一, Os efeitos variados dos componentes espectrais no rendimento das culturas
1. A influência combinada da luz vermelha e azul
As principais bandas da fotossíntese são a luz vermelha (630–660 nm) e a luz azul (400–500 nm). Quando estes dois tipos de luz trabalham juntos, podem aumentar significativamente a produtividade das culturas. A luz vermelha ativa o pico de absorção da clorofila a/b, o que acelera a transferência de elétrons no fotossistema II (PSII) e impulsiona diretamente o processo de assimilação fotossintética de carbono. A luz azul ajuda as plantas a usar a energia luminosa de forma mais eficiente, controlando a abertura dos estômatos, o crescimento dos cloroplastos e o formato da luz. Por exemplo, uma experiência em estufa com melão doce em Shouguang, província de Shandong, mostrou que a utilização de luzes de preenchimento LED com uma proporção de luz vermelha azul de 3:1 durante 4–6 horas por dia pode aumentar o rendimento do melão doce em 40%. O valor médio da produção anual pode subir de 42.000 yuans/mu para 87.000 yuans/mu.
O efeito sinérgico da combinação da luz vermelha e azul também se reflete na regulação da morfologia das culturas. A luz vermelha pode impedir que os caules fiquem mais longos e ajudar os botões laterais a crescer, enquanto a luz azul pode tornar os caules mais fortes e impedir que caiam. No experimento de tomate em estufa em Pequim, um esquema de suplemento de luz com uma proporção de luz vermelha azul de 4:1 aumentou a densidade das plantas para 4,17 plantas por metro quadrado, aumentou o rendimento em 27% e aumentou o teor de açúcar nas frutas em 2,3 graus e o teor de vitamina C em 15%.
2. A influência da luz verde na penetração e regulação
A luz verde (500–600 nm) não é a faixa principal da fotossíntese, mas é útil para cultivo em áreas densas ou culturas com copas espessas. A luz verde pode passar pelas folhas superiores e ser absorvida pela copa inferior. Isso torna mais fácil para as plantas usarem a energia luminosa e diminui a quantidade de competição luminosa. O Yunnan Rose Greenhouse Project revela que adicionar 10% de luz verde à luz vermelha e azul pode aumentar o rendimento de flores cortadas em 57%. Também pode aumentar o peso fresco dos ramos e caules das flores e a largura das cabeças das flores. A luz verde também pode interromper o efeito da luz azul que abre os estômatos, controla a transpiração e reduz a perda de água quando a temperatura está alta.
3. Os efeitos morfológicos da luz vermelha extrema na regulação
A luz vermelha distante (720–740 nm) não contribui diretamente para a fotossíntese; no entanto, pode influenciar a morfogênese das culturas através da modulação da atividade do fitocromo. A proporção entre luz vermelha distante e luz vermelha (R/FR) é um fator importante para determinar a altura de uma planta, quanto comprimento serão seus entrenós e quanta área foliar ela terá. As plantas crescem caules mais longos e folhas maiores quando a relação R/FR diminui para que possam captar mais energia luminosa. Por outro lado, impede-os de crescer mais e incentiva-os a diversificar. Por exemplo, adicionar luz vermelha distante (730 nm) à noite às plantas de fruta do dragão pode aumentar o número de botões florais em 30%, o ritmo dos ramos floridos em 25% e o marketing escalonado.
4. Efeitos do estresse causado pela luz UV
A luz UV (UV-A 320–380nm; UV-B 280–320nm) pode retardar o crescimento das culturas, mas adicionar um pouco dela pode ajudar as culturas a produzir metabólitos secundários, torná-las mais resistentes ao estresse e aumentar seu conteúdo nutricional. UV-B pode ajudar as culturas a acumular antioxidantes como flavonóides e antocianinas, o que as torna menos propensas a adoecer ou a serem atacadas por pragas. Por exemplo, adicionar UV-B ao cultivo de alface pode aumentar a quantidade de compostos fenólicos nas folhas em 40% e diminuir a quantidade de nitratos em 20%, tornando o produto mais seguro.
2, A melhor maneira de usar o controle dinâmico espectral para aumentar o rendimento da colheita
1. Adaptação espectral do ciclo de crescimento
As necessidades espectrais das culturas mudam muito nas diferentes fases de crescimento. É necessária uma proporção maior de luz azul (40-50%) durante a fase de muda para inibir o crescimento excessivo e promover o desenvolvimento das raízes; Durante o período de crescimento nutricional, é necessário aumentar a proporção de luz vermelha (60-70%) para melhorar a eficiência fotossintética; Durante o período de crescimento reprodutivo, é necessário suplementar com luz vermelha extrema (10-15%) para promover a diferenciação dos botões florais. Por exemplo, em Yunnan, durante a fase de cultura de tecidos de Dendrobium officinale, a utilização de um esquema em que a luz vermelha representa 80% da luz pode aumentar a taxa de sobrevivência das plântulas para mais de 95% e reduzir o ciclo de crescimento em 15%.
2. Ajustar o espectro de resposta ambiental
O ambiente de luz precisa ser coordenado com fatores ambientais como temperatura e umidade para atingir o rendimento máximo. No verão, quando está quente, adicionar mais luz azul pode reduzir a transpiração e a perda de água. No inverno, quando está frio, adicionar mais luz vermelha pode acelerar a fotossíntese e tornar as plantas mais resistentes ao frio. Por exemplo, ao cultivar pitaia em Guangdong, adicionar luz à noite (das 22h30 às 2h30) e resfriar com atomização pode aumentar a produção de frutas em 12% e manter a fruta no mercado por mais 8 meses.
3. Fazendo o gradiente espectral do dossel
Ao plantar densamente, diferentes seções da copa precisam de quantidades variadas de luz. As folhas superiores precisam de muita luz vermelha para fotossintetizar, e as folhas inferiores precisam de mais luz verde para passar pela copa. Ao organizar as faixas de luz LED em camadas, é possível obter um controle preciso da distribuição de luz dentro da cobertura. Por exemplo, a estufa de tomate Shouguang, na província de Shandong, utiliza um sistema de luz suplementar escalonado que aumenta a taxa fotossintética das folhas inferiores em 20% e o rendimento global em 15%.
3, Práticas atuais na indústria e o que acontecerá no futuro
1. Aplicação de fórmula espectral padronizada
A indústria criou agora fórmulas espectrais comuns para diferentes tipos de culturas. Por exemplo, vegetais folhosos como alface e espinafre devem ter uma proporção de luz vermelha-azul de 3:1. As culturas de frutas e vegetais (como tomates e melões) devem ter uma proporção de luz vermelha-azul de 4:1, com 10% de luz vermelha extrema adicionada. As culturas de flores (como rosas e crisântemos) devem ter uma proporção de luz azul de 50% para torná-las mais bonitas.
2. Sistema de controle espectral inteligente
Os sistemas inteligentes de controle de espectro estão se tornando mais populares nos negócios à medida que a tecnologia IoT melhora. O monitoramento em tempo real do status de crescimento das culturas por meio de sensores, combinado com algoritmos de IA para ajustar dinamicamente os componentes espectrais e a intensidade, pode alcançar um controle preciso do rendimento e da qualidade. As luzes LED de crescimento de plantas Philips GreenPower, por exemplo, combinaram tão bem a fórmula de luz e os modelos de crescimento de culturas que quase duplicaram o rendimento dos tomates e tornaram a cor e o sabor da fruta muito melhores.
3. Um grande avanço na tecnologia LED-de espectro total
As luzes LED tradicionais para plantas freqüentemente empregam uma mistura de espectros vermelho e azul, o que pode causar dificuldades, incluindo distorção de cores e dificultar a compreensão do que são doenças. A tecnologia LED de espectro total imita o espectro do sol para fornecer um ambiente de luz que se assemelha mais à luz natural. Isto torna as culturas mais resistentes ao stress e melhora a qualidade dos produtos. Por exemplo, a luz LED de espectro total recentemente desenvolvida pode aumentar o teor de antocianinas nas folhas de alface em 30% e reduzir a incidência de doenças em 25%.
