con la banda di assorbimento più forte della clorofilla e la larghezza del dominio spettrale è di soli ± 20 nm.

Attualmente si ritiene che la luce rosso-arancio acceleri in modo significativo lo sviluppo delle piante, favorisca l'accumulo di sostanza secca, la formazione di bulbi, tuberi, bulbi fogliari e altri organi vegetali, faccia fiorire e fruttifichi prima e giochi un ruolo di primo piano nella valorizzazione del colore delle piante; La luce blu e viola può controllare il fototropismo delle foglie delle piante, promuovere l'apertura degli stomi e il movimento dei cloroplasti, inibire l'allungamento dello stelo, prevenire l'allungamento delle piante, ritardare la fioritura delle piante e promuovere la crescita degli organi vegetativi; la combinazione di LED rossi e blu può compensare la luce insufficiente del singolo colore dei due e formare un picco di assorbimento spettrale sostanzialmente coerente con la fotosintesi e la morfologia della coltura. Il tasso di utilizzo dell'energia luminosa può raggiungere dall'80% al 90% e l'effetto di risparmio energetico è significativo.

Dotato di luci supplementari a LED nell'orticoltura interna è possibile ottenere un aumento molto significativo della produzione. Gli studi hanno dimostrato che il numero di frutti, la produzione totale e il peso di ciascun pomodoro ciliegino sotto la luce supplementare di strisce LED e tubi LED da 300 μmol/(m²·s) per 12 ore (8:00-20:00) sono significativamente aumentato. La luce supplementare della striscia LED è aumentata rispettivamente del 42,67%, 66,89% e 16,97% e la luce supplementare del tubo LED è aumentata rispettivamente del 48,91%, 94,86% e 30,86%. La luce supplementare a LED dell'apparecchio di illuminazione a LED per la coltivazione durante l'intero periodo di crescita [il rapporto tra luce rossa e blu è 3:2 e l'intensità della luce è 300 μmol/(m²·s)] può aumentare significativamente la qualità e la resa del singolo frutto per unità di superficie di chiehwa e melanzane. Il chikuquan è aumentato del 5,3% e del 15,6% e le melanzane sono aumentate del 7,6% e del 7,8%. Attraverso la qualità della luce LED, la sua intensità e durata dell'intero periodo di crescita, il ciclo di crescita delle piante può essere abbreviato, la resa commerciale, la qualità nutrizionale e il valore morfologico dei prodotti agricoli possono essere migliorati e l'alta efficienza, il risparmio energetico e è possibile realizzare una produzione intelligente di colture orticole.

Applicazione della luce supplementare a LED nella coltivazione di piantine di ortaggi

La regolazione della morfologia, della crescita e dello sviluppo delle piante mediante sorgente luminosa a LED è una tecnologia importante nel campo della coltivazione in serra. Le piante superiori possono percepire e ricevere segnali luminosi attraverso sistemi di fotorecettori come fitocromo, criptocromo e fotorecettori e condurre cambiamenti morfologici attraverso messaggeri intracellulari per regolare i tessuti e gli organi vegetali. Fotomorfogenesi significa che le piante fanno affidamento sulla luce per controllare la differenziazione cellulare, i cambiamenti strutturali e funzionali, nonché la formazione di tessuti e organi, compresa l'influenza sulla germinazione di alcuni semi, la promozione della dominanza apicale, l'inibizione della crescita laterale delle gemme, l'allungamento dello stelo e tropismo.

La coltivazione delle piantine di ortaggi è una parte importante dell'agricoltura aziendale. Il tempo piovoso continuo causerà luce insufficiente nella struttura e le piantine tenderanno ad allungarsi, il che influenzerà la crescita delle verdure, la differenziazione dei boccioli dei fiori e lo sviluppo dei frutti e, in definitiva, influenzerà la loro resa e qualità. Nella produzione, alcuni regolatori della crescita delle piante, come gibberellina, auxina, paclobutrazolo e clormequat, vengono utilizzati per regolare la crescita delle piantine. Tuttavia, l'uso irragionevole dei regolatori di crescita delle piante può facilmente inquinare l'ambiente delle verdure e delle strutture, arrecando danni alla salute umana.

La luce supplementare a LED presenta molti vantaggi unici ed è un modo fattibile di utilizzare la luce supplementare a LED per far crescere le piantine. Nell'esperimento con luce supplementare a LED [25±5 μmol/(m²·s)] condotto in condizioni di scarsa illuminazione [0~35 μmol/(m²·s)], si è scoperto che la luce verde promuove l'allungamento e la crescita dei piantine di cetriolo. La luce rossa e la luce blu inibiscono la crescita delle piantine. Rispetto alla luce debole naturale, l’indice di forte semenzale delle piantine integrate con luce rossa e blu è aumentato rispettivamente del 151,26% e del 237,98%. Rispetto alla qualità della luce monocromatica, l'indice delle piantine forti che contengono componenti rossi e blu sotto il trattamento con luce composta integrata è aumentato del 304,46%.

L'aggiunta di luce rossa alle piantine di cetriolo può aumentare il numero di foglie vere, l'area fogliare, l'altezza della pianta, il diametro dello stelo, la qualità secca e fresca, un forte indice della piantina, la vitalità delle radici, l'attività SOD e il contenuto di proteine ​​solubili delle piantine di cetriolo. L’integrazione di UV-B può aumentare il contenuto di clorofilla a, clorofilla be carotenoidi nelle foglie delle piantine di cetriolo. Rispetto alla luce naturale, l'integrazione della luce LED rossa e blu può aumentare significativamente l'area fogliare, la qualità della sostanza secca e un forte indice di semina delle piantine di pomodoro. L'integrazione della luce LED rossa e della luce verde aumenta significativamente l'altezza e lo spessore dello stelo delle piantine di pomodoro. Il trattamento con luce supplementare a luce verde a LED può aumentare significativamente la biomassa delle piantine di cetrioli e pomodori, e il peso fresco e secco delle piantine aumenta con l'aumento dell'intensità della luce della luce verde, mentre lo stelo spesso e il forte indice di piantina del pomodoro le piantine seguono tutte la luce verde del supplemento. L'aumento della forza aumenta. La combinazione di luce LED rossa e blu può aumentare lo spessore dello stelo, l'area fogliare, il peso secco dell'intera pianta, il rapporto radice-germoglio e un forte indice di piantina di melanzane. Rispetto alla luce bianca, la luce rossa a LED può aumentare la biomassa delle piantine di cavolo e favorire la crescita dell'allungamento e l'espansione delle foglie delle piantine di cavolo. La luce blu a LED favorisce la crescita spessa, l'accumulo di sostanza secca e un forte indice di semina delle piantine di cavolo e rende nane le piantine di cavolo. I risultati di cui sopra mostrano che i vantaggi delle piantine di ortaggi coltivate con la tecnologia di regolazione della luce sono molto evidenti.

Effetto della luce supplementare a LED sulla qualità nutrizionale di frutta e verdura

Le proteine, lo zucchero, gli acidi organici e le vitamine contenuti nella frutta e nella verdura sono sostanze nutritive benefiche per la salute umana. La qualità della luce può influenzare il contenuto di VC nelle piante regolando l'attività della sintesi di VC e dell'enzima di decomposizione, e può regolare il metabolismo delle proteine ​​e l'accumulo di carboidrati nelle piante orticole. La luce rossa favorisce l'accumulo di carboidrati, il trattamento con luce blu è benefico per la formazione delle proteine, mentre la combinazione di luce rossa e blu può migliorare la qualità nutrizionale delle piante in modo significativamente superiore a quello della luce monocromatica.

L'aggiunta di luce LED rossa o blu può ridurre il contenuto di nitrati nella lattuga, l'aggiunta di luce LED blu o verde può favorire l'accumulo di zucchero solubile nella lattuga e l'aggiunta di luce LED a infrarossi favorisce l'accumulo di VC nella lattuga. I risultati hanno mostrato che l’integrazione di luce blu potrebbe migliorare il contenuto di VC e il contenuto di proteine ​​solubili del pomodoro; la luce rossa e la luce combinata rosso-blu potevano promuovere il contenuto di zucchero e acido del frutto del pomodoro e il rapporto tra zucchero e acido era il più alto sotto la luce combinata rosso-blu; la luce combinata rosso-blu potrebbe migliorare il contenuto di VC del frutto del cetriolo.

I fenoli, i flavonoidi, gli antociani e altre sostanze presenti nella frutta e nella verdura non solo hanno un'importante influenza sul colore, sul sapore e sul valore commerciale di frutta e verdura, ma hanno anche attività antiossidante naturale e possono inibire o rimuovere efficacemente i radicali liberi nel corpo umano.

L’uso della luce blu LED per integrare la luce può aumentare significativamente il contenuto di antociani della buccia delle melanzane del 73,6%, mentre l’uso della luce rossa LED e una combinazione di luce rossa e blu può aumentare il contenuto di flavonoidi e fenoli totali. La luce blu può favorire l’accumulo di licopene, flavonoidi e antociani nei frutti di pomodoro. La combinazione di luce rossa e blu favorisce in una certa misura la produzione di antociani, ma inibisce la sintesi dei flavonoidi. Rispetto al trattamento con luce bianca, il trattamento con luce rossa può aumentare significativamente il contenuto di antociani dei germogli di lattuga, ma il trattamento con luce blu ha il contenuto di antociani più basso. Il contenuto totale di fenoli della lattuga a foglia verde, viola e rossa era più elevato sotto il trattamento con luce bianca, luce combinata rosso-blu e luce blu, ma era il più basso sotto il trattamento con luce rossa. L’integrazione della luce ultravioletta a LED o della luce arancione può aumentare il contenuto di composti fenolici nelle foglie di lattuga, mentre l’integrazione della luce verde può aumentare il contenuto di antociani. Pertanto, l'uso della luce di coltivazione a LED è un modo efficace per regolare la qualità nutrizionale di frutta e verdura nella coltivazione orticola.

L'effetto della luce supplementare a LED sull'anti-invecchiamento delle piante

La degradazione della clorofilla, la rapida perdita di proteine ​​e l'idrolisi dell'RNA durante la senescenza delle piante si manifestano principalmente come senescenza fogliare. I cloroplasti sono molto sensibili ai cambiamenti nell'ambiente luminoso esterno, particolarmente influenzati dalla qualità della luce. La luce rossa, la luce blu e la luce combinata rosso-blu favoriscono la morfogenesi dei cloroplasti, la luce blu favorisce l'accumulo di granuli di amido nei cloroplasti e la luce rossa e la luce rossa lontana hanno un effetto negativo sullo sviluppo dei cloroplasti. La combinazione di luce blu e luce rossa e blu può promuovere la sintesi della clorofilla nelle foglie delle piantine di cetriolo e la combinazione di luce rossa e blu può anche ritardare l'attenuazione del contenuto di clorofilla delle foglie nella fase successiva. Questo effetto è più evidente con la diminuzione del rapporto di luce rossa e l’aumento del rapporto di luce blu. Il contenuto di clorofilla delle foglie delle piantine di cetriolo sotto il trattamento combinato con luce rossa e blu a LED era significativamente più alto di quello sotto il controllo della luce fluorescente e i trattamenti con luce monocromatica rossa e blu. La luce blu a LED può aumentare significativamente il valore di clorofilla a/b delle piantine di Wutacai e di aglio verde.

Durante la senescenza si verificano citochinine (CTK), auxina (IAA), cambiamenti nel contenuto di acido abscissico (ABA) e una varietà di cambiamenti nell'attività enzimatica. Il contenuto degli ormoni vegetali è facilmente influenzato dall'ambiente luminoso. Diverse qualità di luce hanno diversi effetti regolatori sugli ormoni vegetali e le fasi iniziali del percorso di trasduzione del segnale luminoso coinvolgono le citochinine.

CTK promuove l'espansione delle cellule fogliari, migliora la fotosintesi fogliare, inibisce l'attività della ribonucleasi, della desossiribonucleasi e della proteasi e ritarda la degradazione degli acidi nucleici, delle proteine ​​e della clorofilla, quindi può ritardare significativamente la senescenza fogliare. Esiste un'interazione tra la luce e la regolazione dello sviluppo mediata da CTK e la luce può stimolare l'aumento dei livelli di citochinina endogena. Quando i tessuti vegetali sono in uno stato di senescenza, il loro contenuto di citochinine endogene diminuisce.

L'IAA è concentrato principalmente nelle parti a crescita vigorosa, mentre il suo contenuto è molto ridotto nei tessuti o negli organi che invecchiano. La luce viola può aumentare l’attività dell’acido indolacetico ossidasi e bassi livelli di IAA possono inibire l’allungamento e la crescita delle piante.

L'ABA si forma principalmente nei tessuti fogliari senescenti, nei frutti maturi, nei semi, negli steli, nelle radici e in altre parti. Il contenuto ABA di cetriolo e cavolo sotto la combinazione di luce rossa e blu è inferiore a quello della luce bianca e blu.

Perossidasi (POD), superossido dismutasi (SOD), ascorbato perossidasi (APX), catalasi (CAT) sono enzimi protettivi più importanti e legati alla luce nelle piante. Se le piante invecchiano, le attività di questi enzimi diminuiranno rapidamente.

Diverse qualità di luce hanno effetti significativi sulle attività degli enzimi antiossidanti delle piante. Dopo 9 giorni di trattamento con luce rossa, l’attività APX delle piantine di colza è aumentata in modo significativo e l’attività POD è diminuita. L'attività POD del pomodoro dopo 15 giorni di luce rossa e blu era superiore a quella della luce bianca rispettivamente del 20,9% e dell'11,7%. Dopo 20 giorni di trattamento con luce verde, l'attività POD del pomodoro era la più bassa, solo il 55,4% della luce bianca. L'integrazione di luce blu per 4 ore può aumentare significativamente il contenuto di proteine ​​solubili e le attività degli enzimi POD, SOD, APX e CAT nelle foglie del cetriolo allo stadio di piantina. Inoltre, le attività di SOD e APX diminuiscono gradualmente con il prolungarsi della luce. L'attività di SOD e APX sotto la luce blu e rossa diminuisce lentamente ma è sempre superiore a quella della luce bianca. L’irradiazione con luce rossa ha ridotto significativamente le attività della perossidasi e della perossidasi IAA delle foglie di pomodoro e della perossidasi IAA delle foglie di melanzane, ma ha causato un aumento significativo dell’attività della perossidasi delle foglie di melanzane. Pertanto, l’adozione di una ragionevole strategia di illuminazione supplementare a LED può ritardare efficacemente la senescenza delle colture orticole e migliorare la resa e la qualità.

Costruzione e applicazione della formula della luce LED

La crescita e lo sviluppo delle piante sono influenzati in modo significativo dalla qualità della luce e dai suoi diversi rapporti di composizione. La formula della luce comprende principalmente diversi elementi come il rapporto di qualità della luce, l'intensità della luce e il tempo di illuminazione. Poiché piante diverse hanno esigenze diverse di luce e diversi stadi di crescita e sviluppo, per le colture coltivate è necessaria la migliore combinazione di qualità della luce, intensità della luce e tempo di integrazione della luce.

 ◆Rapporto dello spettro luminoso

Rispetto alla luce bianca e alla luce rossa e blu singola, la combinazione di luce rossa e blu a LED presenta un vantaggio completo sulla crescita e sullo sviluppo delle piantine di cetrioli e cavoli.

Quando il rapporto tra luce rossa e blu è 8:2, lo spessore del fusto della pianta, l'altezza della pianta, il peso secco della pianta, il peso fresco, il forte indice della piantina, ecc., aumentano significativamente, ed è anche vantaggioso per la formazione della matrice di cloroplasti e lamella basale e il risultato dell'assimilazione sono importanti.

L'uso di una combinazione di qualità rosso, verde e blu per i germogli di fagioli rossi è benefico per l'accumulo di sostanza secca e la luce verde può favorire l'accumulo di sostanza secca dei germogli di fagioli rossi. La crescita è più evidente quando il rapporto tra luce rossa, verde e blu è 6:2:1. L'effetto di allungamento dell'ipocotilo vegetale della piantina di germogli di fagioli rossi è stato il migliore con un rapporto di luce rossa e blu di 8:1, e l'allungamento dell'ipocotile di germogli di fagioli rossi è stato ovviamente inibito con un rapporto di luce rossa e blu di 6:3, ma la proteina solubile il contenuto è stato il più alto.

Quando il rapporto tra luce rossa e blu è 8:1 per le piantine di luffa, il forte indice di piantina e il contenuto di zucchero solubile delle piantine di luffa sono i più alti. Quando si utilizzava una qualità di luce con un rapporto tra luce rossa e blu di 6:3, il contenuto di clorofilla a, il rapporto clorofilla a/b e il contenuto di proteine ​​solubili delle piantine di luffa erano i più alti.

Quando si utilizza un rapporto 3:1 tra luce rossa e blu e sedano, si può promuovere efficacemente l'aumento dell'altezza della pianta di sedano, della lunghezza del picciolo, del numero di foglie, della qualità della sostanza secca, del contenuto di VC, del contenuto di proteine ​​solubili e del contenuto di zuccheri solubili. Nella coltivazione del pomodoro, l’aumento della percentuale di luce blu dei LED favorisce la formazione di licopene, aminoacidi liberi e flavonoidi, mentre l’aumento della percentuale di luce rossa favorisce la formazione di acidi titolabili. Quando la luce con il rapporto tra luce rossa e blu e foglie di lattuga è 8:1, è benefico per l'accumulo di carotenoidi e riduce efficacemente il contenuto di nitrato e aumenta il contenuto di VC.

 ◆Intensità della luce

Le piante che crescono sotto una luce debole sono più suscettibili alla fotoinibizione che sotto una luce forte. Il tasso fotosintetico netto delle piantine di pomodoro aumenta con l'aumento dell'intensità della luce [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], mostrando una tendenza prima crescente e poi decrescente, e a 300μmol/(m² ·s) per raggiungere il massimo. L'altezza della pianta, l'area fogliare, il contenuto di acqua e il contenuto di VC della lattuga sono aumentati significativamente con un trattamento di intensità luminosa di 150μmol/(m²·s). Con un trattamento con intensità luminosa di 200μmol/(m²·s), il peso fresco, il peso totale e il contenuto di aminoacidi liberi sono aumentati significativamente, mentre con un trattamento con intensità luminosa di 300μmol/(m²·s), l'area fogliare e il contenuto di acqua , la clorofilla a, la clorofilla a+b e i carotenoidi della lattuga erano tutti diminuiti. Rispetto all'oscurità, con l'aumento dell'intensità della luce di crescita dei LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], il contenuto di clorofilla a, clorofilla b e clorofilla a+b dei germogli di fagioli neri è aumentato in modo significativo. Il contenuto di VC è il più alto con 3μmol/(m²·s), mentre il contenuto di proteine ​​solubili, zucchero solubile e saccarosio è il più alto con 9μmol/(m²·s). Alle stesse condizioni di temperatura, con l'aumento dell'intensità della luce [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx], il tempo di semina delle piantine di peperone viene ridotto, il contenuto di zucchero solubile aumenta, ma il contenuto di clorofilla a e carotenoidi diminuisce gradualmente.

 ◆Tempo leggero

Prolungare adeguatamente il tempo di illuminazione può alleviare in una certa misura lo stress da scarsa illuminazione causato da un'intensità luminosa insufficiente, favorire l'accumulo di prodotti fotosintetici delle colture orticole e ottenere l'effetto di aumentare la resa e migliorare la qualità. Il contenuto di VC dei germogli ha mostrato un trend gradualmente crescente con il prolungamento del tempo di luce (0, 4, 8, 12, 16, 20 ore/giorno), mentre il contenuto di aminoacidi liberi, le attività SOD e CAT hanno mostrato un trend decrescente. Con il prolungamento del tempo di luce (12, 15, 18 ore), il peso fresco delle piante di cavolo cinese è aumentato in modo significativo. Il contenuto di VC nelle foglie e nei gambi del cavolo cinese era massimo rispettivamente a 15 e 12 ore. Il contenuto di proteine ​​solubili delle foglie del cavolo cinese è diminuito gradualmente, ma i gambi hanno raggiunto il massimo dopo 15 ore. Il contenuto di zucchero solubile delle foglie di cavolo cinese è gradualmente aumentato, mentre i gambi hanno raggiunto il massimo alle 12 ore. Quando il rapporto tra luce rossa e blu è 1:2, rispetto a 12 ore di luce, il trattamento con luce di 20 ore riduce il contenuto relativo di fenoli e flavonoidi totali nella lattuga a foglia verde, ma quando il rapporto tra luce rossa e blu è 2:1, il trattamento con luce di 20 ore ha aumentato significativamente il contenuto relativo di fenoli e flavonoidi totali nella lattuga a foglia verde.

Da quanto sopra si può vedere che diverse formule di luce hanno effetti diversi sulla fotosintesi, sulla fotomorfogenesi e sul metabolismo del carbonio e dell'azoto di diversi tipi di colture. Come ottenere la migliore formula di luce, la configurazione della sorgente luminosa e la formulazione di strategie di controllo intelligenti richiede che le specie vegetali siano il punto di partenza e che dovrebbero essere apportati aggiustamenti appropriati in base alle esigenze delle materie prime delle colture orticole, agli obiettivi di produzione, ai fattori di produzione, ecc. raggiungere l’obiettivo del controllo intelligente dell’ambiente luminoso e delle colture orticole di alta qualità e ad alto rendimento in condizioni di risparmio energetico.

Problemi esistenti e prospettive

Il vantaggio significativo della luce di coltivazione a LED è che può apportare regolazioni intelligenti della combinazione in base allo spettro di domanda di caratteristiche fotosintetiche, morfologia, qualità e resa di diverse piante. Diversi tipi di colture e diversi periodi di crescita della stessa coltura hanno requisiti diversi in termini di qualità della luce, intensità della luce e fotoperiodo. Ciò richiede un ulteriore sviluppo e miglioramento della ricerca sulle formule leggere per formare un enorme database di formule leggere. In combinazione con la ricerca e lo sviluppo di lampade professionali, è possibile realizzare il massimo valore delle luci supplementari a LED nelle applicazioni agricole, in modo da risparmiare energia, migliorare l'efficienza produttiva e i vantaggi economici. L'applicazione della luce di coltivazione a LED nell'orticoltura ha mostrato una vigorosa vitalità, ma il prezzo delle apparecchiature o dei dispositivi di illuminazione a LED è relativamente alto e l'investimento una tantum è elevato. I requisiti di luce supplementare di varie colture in diverse condizioni ambientali non sono chiari, lo spettro della luce supplementare, l'intensità e il tempo irragionevoli della luce di coltivazione causeranno inevitabilmente vari problemi nell'applicazione dell'industria dell'illuminazione per la coltivazione.

Tuttavia, con il progresso e il miglioramento della tecnologia e la riduzione dei costi di produzione della luce di coltivazione a LED, l'illuminazione supplementare a LED sarà utilizzata più ampiamente nell'orticoltura. Allo stesso tempo, lo sviluppo e il progresso del sistema di tecnologia della luce supplementare a LED e la combinazione di nuova energia consentiranno il rapido sviluppo dell’agricoltura strutturale, dell’agricoltura familiare, dell’agricoltura urbana e dell’agricoltura spaziale per soddisfare la domanda delle persone di colture orticole in ambienti speciali.