Umetna razsvetljava v kmetijstvu
Že dolgo je znano, da rastline ne morejo rasti brez svetlobe; kljub temu pa je bil šele v zadnjih sto letih, zahvaljujoč napredku v znanosti in tehnologiji, v celoti odkrit natančen učinek, ki ga ima svetloba na rastline.
Namen uporabe umetne razsvetljave v kmetijstvu je zagotoviti vir svetlobe, ki je analogen svetlobi, ki jo daje sonce. Zaradi napredka v tehnologiji so se LED luči izkazale kot najboljša možnost za osvetlitev hortikulture, zlasti tiste, ki imajo lahko svoje spektre posebej prilagojene potrebam rastline. V primerjavi z bolj običajnimi možnostmi razsvetljave, kot so visokotlačne natrijeve luči (HPS) in fluorescentne luči, svetila, ki uporabljajo LED diode, zagotavljajo pomembne prednosti v smislu vpliva na okolje in proizvodne učinkovitosti.
Poročilo o uporabi umetne razsvetljave v kmetijstvu je avtor Valoya, soavtorji pa so bili raziskovalci z Univerze Almeria in Buresinnova. Poročilo je bilo objavljeno januarja 2018. Raziskava predstavlja teste, ki uporabljajo različne spektre in vrste svetlobe, da bi ugotovili vpliv, ki ga lahko ima vsaka oblika svetlobe na rastline glede na okoliščine, v katerih rastejo. Sledi delček iz študije, ki si ga lahko preberete.
1. Svetloba in komunikacija med rastlinami
Za prenos energije skozi ozračje so odgovorni elektromagnetni valovi. Primeri elektromagnetnih valov vključujejo mikrovalove, radijske ali televizijske valove, rentgenske žarke, ultravijolične žarke ali vidno svetlobo. Elektromagnetne valove lahko med seboj ločimo po različnih frekvencah in valovnih dolžinah. Elektromagnetni spekter je sestavljen iz širokega razpona frekvenc in valovnih dolžin, od katerih so nekatere bolje prepoznavne kot druge (na primer mikrovalovi, radijski valovi, vidna svetloba itd.).
Elektromagnetno sevanje ima dvojno naravo; medtem ko se po prostoru giblje kot valovanje, izmenjuje tudi energijo v obliki delcev (fotonov). Leta 1905 je bil Albert Einstein prvi, ki je trdil, da ima svetloba lastnosti delcev in valov hkrati. Fotoni so imena delcev, ki jih vsebuje žarek svetlobe. Fotoni, katerih valovne dolžine ustrezajo daljšim razdaljam (nižjim frekvencam), prenašajo manj energije kot fotoni, katerih valovne dolžine ustrezajo krajšim razdaljam.
Človeško oko lahko zazna svetlobo z valovno dolžino med 400 in 700 nanometrov (nm), kar približno ustreza delu elektromagnetnega spektra, ki ga uporabljajo rastline med procesom fotosinteze. Zato se svetloba z valovno dolžino med 400 in 700 nm imenuje fotosintetično aktivno sevanje (ali preprosto PAR). Spekter valovnih dolžin, ki jih lahko vidimo na sončni svetlobi, je neprekinjen in sega daleč preko vidnega območja. Človeško oko je odgovorno za pretvorbo različnih valovnih dolžin v barve, ki se nato obdelajo v človeških možganih. Modro barvo proizvaja svetloba z valovno dolžino, ki je bližja 400 nm, medtem ko rdečo barvo proizvaja svetloba z valovno dolžino, ki je bližja 600 nm. Rumeno-zeleno območje valovnih dolžin je tisto, na katero se človeško oko najbolj občutljivo odzove.
2. Pigmenti, fotoreceptorji in kemijski proces fotosinteze v rastlinah
Rastline absorbirajo svetlobni spekter v skoraj istem obsegu kot človeško oko; v nasprotju z ljudmi pa rastline bolje sprejemajo rdečo in modro svetlobo.
Klorofil je ena od primarnih kemikalij, ki rastlinam omogoča absorbiranje svetlobe in uporabo energije, ki jo zagotavlja, za pretvorbo vode in ogljikovega dioksida v kisik in druge kompleksne organske molekule. Ta proces je znan kot fotosinteza. Klorofil je rastlinski pigment, ki ga najdemo v znotrajceličnih kloroplastih. Molekule klorofila so zelene barve in so pravzaprav vzrok za zeleno obarvanost stebel in listov. V višjih rastlinah lahko najdemo dve primarni obliki klorofila. To sta klorofil a in klorofil b, njuni krivulji absorpcije svetlobe pa se med seboj zelo malo razlikujeta. Zaradi te relativno majhne razlike lahko zajamejo različne valovne dolžine in s tem zajamejo večji del spektra sončne svetlobe. Zaradi sposobnosti klorofilov, da absorbirajo predvsem rdečo in modro svetlobo, medtem ko odbijajo zelene valovne dolžine, se rastline našim očem zdijo zelene.
Vendar pa klorofil ni edini pigment, ki ga najdemo v rastlinah; tako imenovani pomožni pigmenti (kot so med drugim karotenoidi in ksantofili) in fenolne snovi (kot so flavonoidi, antocianini, flavoni in flavonoidi) absorbirajo valovne dolžine, ki niso samo rdeče in modre. Rumena, rdeča in vijolična so barve, ki sestavljajo pomožne pigmente. Poleg privabljanja ptic in žuželk uporaba teh odtenkov pomaga zaščititi tkiva pred škodljivimi učinki zunanjih dejavnikov stresa, kot je intenzivno svetlobno obsevanje.
Fotoreceptorji so druga vrsta delcev, ki lahko absorbirajo svetlobo. Trije primarni razredi fotoreceptorjev se imenujejo fitokromi, fototropini in kriptokromi. Poleg tega je fotoreceptor UVR8 specializiran fotoreceptor, ki se odziva le na ultravijolično svetlobo. Vsak tip fotoreceptorja je občutljiv na določeno območje valovne dolžine svetlobe in je zadolžen za določeno fiziološko reakcijo v rastlinah. Ti odgovori so naslednji:
Fototropini vplivajo tako na fizični položaj kloroplastov kot na odpiranje želc. Sposobni so vpijati modro svetlobo.
Notranjo uro rastlin nadzirajo kriptokromi, ki spremljajo svoje okolje za signale, povezane s svetlobo. Poleg tega so povezani z morfološkimi odzivi, kot so zatiranje podaljševanja stebla, širjenje kličnih listov, razvoj antocianinov in fotoperiodično cvetenje. Valovne dolžine UVA (ultravijolične), modre in zelene svetlobe sprejmejo kriptokromi.
Cvetenje sprožijo fitokromi, ki so odgovorni tudi za nastanek semen. Podaljšanje stebla, širjenje listov in "sindrom izogibanja senci" nadzirajo fitokromi v rastlinah. Razmerje med rdečo in daleč rdečo svetlobo, ki je prisotna v okolju, vpliva na fotostacionarno stanje molekule fitokroma, ta pa posreduje reakcije, ki jih uravnavajo fitokromi.
Cvetenje, razvoj semen in druge funkcije, kot so kalitev, čas cvetenja in oblika rastline, so dejavnosti, ki so odvisne od svetlobe. Fotosinteza, proces, ki zagotavlja energijo za nastanek biomase, je le eden od teh procesov. Ta vedenja so tesno povezana s kakovostjo svetlobe, ki jo rastlina prejme iz okolice, tako rastlina razlaga signale iz okolice. Te odzive posredujejo valovne dolžine, ki so znotraj in zunaj območja PAR, vključno z UV in daleč rdečim obsevanjem.
Za več informacij bodite pozorni nauradna spletna stran benwei!
