Mākslīgais apgaismojums lauksaimniecībā
Jau sen zināms, ka augi nevar augt bez gaismas; Tomēr tikai pēdējo simts gadu laikā, pateicoties zinātnes un tehnoloģiju sasniegumiem, ir pilnībā atklāta precīza gaismas ietekme uz augiem.
Mākslīgā apgaismojuma izmantošana lauksaimniecībā ir vērsta uz gaismas avota nodrošināšanu, kas ir analoģisks saules sniegtajai gaismai. Pateicoties tehnoloģiju attīstībai, LED gaismas ir kļuvušas par labāko iespēju dārzkopības apgaismojumam, jo īpaši tiem, kuru spektri var būt īpaši pielāgoti auga vajadzībām. Salīdzinājumā ar tradicionālajām apgaismojuma iespējām, piemēram, augstspiediena nātrija spuldzēm (HPS) un dienasgaismas spuldzēm, gaismas, kas izmanto LED, sniedz ievērojamas priekšrocības to ietekmes uz vidi un ražošanas efektivitātes ziņā.
Ziņojuma par mākslīgā apgaismojuma izmantošanu lauksaimniecībā autors ir Valoya, un to līdzautori ir pētnieki no Almerijas universitātes un Buresinnovas. Ziņojums tika publicēts 2018. gada janvārī. Pētījumā ir iekļauti testi, kuros tiek izmantoti dažādi spektri un gaismas veidi, lai noteiktu katra gaismas veida ietekmi uz augiem atkarībā no apstākļiem, kādos tie tiek audzēti. Tālāk ir sniegts fragments no pētījuma, ko varat izlasīt.
1. Gaisma un komunikācija starp augiem
Elektromagnētiskie viļņi ir atbildīgi par enerģijas pārnešanu caur atmosfēru. Elektromagnētisko viļņu piemēri ir mikroviļņi, radio vai televīzijas viļņi, rentgena stari, ultravioletie stari vai redzamā gaisma. Elektromagnētiskos viļņus var atšķirt vienu no otra pēc to dažādajām frekvencēm un viļņu garumiem. Elektromagnētiskais spektrs sastāv no plaša frekvenču un viļņu garumu diapazona, no kuriem daži ir labāk atpazīstami nekā citi (piemēram, mikroviļņi, radioviļņi, redzamā gaisma un tā tālāk).
Elektromagnētiskajam starojumam ir divējāda daba; kamēr tas pārvietojas pa telpu kā viļņi, tas arī apmainās ar enerģiju daļiņu (fotonu) veidā. 1905. gadā Alberts Einšteins bija pirmais cilvēks, kurš apgalvoja, ka gaismai vienlaikus piemīt gan daļiņu, gan viļņu īpašības. Fotoni ir to daļiņu nosaukumi, kuras atrodas gaismas starā. Fotoni, kuru viļņu garumi atbilst lielākiem attālumiem (zemākām frekvencēm), nes mazāk enerģijas nekā fotoni, kuru viļņu garumi atbilst mazākiem attālumiem.
Cilvēka acs spēj uztvert gaismu ar viļņu garumu no 400 līdz 700 nanometriem (nm), kas aptuveni atbilst elektromagnētiskā spektra daļai, ko augi izmanto fotosintēzes procesā. Tāpēc gaismu ar viļņa garumu no 400 līdz 700 nm sauc par fotosintētiski aktīvo starojumu (vai vienkārši PAR). Viļņu garumu spektrs, ko var redzēt saules gaismā, ir nepārtraukts un sniedzas krietni ārpus redzes diapazona. Cilvēka acs ir atbildīga par dažādu viļņu garumu pārvēršanu krāsās, kuras pēc tam tiek apstrādātas cilvēka smadzenēs. Zilo krāsu rada gaisma, kuras viļņa garums ir tuvāks 400 nm, savukārt sarkano krāsu rada gaisma, kuras viļņa garums ir tuvāks 600 nm. Dzeltenzaļais viļņu garuma diapazons ir tas, uz kuru cilvēka acs reaģē visjutīgāk.
2. Pigmenti, fotoreceptori un fotosintēzes ķīmiskais process augos
Gandrīz tādā pašā diapazonā kā cilvēka acs gaismas spektru absorbē augi; tomēr atšķirībā no cilvēkiem augi spēj labāk uzņemt sarkano un zilo gaismu.
Hlorofils ir viena no galvenajām ķīmiskajām vielām, kas ļauj augiem absorbēt gaismu un izmantot tās sniegto enerģiju, lai ūdeni un oglekļa dioksīdu pārvērstu skābeklī un citās sarežģītās organiskās molekulās. Šis process ir pazīstams kā fotosintēze. Hlorofils ir augu pigments, ko var atrast intracelulārajos hloroplastos. Hlorofila molekulas ir zaļā krāsā, un patiesībā tās ir cēlonis zaļajai krāsai, kas atrodama kātos un lapās. Ir divas primārās hlorofila formas, kuras var atrast augstākos augos. Tie ir hlorofils a un hlorofils b, un to gaismas absorbcijas līknes viena no otras atšķiras ļoti niecīgā veidā. Šīs salīdzinoši nelielās atšķirības dēļ tie spēj uztvert dažādus viļņu garumus, tādējādi uztverot lielāku saules gaismas spektra daļu. Tā kā hlorofili spēj absorbēt galvenokārt sarkano un zilo gaismu, vienlaikus atstarojot zaļo viļņu garumu, augi mūsu acīm šķiet zaļi.
Tomēr hlorofils nav vienīgais pigments, kas atrodams augos; tā sauktie palīgpigmenti (piemēram, karotinoīdi un ksantofili, cita starpā) un fenola vielas (piemēram, flavonoīdi, antocianīni, flavoni un flavonoīdi) absorbē ne tikai sarkano un zilo viļņu garumus. Dzeltena, sarkana un violeta ir krāsas, kas veido aksesuāru pigmentus. Papildus putnu un kukaiņu pievilināšanai šo nokrāsu izmantošana palīdz aizsargāt audus no ārējo stresa faktoru, piemēram, intensīvas gaismas apstarošanas, kaitīgās ietekmes.
Fotoreceptori ir cita veida daļiņas, kas spēj absorbēt gaismu. Trīs primārās fotoreceptoru klases tiek sauktas par fitohromiem, fototropīniem un kriptohromiem. Turklāt UVR8 fotoreceptors ir specializēts fotoreceptors, kas reaģē tikai uz ultravioleto gaismu. Katrs fotoreceptoru veids ir jutīgs pret noteiktu gaismas viļņu garuma diapazonu un ir atbildīgs par noteiktu fizioloģisko reakciju augos. Šīs atbildes ir šādas:
Fototropīni ietekmē gan hloroplastu fizisko stāvokli, gan stomata atvēršanos. Viņi spēj absorbēt zilo gaismu.
Augu iekšējo pulksteni kontrolē kriptohromi, kas uzrauga to vidē ar gaismu saistītos signālus. Papildus tam tie ir saistīti ar morfoloģiskām reakcijām, piemēram, stublāju pagarinājuma nomākšanu, dīgļlapu palielināšanos, antocianīnu attīstību un fotoperiodisku ziedēšanu. UVA (ultravioletā), zilās un zaļās gaismas viļņu garumus uztver kriptohromi.
Ziedēšanu izraisa fitohromi, kas arī ir atbildīgi par sēklu veidošanos. Stumbra pagarināšanos, lapu izplešanos un "ēnas izvairīšanās sindromu" kontrolē augu fitohromi. Sarkanās un tāli sarkanās gaismas attiecība, kas atrodas vidē, ietekmē fitohroma molekulas fotostacionāro stāvokli, kas savukārt veicina reakcijas, kuras regulē fitohromi.
Ziedēšana, sēklu attīstība un citas funkcijas, piemēram, dīgtspēja, ziedēšanas laiks un auga forma, ir darbības, kas ir atkarīgas no gaismas. Fotosintēze, process, kas piegādā enerģiju biomasas veidošanai, ir tikai viens no šiem procesiem. Šī uzvedība ir cieši saistīta ar gaismas kvalitāti, ko augs saņem no apkārtnes, un tas ir veids, kā augs interpretē signālus no apkārtnes. Šīs reakcijas ir saistītas ar viļņu garumiem, kas atrodas gan PAR reģionā, gan ārpus tā, ieskaitot UV un tālu sarkano apstarošanu.
Lai iegūtu vairāk informācijas, lūdzu, pievērsiet uzmanībubenwei oficiālā vietne!
