Umjetna rasvjeta u poljoprivredi
Odavno je poznato da biljke ne mogu rasti bez svjetlosti; ipak, tek u posljednjih sto godina, zahvaljujući napretku nauke i tehnologije, u potpunosti je otkriven precizan učinak svjetlosti na biljke.
Upotreba vještačke rasvjete u poljoprivredi ima za cilj obezbjeđivanje izvora svjetlosti koji je analogan svjetlu koje daje sunce. Zbog napretka u tehnologiji, LED svjetla su se pojavila kao najbolja opcija za rasvjetu u hortikulturi, posebno ona čije spektre mogu biti posebno prilagođene potrebama biljke. U poređenju sa konvencionalnijim opcijama osvetljenja, kao što su natrijum visokog pritiska (HPS) i fluorescentne lampe, svetla koja koriste LED daju značajne prednosti u smislu njihovog uticaja na životnu sredinu i efikasnosti proizvodnje.
Izvještaj o upotrebi umjetnog osvjetljenja u poljoprivredi je autor Valoya, a koautori su istraživači sa Univerziteta Almeria i Buresinnova. Izvještaj je objavljen u januaru 2018. Istraživanje predstavlja testove koji koriste različite spektre i vrste svjetlosti kako bi se utvrdio utjecaj koji svaki oblik svjetlosti može imati na biljke ovisno o okolnostima pod kojima se uzgajaju. Slijedi isječak iz studije koji možete pročitati.
1. Svjetlost i komunikacija između biljaka
Elektromagnetski talasi su odgovorni za prenos energije kroz atmosferu. Primjeri elektromagnetnih valova uključuju mikrovalne, radio ili televizijske valove, rendgenske zrake, ultraljubičaste zrake ili vidljivu svjetlost. Elektromagnetski talasi se mogu razlikovati jedan od drugog po različitim frekvencijama i talasnim dužinama. Elektromagnetski spektar se sastoji od širokog spektra frekvencija i talasnih dužina, od kojih su neke bolje prepoznate od drugih (na primer, mikrotalasi, radio talasi, vidljiva svetlost i tako dalje).
Elektromagnetno zračenje ima dvostruku prirodu; dok se kreće kroz prostor kao talasi, takođe razmenjuje energiju u obliku čestica (fotona). Godine 1905. Albert Ajnštajn je bio prva osoba koja je tvrdila da svetlost istovremeno poseduje karakteristike čestica i talasa. Fotoni su nazivi čestica koje se nalaze u snopu svjetlosti. Fotoni čije valne dužine odgovaraju većim udaljenostima (nižim frekvencijama) nose manje energije od fotona čije valne dužine odgovaraju kraćim udaljenostima.
Ljudsko oko je u stanju da detektuje svetlost talasnih dužina između 400 i 700 nanometara (nm), što otprilike odgovara delu elektromagnetnog spektra koji biljke koriste tokom procesa fotosinteze. Stoga se svjetlost s talasnom dužinom između 400 i 700 nm naziva fotosintetički aktivno zračenje (ili jednostavno PAR). Spektar talasnih dužina koji se može videti na sunčevoj svetlosti je neprekidan i proteže se daleko izvan vizuelnog opsega. Ljudsko oko je odgovorno za pretvaranje različitih valnih dužina u boje, koje se zatim obrađuju u ljudskom mozgu. Plavu boju proizvodi svetlost talasne dužine bliže 400 nm, dok crvenu boju proizvodi svetlost talasne dužine koja je bliža 600 nm. Žuto-zeleni opseg valnih dužina je onaj na koji ljudsko oko najosjetljivije reagira.
2. Pigmenti, fotoreceptori i hemijski proces fotosinteze u biljkama
U skoro istom opsegu kao i ljudsko oko, biljke apsorbuju svetlosni spektar; međutim, za razliku od ljudi, biljke bolje prihvataju crvenu i plavu svjetlost.
Klorofil je jedna od primarnih hemikalija koja omogućava biljkama da apsorbiraju svjetlost i koriste energiju koju ona daje za pretvaranje vode i ugljičnog dioksida u kisik i druge složene organske molekule. Ovaj proces je poznat kao fotosinteza. Klorofil je biljni pigment koji se može naći u intracelularnim hloroplastima. Molekule klorofila su zelene boje i one su zapravo uzrok zelene boje koja se nalazi u stabljikama i listovima. Postoje dva primarna oblika hlorofila koji se mogu naći u višim biljkama. To su hlorofil a i hlorofil b, a njihove krivulje apsorpcije svjetlosti razlikuju se jedna od druge na vrlo sićušan način. Zbog ove relativno male razlike, oni su u stanju da hvataju različite talasne dužine, čime hvataju veći deo spektra sunčeve svetlosti. Kao rezultat sposobnosti klorofila da apsorbiraju prvenstveno crvenu i plavu svjetlost dok reflektiraju zelene valne dužine, biljke našim očima izgledaju zelene.
Međutim, hlorofil nije jedini pigment koji se nalazi u biljkama; takozvani pomoćni pigmenti (kao što su karotenoidi i ksantofili, između ostalih) i fenolne supstance (kao što su flavonoidi, antocijanini, flavoni i flavonoidi) apsorbuju talasne dužine koje nisu samo crvene i plave. Žuta, crvena i ljubičasta su boje koje čine dodatne pigmente. Osim što mame ptice i insekte, upotreba ovih nijansi pomaže u zaštiti tkiva od štetnih učinaka vanjskih stresora kao što je intenzivno svjetlosno zračenje.
Fotoreceptori su još jedna vrsta čestica koje su sposobne apsorbirati svjetlost. Tri primarne klase fotoreceptora se nazivaju fitohromi, fototropini i kriptohromi. Pored toga, fotoreceptor UVR8 je specijalizovani fotoreceptor koji reaguje samo na ultraljubičasto svetlo. Svaki tip fotoreceptora je osjetljiv na određeni raspon talasnih dužina svjetlosti i zadužen je za određenu fiziološku reakciju u biljkama. Ovi odgovori su sljedeći:
Fototropini utječu i na fizički položaj hloroplasta i na otvaranje stomata. Oni su u stanju da upiju plavo svjetlo.
Unutrašnjim satom biljaka upravljaju kriptohromi, koji prate njihovo okruženje za signale koji se odnose na svetlost. Osim toga, oni su povezani s morfološkim odgovorima, kao što su supresija izduženja stabljike, povećanje kotiledona, razvoj antocijana i fotoperiodično cvjetanje. Talasne dužine UVA (ultraljubičastog), plavog i zelenog svjetla preuzimaju kriptohromi.
Cvjetanje pokreću fitohromi, koji su također odgovorni za formiranje sjemena. Izduženje stabljike, širenje listova i "sindrom izbjegavanja sjene" kontroliraju fitohromi u biljkama. Odnos crvene i daleko crvene svjetlosti koja je prisutna u okolišu ima utjecaj na fotostacionarno stanje molekula fitohroma, što zauzvrat posreduje u reakcijama koje reguliraju fitohromi.
Cvatnja, razvoj sjemena i druge funkcije kao što su klijanje, vrijeme cvatnje i oblik biljke su sve aktivnosti koje zavise od svjetlosti. Fotosinteza, proces koji opskrbljuje energiju za stvaranje biomase, samo je jedan od ovih procesa. Ova ponašanja su zamršeno povezana s kvalitetom svjetlosti koju biljka prima iz svoje okoline, što je način na koji biljka tumači signale iz svoje okoline. Ovi odgovori su posredovani talasnim dužinama koje su i unutar i izvan PAR regiona, uključujući UV i daleko crveno zračenje.
Za više informacija obratite pažnju nabenwei službena web stranica!
