Зохиогч: Өмнөд Хятадын Хөдөө Аж Ахуйн Их Сургуулийн Цэцэрлэгжүүлэлтийн Коллежийн Ямин Ли, Хоучен Лю гэх мэт

Өгүүллийн эх сурвалж: Хүлэмжийн цэцэрлэгжүүлэлт

Цэцэрлэгжүүлэлтийн байгууламжийн төрлүүдэд голчлон хуванцар хүлэмж, нарны эрчим хүчээр ажилладаг хүлэмж, олон талт хүлэмж, ургамлын үйлдвэрүүд багтдаг. Байгууламжийн барилга байгууламжууд нь байгалийн гэрлийн эх үүсвэрийг тодорхой хэмжээгээр хаадаг тул дотор гэрэл хангалтгүй байдаг нь ургацын ургац, чанарыг бууруулдаг. Тиймээс нэмэлт гэрэл нь байгууламжийн өндөр чанартай, өндөр ургац хураахад зайлшгүй үүрэг гүйцэтгэдэг боловч байгууламжийн эрчим хүчний хэрэглээ болон ашиглалтын зардлыг нэмэгдүүлэх гол хүчин зүйл болсон.

Удаан хугацааны турш цэцэрлэгжүүлэлтийн салбарт ашиглагдаж ирсэн хиймэл гэрлийн эх үүсвэрүүдэд голчлон өндөр даралттай натрийн чийдэн, флюресцент чийдэн, металл галоген чийдэн, улайсдаг чийдэн гэх мэт зүйлс багтдаг. Гол сул талууд нь өндөр дулаан үйлдвэрлэх, өндөр эрчим хүчний хэрэглээ, өндөр ашиглалтын зардал юм. Шинэ үеийн гэрэл ялгаруулах диод (LED)-ийг хөгжүүлснээр цэцэрлэгжүүлэлтийн салбарт бага эрчим хүчний хиймэл гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах боломжтой болсон. LED нь өндөр фотоэлектрик хувиргалтын үр ашиг, тогтмол гүйдлийн хүч, бага эзэлхүүн, урт наслалт, бага эрчим хүчний хэрэглээ, тогтмол долгионы урт, бага дулааны цацраг, байгаль орчныг хамгаалах зэрэг давуу талуудтай. Одоогоор түгээмэл хэрэглэгддэг өндөр даралттай натрийн чийдэн болон флюресцент чийдэнтэй харьцуулахад LED нь ургамлын өсөлтийн хэрэгцээнд нийцүүлэн гэрлийн тоо хэмжээ, чанарыг (янз бүрийн зурвасын гэрлийн эзлэх хувь) тохируулахаас гадна хүйтэн гэрлийнхээ ачаар ойрын зайд ургамлыг цацруулж чаддаг. Ингэснээр тариалалтын давхаргын тоо, орон зайн ашиглалтын түвшинг сайжруулж, уламжлалт гэрлийн эх үүсвэрээр орлуулж чадахгүй эрчим хүч хэмнэх, байгаль орчныг хамгаалах, орон зайг үр ашигтай ашиглах функцийг хэрэгжүүлэх боломжтой.

Эдгээр давуу талууд дээр үндэслэн LED-ийг цэцэрлэгжүүлэлтийн гэрэлтүүлэг, хяналттай орчны үндсэн судалгаа, ургамлын эдийн өсгөвөр, ургамлын үйлдвэрийн суулгац, сансрын экосистемд амжилттай ашиглаж ирсэн. Сүүлийн жилүүдэд LED ургалтын гэрэлтүүлгийн гүйцэтгэл сайжирч, үнэ буурч, тодорхой долгионы урттай бүх төрлийн бүтээгдэхүүнийг аажмаар боловсруулж байгаа тул хөдөө аж ахуй, биологийн салбарт хэрэглэх хүрээ өргөн байх болно.

Энэхүү өгүүлэлд цэцэрлэгжүүлэлтийн салбарт LED-ийн судалгааны байдлыг нэгтгэн дүгнэж, гэрлийн биологийн үндэс сууринд LED нэмэлт гэрлийг ашиглах, LED ургалтын гэрлийн ургамлын гэрлийн үүсэл, тэжээллэг чанар, хөгшрөлтийг удаашруулах нөлөө, гэрлийн томъёог бүтээх, хэрэглэх, LED нэмэлт гэрлийн технологийн өнөөгийн асуудал, хэтийн төлөвийн шинжилгээ, хэтийн төлөвийг авч үзэх болно.

Цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацын өсөлтөд LED нэмэлт гэрлийн нөлөө

Гэрлийн ургамлын өсөлт хөгжилтөд үзүүлэх зохицуулалтын нөлөөнд үрийн соёололт, ишний суналт, навч, үндэсний хөгжил, фототропизм, хлорофиллын нийлэгжилт ба задрал, цэцэг өдөөх зэрэг орно. Байгууламжийн гэрэлтүүлгийн орчны элементүүдэд гэрлийн эрчим, гэрлийн мөчлөг, спектрийн тархалт орно. Эдгээр элементүүдийг цаг агаарын нөхцөл байдлаас үл хамааран хиймэл гэрлийн нэмэлтээр тохируулж болно.

Одоогийн байдлаар ургамалд дор хаяж гурван төрлийн фоторецептор байдаг: фитохром (улаан болон хол улаан гэрлийг шингээдэг), криптохром (цэнхэр болон ойрын хэт ягаан туяаг шингээдэг) болон UV-A ба UV-B. Ургамлыг цацрагаар цацруулахын тулд тодорхой долгионы урттай гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах нь ургамлын фотосинтезийн үр ашгийг сайжруулж, гэрлийн морфогенезийг хурдасгаж, ургамлын өсөлт, хөгжлийг дэмждэг. Ургамлын фотосинтезд улаан улбар шар гэрэл (610 ~ 720 нм) болон цэнхэр нил ягаан гэрэл (400 ~ 510 нм) ашигласан. LED технологийг ашиглан монохромат гэрлийг (жишээлбэл, 660 нм оргилтой улаан гэрэл, 450 нм оргилтой цэнхэр гэрэл гэх мэт) хлорофиллын хамгийн хүчтэй шингээлтийн зурвасын дагуу цацруулж болох бөгөөд спектрийн домэйны өргөн нь ердөө ± 20 нм байна.

Улаан улбар шар гэрэл нь ургамлын хөгжлийг мэдэгдэхүйц хурдасгаж, хуурай бодисын хуримтлал, булцуу, булцуу, навчны булцуу болон бусад ургамлын эрхтэн үүсэхийг дэмжиж, ургамал эрт цэцэглэж, жимс ургуулахад хүргэдэг бөгөөд ургамлын өнгийг сайжруулахад тэргүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг гэж одоогоор үзэж байна; Цэнхэр болон нил ягаан гэрэл нь ургамлын навчны фототропизмыг хянаж, стомата нээгдэх, хлоропластын хөдөлгөөнийг дэмжиж, ишний суналтыг дарангуйлж, ургамлын суналтыг зогсоож, ургамлын цэцэглэлтийг хойшлуулж, ургамлын эрхтний өсөлтийг дэмждэг; улаан, цэнхэр LED-ийн хослол нь хоёр өнгийн нэг өнгийн гэрлийн хангалтгүй байдлыг нөхөж, ургацын фотосинтез болон морфологитой үндсэндээ нийцдэг спектрийн шингээлтийн оргил үүсгэдэг. Гэрлийн энергийн ашиглалтын түвшин 80% - 90% хүрч болох бөгөөд эрчим хүч хэмнэх нөлөө нь мэдэгдэхүйц юм.

Цэцэрлэгжүүлэлтийн байгууламжид LED нэмэлт гэрлээр тоноглосноор үйлдвэрлэлтийг маш ихээр нэмэгдүүлэх боломжтой. Судалгаагаар 300 мкмоль/(м²·с) LED тууз болон LED хоолойн нэмэлт гэрлийн дор интоорын улаан лооль бүрийн жимсний тоо, нийт гарц, жин 12 цагийн турш (8:00-20:00) мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн болохыг харуулсан. LED туузны нэмэлт гэрэл тус тус 42.67%, 66.89%, 16.97%, LED хоолойн нэмэлт гэрэл тус тус 48.91%, 94.86%, 30.86%-иар нэмэгдсэн байна. LED ургалтын гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжийн LED нэмэлт гэрэл нь ургалтын бүх хугацаанд [улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 3:2, гэрлийн эрчим 300 мкмоль/(м²·с)] нэг жимсний чанар, чиехва болон хашны нэгж талбайгаас ургацыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой. Чикуцуаний ургац 5.3% болон 15.6%, хашны ургац 7.6% болон 7.8% -иар өссөн байна. LED гэрлийн чанар болон түүний эрчим, ургалтын бүх хугацааны үргэлжлэх хугацааны тусламжтайгаар ургамлын ургалтын мөчлөгийг богиносгож, хөдөө аж ахуйн бүтээгдэхүүний арилжааны ургац, тэжээллэг чанар, морфологийн үнэ цэнийг сайжруулж, цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацыг өндөр үр ашигтай, эрчим хүч хэмнэсэн, ухаалаг үйлдвэрлэлд хүргэх боломжтой.

Хүнсний ногооны суулгац тариалалтад LED нэмэлт гэрлийг ашиглах нь

LED гэрлийн эх үүсвэрээр ургамлын морфологи, өсөлт хөгжилтийг зохицуулах нь хүлэмжийн тариалалтын салбарт чухал технологи юм. Өндөр ургамал нь фитохром, криптохром, фоторецептор зэрэг фоторецептор системүүдээр дамжуулан гэрлийн дохиог мэдэрч, хүлээн авч, эсийн доторх элчээр дамжуулан морфологийн өөрчлөлтийг хийж, ургамлын эд, эрхтнийг зохицуулдаг. Фотоморфогенез гэдэг нь ургамал нь эсийн ялгаран хөгжих, бүтцийн болон үйл ажиллагааны өөрчлөлт, түүнчлэн эд, эрхтэн үүсэх, түүний дотор зарим үрийн соёололтод нөлөөлөх, оройн давамгайллыг дэмжих, хажуугийн нахиа ургахыг дарангуйлах, ишний суналт, тропизмыг хянахын тулд гэрэлд найддаг гэсэн үг юм.

Хүнсний ногооны суулгац тариалах нь байгууламжийн хөдөө аж ахуйн чухал хэсэг юм. Үргэлжилсэн бороотой цаг агаар нь байгууламжид гэрэл хангалтгүй байх, суулгац нь сунах хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь хүнсний ногооны ургалт, цэцгийн нахиа ялгарах, жимсний хөгжилд нөлөөлж, эцэст нь ургац, чанарт нөлөөлдөг. Үйлдвэрлэлд суулгацын ургалтыг зохицуулахын тулд гиббереллин, ауксин, паклобутразол, хлормекват зэрэг зарим ургамлын ургалтын зохицуулагчийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ургамлын ургалтын зохицуулагчийг зохисгүй ашиглах нь хүнсний ногоо, байгууламжийн орчныг амархан бохирдуулж, хүний ​​эрүүл мэндэд сөргөөр нөлөөлдөг.

LED нэмэлт гэрэл нь нэмэлт гэрлийн олон өвөрмөц давуу талтай бөгөөд суулгац ургуулахад LED нэмэлт гэрлийг ашиглах боломжтой арга юм. Гэрэл багатай [0~35 μмоль/(м²·с)] нөхцөлд хийсэн LED нэмэлт гэрэл [25±5 μмоль/(м²·с)] туршилтаар ногоон гэрэл нь өргөст хэмхний суулгацыг уртасгах, ургахад тусалдаг болохыг тогтоожээ. Улаан гэрэл болон цэнхэр гэрэл нь суулгацын ургалтыг саатуулдаг. Байгалийн сул гэрэлтэй харьцуулахад улаан, цэнхэр гэрлээр нэмэлт суулгацын хүчтэй суулгацын индекс тус тус 151.26% болон 237.98%-иар өссөн. Монохромат гэрлийн чанартай харьцуулахад нийлмэл гэрлийн нэмэлт гэрлийн боловсруулалтын дор улаан, цэнхэр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан хүчтэй суулгацын индекс 304.46%-иар өссөн байна.

Өргөст хэмхийн суулгацанд улаан гэрэл нэмэх нь жинхэнэ навчны тоо, навчны талбай, ургамлын өндөр, ишний диаметр, хуурай болон шинэхэн чанар, хүчтэй суулгацын индекс, үндэсний амьдрах чадвар, SOD идэвхжил болон өргөст хэмхийн суулгацын уусдаг уургийн агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Хэт ягаан туяаны B нэмэлт нь өргөст хэмхийн суулгацын навч дахь хлорофилл а, хлорофилл б болон каротиноидын агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Байгалийн гэрэлтэй харьцуулахад улаан, цэнхэр LED гэрлийг нэмэлт нь улаан лоолийн суулгацын навчны талбай, хуурай бодисын чанар, хүчтэй суулгацын индексийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой. LED улаан гэрэл болон ногоон гэрлийг нэмэлт нь улаан лоолийн суулгацын өндөр, ишний зузааныг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг. LED ногоон гэрлийн нэмэлт гэрлийн боловсруулалт нь өргөст хэмх, улаан лоолийн суулгацын биомассыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд суулгацын шинэхэн болон хуурай жин нь ногоон гэрлийн нэмэлт гэрлийн эрч хүч нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг бол улаан лоолийн суулгацын зузаан иш болон хүчтэй суулгацын индекс нь бүгд ногоон гэрлийн нэмэлт гэрлийг дагадаг. Хүчний өсөлт нэмэгддэг. LED улаан болон цэнхэр гэрлийн хослол нь ишний зузаан, навчны талбай, ургамлын хуурай жин, үндэс-найлзуурын харьцаа, хашны хүчтэй суулгацын индексийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Цагаан гэрэлтэй харьцуулахад LED улаан гэрэл нь байцааны суулгацын биомассыг нэмэгдүүлж, байцааны суулгацын суналтын өсөлт, навчны тэлэлтийг дэмждэг. LED цэнхэр гэрэл нь байцааны суулгацын зузаан өсөлт, хуурай бодисын хуримтлал, суулгацын индексийг сайжруулж, байцааны суулгацыг одой болгодог. Дээрх үр дүнгээс харахад гэрлийн зохицуулалтын технологиор тариалсан хүнсний ногооны суулгацын давуу тал нь маш тодорхой юм.

Жимс, хүнсний ногооны тэжээллэг чанарт LED нэмэлт гэрлийн нөлөө

Жимс, хүнсний ногоонд агуулагддаг уураг, элсэн чихэр, органик хүчил, витамин нь хүний ​​эрүүл мэндэд тустай тэжээллэг бодис юм. Гэрлийн чанар нь VC нийлэгжилт болон задралын ферментийн идэвхийг зохицуулснаар ургамлын VC агууламжид нөлөөлж, цэцэрлэгжүүлэлтийн ургамал дахь уургийн солилцоо, нүүрс усны хуримтлалыг зохицуулж чаддаг. Улаан гэрэл нь нүүрс усны хуримтлалыг дэмждэг бол цэнхэр гэрлийн боловсруулалт нь уургийн үүсэлтэд тустай байдаг бол улаан, цэнхэр гэрлийн хослол нь ургамлын тэжээллэг чанарыг монохромат гэрлээс хамаагүй өндөр сайжруулдаг.

Улаан эсвэл цэнхэр LED гэрэл нэмэх нь шанцайны ургамал дахь нитратын агууламжийг бууруулж, цэнхэр эсвэл ногоон LED гэрэл нэмэх нь шанцайны ургамал дахь уусдаг элсэн чихрийн хуримтлалыг дэмжиж, хэт улаан туяаны LED гэрэл нэмэх нь шанцайны ургамал дахь VC хуримтлагдахад хувь нэмэр оруулдаг. Үр дүнгээс харахад цэнхэр гэрлийн нэмэлт нь улаан лоолийн VC агууламж болон уусдаг уургийн агууламжийг сайжруулж чадна; улаан гэрэл болон улаан цэнхэр хосолсон гэрэл нь улаан лоолийн жимсний элсэн чихэр, хүчлийн агууламжийг нэмэгдүүлж, улаан цэнхэр хосолсон гэрлийн дор элсэн чихэр ба хүчлийн харьцаа хамгийн өндөр байв; улаан цэнхэр хосолсон гэрэл нь өргөст хэмхний жимсний VC агууламжийг сайжруулж чадна.

Жимс, хүнсний ногоонд агуулагдах фенол, флавоноид, антоцианин болон бусад бодисууд нь жимс, хүнсний ногооны өнгө, амт, бараа бүтээгдэхүүний үнэ цэнэд чухал нөлөө үзүүлээд зогсохгүй байгалийн антиоксидант үйлчилгээтэй бөгөөд хүний ​​биед чөлөөт радикалуудыг үр дүнтэй дарангуйлах эсвэл арилгах чадвартай.

Гэрлийг нөхөхөд LED цэнхэр гэрлийг ашиглах нь хашны хальсны антоцианины агууламжийг 73.6%-иар мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой бол LED улаан гэрэл болон улаан, цэнхэр гэрлийн хослолыг ашиглах нь флавоноид болон нийт фенолын агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Цэнхэр гэрэл нь улаан лоолийн жимсэнд ликопен, флавоноид болон антоцианины хуримтлалыг дэмждэг. Улаан, цэнхэр гэрлийн хослол нь антоцианины үйлдвэрлэлийг тодорхой хэмжээгээр дэмждэг боловч флавоноидын нийлэгжилтийг дарангуйлдаг. Цагаан гэрлийн боловсруулалттай харьцуулахад улаан гэрлийн боловсруулалт нь шанцайны найлзуурын антоцианины агууламжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой боловч цэнхэр гэрлийн боловсруулалт нь антоцианины агууламж хамгийн бага байдаг. Ногоон навч, нил ягаан навч, улаан навчны шанцайны нийт фенолын агууламж цагаан гэрэл, улаан-цэнхэр хосолсон гэрэл болон цэнхэр гэрлийн боловсруулалтын дор өндөр байсан ч улаан гэрлийн боловсруулалтын дор хамгийн бага байсан. LED хэт ягаан туяа эсвэл улбар шар гэрлийг нөхөх нь шанцайны навч дахь фенолын нэгдлүүдийн агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжтой бол ногоон гэрлийг нөхөх нь антоцианины агууламжийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Тиймээс LED ургалтын гэрлийг ашиглах нь цэцэрлэгжүүлэлтийн аж ахуйд жимс, хүнсний ногооны тэжээллэг чанарыг зохицуулах үр дүнтэй арга юм.

LED нэмэлт гэрлийн ургамлын хөгшрөлтийн эсрэг нөлөө

Ургамлын хөгшрөлтийн үед хлорофиллын задрал, уургийн хурдан алдагдал, РНХ-ийн гидролиз нь голчлон навч хөгшрөх хэлбэрээр илэрдэг. Хлоропластууд нь гадаад гэрлийн орчны өөрчлөлтөд маш мэдрэмтгий байдаг бөгөөд ялангуяа гэрлийн чанарт нөлөөлдөг. Улаан гэрэл, цэнхэр гэрэл, улаан-цэнхэр өнгийн хосолсон гэрэл нь хлоропластын морфогенезид хувь нэмэр оруулдаг, цэнхэр гэрэл нь хлоропластуудад цардуулын үр тариа хуримтлагдахад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд улаан гэрэл, алс улаан гэрэл нь хлоропластын хөгжилд сөргөөр нөлөөлдөг. Цэнхэр гэрэл, улаан, цэнхэр гэрлийн хослол нь өргөст хэмхний суулгацын навчинд хлорофиллын нийлэгжилтийг дэмжиж, улаан, цэнхэр гэрлийн хослол нь навчны хлорофиллын агууламжийн сулралыг хожуу үе шатанд удаашруулж болзошгүй юм. Энэ нөлөө нь улаан гэрлийн харьцаа буурч, цэнхэр гэрлийн харьцаа нэмэгдэхэд илүү тод илэрдэг. LED улаан, цэнхэр өнгийн хосолсон гэрлийн боловсруулалтын үед өргөст хэмхний суулгацын навчны хлорофиллын агууламж нь флуоресцент гэрлийн хяналт болон монохромат улаан, цэнхэр гэрлийн боловсруулалтын үеийнхээс хамаагүй өндөр байсан. LED цэнхэр гэрэл нь Вутакай болон ногоон сармисны суулгацын хлорофиллын a/b утгыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж чаддаг.

Хөгшрөлтийн үед цитокинин (CTK), ауксин (IAA), абсцизын хүчлийн агууламжийн өөрчлөлт (ABA) болон ферментийн идэвхжилд янз бүрийн өөрчлөлтүүд гардаг. Ургамлын дааврын агууламж гэрлийн орчноос амархан хамаардаг. Гэрлийн өөр өөр шинж чанарууд нь ургамлын дааварт өөр өөр зохицуулалтын нөлөө үзүүлдэг бөгөөд гэрлийн дохионы дамжуулалтын замын эхний алхамуудад цитокининууд оролцдог.

CTK нь навчны эсийн тэлэлтийг дэмжиж, навчны фотосинтезийг сайжруулж, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза, протеазын үйл ажиллагааг дарангуйлж, нуклейн хүчил, уураг, хлорофиллын задралыг удаашруулдаг тул навчны хөгшрөлтийг мэдэгдэхүйц удаашруулж чаддаг. Гэрэл ба CTK-ээр зуучлагдсан хөгжлийн зохицуулалтын хооронд харилцан үйлчлэл байдаг бөгөөд гэрэл нь эндоген цитокинины түвшинг нэмэгдүүлэхийг өдөөж болно. Ургамлын эд эс хөгшрөлтийн байдалд байх үед тэдгээрийн эндоген цитокинины агууламж буурдаг.

IAA нь голчлон эрчимтэй өсөлтийн хэсэгт төвлөрдөг бөгөөд хөгширч буй эд, эрхтэнд маш бага агууламжтай байдаг. Нил ягаан гэрэл нь индол цууны хүчил оксидазын идэвхийг нэмэгдүүлж, IAA-ийн бага түвшин нь ургамлын суналт, өсөлтийг саатуулдаг.

ABA нь голчлон хөгширсөн навчны эд, боловсорсон жимс, үр, иш, үндэс болон бусад хэсэгт үүсдэг. Улаан болон цэнхэр гэрлийн хослолд өргөст хэмх, байцааны ABA-ийн агууламж цагаан болон цэнхэр гэрлийнхээс бага байдаг.

Пероксидаза (POD), супероксид дисмутаза (SOD), аскорбат пероксидаза (APX), каталаза (CAT) нь ургамалд илүү чухал бөгөөд гэрэлтэй холбоотой хамгаалалтын ферментүүд юм. Хэрэв ургамал хөгшрвөл эдгээр ферментийн идэвхжил хурдан буурна.

Гэрлийн янз бүрийн шинж чанарууд нь ургамлын антиоксидант ферментийн идэвхжилд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Улаан гэрлийн эмчилгээ хийснээс хойш 9 хоногийн дараа рапсын суулгацын APX идэвхжил мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, POD идэвхжил буурсан. Улаан лоолийн 15 хоногийн улаан гэрэл, цэнхэр гэрлийн эмчилгээ хийсний дараа POD идэвхжил нь цагаан гэрлээс тус тус 20.9%, 11.7%-иар өндөр байсан. Ногоон гэрлийн эмчилгээ хийснээс хойш 20 хоногийн дараа улаан лоолийн POD идэвхжил хамгийн бага буюу цагаан гэрлийн ердөө 55.4% байв. 4 цагийн цэнхэр гэрлийг нэмэлтээр хэрэглэх нь суулгацын үе шатанд өргөст хэмхийн навчинд уусдаг уургийн агууламж, POD, SOD, APX, CAT ферментийн идэвхжилийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой. Үүнээс гадна, гэрлийн хугацаа уртасахын хэрээр SOD болон APX-ийн идэвхжил аажмаар буурдаг. Цэнхэр гэрэл болон улаан гэрлийн дор SOD болон APX-ийн идэвхжил аажмаар буурдаг боловч цагаан гэрлийн идэвхжилээс үргэлж өндөр байдаг. Улаан гэрлийн цацраг нь улаан лоолийн навчны пероксидаза болон IAA пероксидазагийн идэвхжил, хаш навчны IAA пероксидазагийн идэвхжилийг мэдэгдэхүйц бууруулсан боловч хаш навчны пероксидазагийн идэвхжилийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Тиймээс LED нэмэлт гэрэлтүүлгийн зохистой стратеги хэрэгжүүлэх нь цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацын хөгшрөлтийг үр дүнтэй удаашруулж, ургац, чанарыг сайжруулж чадна.

LED гэрлийн томъёоны бүтэц ба хэрэглээ

Ургамлын өсөлт хөгжилт нь гэрлийн чанар болон түүний найрлагын янз бүрийн харьцаанаас ихээхэн хамаардаг. Гэрлийн томъёонд голчлон гэрлийн чанарын харьцаа, гэрлийн эрчим, гэрлийн хугацаа зэрэг хэд хэдэн элемент багтдаг. Ургамал бүр гэрэлд өөр өөр шаардлага тавьдаг бөгөөд өсөлт, хөгжлийн үе шат нь өөр өөр байдаг тул тариалсан ургацын хувьд гэрлийн чанар, гэрлийн эрчим, гэрлийн нэмэлт хугацааны хамгийн сайн хослол шаардлагатай.

 ◆Гэрлийн спектрийн харьцаа

Цагаан гэрэл болон дан улаан, цэнхэр гэрэлтэй харьцуулахад LED улаан, цэнхэр гэрлийн хослол нь өргөст хэмх, байцааны суулгацын өсөлт, хөгжилд цогц давуу талтай.

Улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 8:2 байх үед ургамлын ишний зузаан, ургамлын өндөр, ургамлын хуурай жин, шинэхэн жин, суулгацын бат бөх индекс гэх мэт үзүүлэлтүүд мэдэгдэхүйц нэмэгдэхээс гадна хлоропластын матриц болон суурийн ламелла үүсэх, шингээлтийн гарцад ашигтай байдаг.

Улаан шошны нахиалдаг ургамлын хувьд улаан, ногоон, цэнхэр өнгийн хослолыг ашиглах нь хуурай бодисын хуримтлалд ашигтай бөгөөд ногоон гэрэл нь улаан шошны нахиалдаг ургамлын хуурай бодисын хуримтлалыг нэмэгдүүлдэг. Улаан, ногоон, цэнхэр гэрлийн харьцаа 6:2:1 байх үед өсөлт хамгийн тод илэрдэг. Улаан шошны нахиалдаг ургамлын гипокотилын суналтын нөлөө нь улаан, цэнхэр гэрлийн харьцаа 8:1 байх үед хамгийн сайн байсан бөгөөд улаан, цэнхэр гэрлийн харьцаа 6:3 байх үед улаан шошны нахиалдаг гипокотилын суналт илт дарангуйлагдсан боловч уусдаг уургийн агууламж хамгийн өндөр байв.

Луфа суулгацын улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 8:1 байх үед луфа суулгацын хүчтэй суулгацын индекс болон уусдаг чихрийн агууламж хамгийн өндөр байдаг. Улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 6:3 бүхий гэрлийн чанарыг ашиглах үед луфа суулгацын хлорофилл а агууламж, хлорофилл а/б харьцаа, уусдаг уургийн агууламж хамгийн өндөр байсан.

Улаан ба цэнхэр гэрлийг 3:1 харьцаатай селөдерейтэй хамт хэрэглэхэд селөдерейний ургамлын өндөр, ишний урт, навчны тоо, хуурай бодисын чанар, VC агууламж, уусдаг уургийн агууламж, уусдаг чихрийн агууламжийг үр дүнтэйгээр нэмэгдүүлэх боломжтой. Улаан лоолийн тариалалтад LED цэнхэр гэрлийн эзлэх хувийг нэмэгдүүлэх нь ликопен, чөлөөт амин хүчил, флавоноид үүсэхийг дэмжиж, улаан гэрлийн эзлэх хувийг нэмэгдүүлэх нь титрлэх хүчлийн үүсэлтийг дэмждэг. Улаан ба цэнхэр гэрлийн шанцайны навчтай харьцуулсан харьцаа 8:1 байх үед каротиноидын хуримтлалд тустай бөгөөд нитратын агууламжийг үр дүнтэй бууруулж, VC агууламжийг нэмэгдүүлдэг.

 ◆Гэрлийн эрчим

Гэрэл сул дорой нөхцөлд ургадаг ургамал нь хүчтэй гэрэлтэй харьцуулахад фотодарангуйлалд илүү өртөмтгий байдаг. Улаан лоолийн суулгацын цэвэр фотосинтезийн хурд нь гэрлийн эрч хүч нэмэгдэхийн хэрээр [50, 150, 200, 300, 450, 550μмоль/(м²·с)] нэмэгдэж, эхлээд нэмэгдэж, дараа нь буурч, 300μмоль/(м²·с)-д хамгийн дээд хэмжээнд хүрэх хандлагатай байдаг. 150μмоль/(м²·с) гэрлийн эрчимтэй боловсруулалтын үед ургамлын өндөр, навчны талбай, усны агууламж болон шанцайны VC агууламж мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. 200μмоль/(м²·с) гэрлийн эрчимтэй боловсруулалтын үед шинэхэн жин, нийт жин, чөлөөт амин хүчлийн агууламж мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн бөгөөд 300μмоль/(м²·с) гэрлийн эрчимтэй боловсруулалтын үед навчны талбай, усны агууламж, хлорофилл а, хлорофилл а+б болон шанцайны каротиноидууд бүгд буурсан. Харанхуйтай харьцуулахад LED гэрлийн эрчим нэмэгдэхийн хэрээр [3, 9, 15 μмоль/(м²·с)] хар шошны нахиалдаг хлорофилл а, хлорофилл b, хлорофилл а+b-ийн агууламж мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. VC-ийн агууламж 3μмоль/(м²·с)-д хамгийн өндөр, уусдаг уураг, уусдаг сахар, сахарозын агууламж 9μмоль/(м²·с)-д хамгийн өндөр байна. Ижил температурын нөхцөлд гэрлийн эрчим нэмэгдэхийн хэрээр [(2~2.5)лх×103 люкс, (4~4.5)лх×103 люкс, (6~6.5)лх×103 люкс] чинжүүний суулгацын хугацаа богиносож, уусдаг сахарын агууламж нэмэгдсэн боловч хлорофилл а болон каротиноидын агууламж аажмаар буурсан.

 ◆Гэрлийн цаг

Гэрлийн хугацааг зөв сунгах нь гэрлийн эрчим хангалтгүй байгаагаас үүдэлтэй бага гэрлийн стрессийг тодорхой хэмжээгээр бууруулж, цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацын фотосинтезийн бүтээгдэхүүнийг хуримтлуулахад тусалж, ургацыг нэмэгдүүлэх, чанарыг сайжруулах үр дүнд хүрэх боломжтой. Нахиалдаг ургамлын VC агууламж нь гэрлийн хугацаа уртассанаар (0, 4, 8, 12, 16, 20 цаг/өдөр) аажмаар нэмэгдэх хандлагатай байсан бол чөлөөт амин хүчлийн агууламж, SOD болон CAT идэвхжил буурах хандлагатай байв. Гэрлийн хугацаа уртассанаар (12, 15, 18 цаг) хятад байцааны ургамлын шинэхэн жин мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. Хятад байцааны навч, иш дэх VC агууламж тус тус 15 ба 12 цагийн үед хамгийн өндөр байв. Хятад байцааны навчны уусдаг уургийн агууламж аажмаар буурсан боловч иш нь 15 цагийн дараа хамгийн өндөр байв. Хятад байцааны навчны уусдаг чихрийн агууламж аажмаар нэмэгдэж, иш нь 12 цагийн дараа хамгийн өндөр байв. Улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 12 цагийн гэрлийн хугацаатай харьцуулахад 1:2 байхад 20 цагийн гэрлийн боловсруулалт нь ногоон навчит шанцайны нийт фенол ба флавоноидын харьцангуй агууламжийг бууруулдаг бол улаан ба цэнхэр гэрлийн харьцаа 2:1 байхад 20 цагийн гэрлийн боловсруулалт нь ногоон навчит шанцайны нийт фенол ба флавоноидын харьцангуй агууламжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг.

Дээрхээс харахад гэрлийн янз бүрийн томъёо нь өөр өөр төрлийн ургацын фотосинтез, фотоморфогенез, нүүрстөрөгч ба азотын солилцоонд өөр өөр нөлөө үзүүлдэг болохыг харж болно. Хамгийн сайн гэрлийн томъёо, гэрлийн эх үүсвэрийн тохиргоо, ухаалаг хяналтын стратегийг хэрхэн боловсруулахын тулд ургамлын төрөл зүйлийг эхлэлийн цэг болгон шаарддаг бөгөөд эрчим хүч хэмнэх нөхцөлд гэрлийн орчин, өндөр чанартай, өндөр ургацтай цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацыг ухаалаг хянах зорилгод хүрэхийн тулд цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацын бараа бүтээгдэхүүний хэрэгцээ, үйлдвэрлэлийн зорилго, үйлдвэрлэлийн хүчин зүйл гэх мэтэд нийцүүлэн зохих тохируулгыг хийх хэрэгтэй.

Одоо байгаа асуудлууд ба хэтийн төлөвүүд

LED ургалтын гэрлийн чухал давуу тал нь фотосинтезийн шинж чанар, морфологи, чанар, ургацын эрэлтийн спектрийн дагуу ухаалаг хослолын тохируулга хийх боломжтой юм. Өөр өөр төрлийн ургац болон ижил ургацын өөр өөр ургалтын үе нь гэрлийн чанар, гэрлийн эрч хүч, фотопериодын хувьд өөр өөр шаардлага тавьдаг. Энэ нь гэрлийн томъёоны асар том мэдээллийн санг бүрдүүлэхийн тулд гэрлийн томъёоны судалгааг цаашид хөгжүүлэх, сайжруулахыг шаарддаг. Мэргэжлийн чийдэнгийн судалгаа, хөгжүүлэлттэй хослуулан хөдөө аж ахуйн хэрэглээнд LED нэмэлт гэрлийн хамгийн их үнэ цэнийг бий болгож, эрчим хүчийг илүү сайн хэмнэх, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх, эдийн засгийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломжтой. Байгууламжийн цэцэрлэгжүүлэлтэд LED ургалтын гэрлийг ашиглах нь эрч хүчтэй байгааг харуулсан боловч LED гэрэлтүүлгийн тоног төхөөрөмж эсвэл төхөөрөмжийн үнэ харьцангуй өндөр бөгөөд нэг удаагийн хөрөнгө оруулалт их байдаг. Байгаль орчны өөр өөр нөхцөлд янз бүрийн ургацын нэмэлт гэрлийн хэрэгцээ тодорхойгүй байгаа тул нэмэлт гэрлийн спектр, ургалтын гэрлийн зохисгүй эрчим хүч, хугацаа нь ургалтын гэрэлтүүлгийн салбарт хэрэглэхэд янз бүрийн асуудал үүсгэх нь гарцаагүй.

Гэсэн хэдий ч технологийн дэвшил, сайжруулалт, LED ургалтын гэрлийн үйлдвэрлэлийн өртөг буурахтай зэрэгцэн LED нэмэлт гэрэлтүүлгийг байгууламжийн цэцэрлэгжүүлэлтэд илүү өргөн ашиглах болно. Үүний зэрэгцээ LED нэмэлт гэрлийн технологийн системийн хөгжил, дэвшил болон шинэ эрчим хүчний хослол нь байгууламжийн хөдөө аж ахуй, гэр бүлийн хөдөө аж ахуй, хотын хөдөө аж ахуй, сансрын хөдөө аж ахуйг хурдацтай хөгжүүлэх, тусгай орчинд хүмүүсийн цэцэрлэгжүүлэлтийн ургацын хэрэгцээг хангах боломжийг олгоно.