ضوء النبات هو الإشارة الرئيسية والطاقة المهمة لنمو النبات. حسب شدة الضوء, الطول الموجي للضوء, طول الضوء, النباتات تحكم على المناخ والموسم, بحيث تتغير حالتهم, لتحديد ما إذا كان الإنبات, نمو, المزهرة, الاثمار حتى تتمكن من التكيف بشكل أفضل مع البيئة. في نفس الوقت, تستخدم النباتات أيضًا ضوء النبات للتعاون الضوئي لتوفير الطاقة لنموها. البحث عن العلاقة بين النباتات والضوء يمكن أن يعزز تطوير تقنيات الزراعة.
التأثيرات المباشرة للضوء النباتي على النباتات
يعمل ضوء النبات كإشارة خارجية. بالإضافة إلى التحكم في عملية التمثيل الضوئي كمصدر للطاقة, يعمل ضوء النبات أيضًا كإشارة للتأثير على العديد من جوانب نمو النبات وتطوره, من إنبات البذور وإزالة التحلل إلى التشكل الغذائي, إيقاع الساعة البيولوجية, التعبير الجيني, الانتحاء الجغرافي, والانتحاء الضوئي, يسمى تطور النباتات المستحثة والمنظمه بالضوء بالتشكل الضوئي. وتشمل التأثيرات على مورفولوجيا النبات
- تأثير ضوء النبات على تكوين الجبرلين GA في بعض بذور النباتات.
- تعزيز الهيمنة القمية: يمكن أن يعزز ضوء النبات توسع أطراف الساق والأوراق الصغيرة, وتمنع نمو البراعم الجانبية واستطالة الساق.
- تسبب المدارية: على سبيل المثال, هناك فرق كبير في الشكل بين الشتلة التي تنمو في الظلام والشتلة التي تنمو في ضوء النبات.
- تأثير الفترة الضوئية على النباتات: يؤثر الضوء على عملية نمو النباتات, مثل إنبات البذور وسكونها, إنبات البراعم ونموها, ظاهرة الزهرة الصفراء, تباطؤ نمو النبات وتوقفه في الشتاء, إلخ.
- بشكل عام, التشكل الضوئي للنباتات هو عملية نمو, تطوير, والتمايز الناجم وينظم بالضوء. أوراق الشتلات التي تنمو في الظلام أصغر, لكن تلك التي تنمو في الضوء أكبر بكثير. بقدر ما يتعلق الأمر بشكل الأوراق, نمو الخلايا وانقسامها يغير شكل الأوراق, وكلاهما عمليات تشكل الضوء.
هناك نوعان من التفاعلات المورفولوجية الخفيفة في النباتات: تفاعل الضوء الأحمر وتفاعل الضوء الأزرق. كان سبب تضخم الأوراق بشكل رئيسي هو تفاعل الضوء الأحمر; لكن, فتح الثغور, تمايز البلاستيدات الخضراء, وكانت الحركة استجابات للضوء الأزرق. المستقبل الضوئي لتفاعل الضوء الأحمر هو فيتوكروم, وهو موجود في جميع أجزاء النباتات العليا تقريبًا. يتكون فيتوكروم من الكروموفور وإزالة البروتين. لقد تم التأكد من وجود شكلين من الفيتوكروم في النباتات, وهي العلاقات العامة (نوع امتصاص الضوء الأحمر & نوع التعطيل الفسيولوجي) و مراقبة الأداء (نوع امتصاص الضوء الأحمر البعيد & نوع التنشيط الفسيولوجي). PR هو اللون الأزرق والأخضر وPFR هو أخضر فاتح. ما دامت الشروط مستوفاة, يمكنهم التحول إلى بعضهم البعض. يسمى المستقبل الضوئي لتفاعل الضوء الأزرق بمستقبل الضوء الأزرق / القريب من الأشعة فوق البنفسجية.
تحت إشعاع الضوء الأحمر, تغييرات العلاقات العامة إلى PFR, وتحت إشعاع الضوء الأحمر البعيد, تغييرات PFR إلى العلاقات العامة. في العديد من النباتات, يمكن أن ينعكس PFR ببطء إلى PR في الظلام. على عكس تفاعل الضوء الأحمر الذي يمكن عكسه بالضوء الأحمر البعيد, لا يمكن عكس تفاعل الضوء الأزرق بواسطة ضوء الطول الموجي الأطول. الضوء الأحمر هو الأكثر فعالية في تحفيز الإزهار, إنبات بعض البذور, نمو السيقان والأوراق, انفصال الأوراق, تشكيل الجذور والمصابيح, سكون البراعم, والتسمم بالكلور; الضوء الأزرق هو الأكثر فعالية في فتحة الثغور, تأخير الشيخوخة, زيادة محتوى البروتين, الانتحاء الضوئي, تخليق الكلوروفيل, تمايز البلاستيدات الخضراء, والحركة, وتثبيط استطالة الجذع.
آثار تشكل الضوء على النباتات
- تأثير ضوء النبات على إنبات بذور النبات
عندما تشرب البذور, غالبًا ما يتأثر إنباتها بالضوء. تحتاج العديد من البذور إلى الضوء لتنبت جيدًا. غالبا ما تتأثر البذور الصغيرة. هناك أيضًا عدد قليل من المحاصيل البستانية ذات البذور الكبيرة. فضلاً عن ذلك, ولا يتأثر إنبات العديد من البذور بالضوء, بعضها يمنعه الضوء, وحتى البعض يتم تعزيزه بالضوء قصير المدى, ولكن يمنعها الضوء المستمر. تؤثر جودة الضوء أيضًا على إنبات البذور. كما تأثر إنبات البذور بجودة الضوء. تحت الضوء الأحمر والضوء الأخضر, يمنع إنبات بذور الخيار, ومن الصعب أن تنبت. ولكن تحت الضوء الأبيض, ضوء أصفر, الضوء الأزرق, أو حتى تحت الضوء الداكن, يمكن أن تنبت البذور. يمكن لبعض أنواع البذور المنقوعة في GA3 أن تحل محل الطلب الخفيف, وحتى بالنسبة للبذور التي لا تتأثر بالضوء, هذه الهرمونات لها في بعض الأحيان تأثيرات محفزة. يمكن أن يؤثر تكوين حمض الجبرلين على إنبات البذور. يمكن للضوء الأحمر البعيد أن يقلل من محتوى الجبرلين في نقع بذور البازلاء, بينما الضوء الأحمر يمكن أن يزيد من محتوى الجبرلين. يمكن لموجة الضوء عكس بعضها البعض, مما يشير إلى أن المحسس الضوئي PR و PFR للبذور يمكن أن يؤثر على تكوين حمض الجبرلين بعد تحفيزه بالضوء الأحمر.
- تأثير ضوء النبات على نمو أوراق النبات
من الصعب جدًا أن تنمو الغالبية العظمى من النباتات في غياب الضوء, على الرغم من أنه في بعض الأحيان أوراق النباتات (في فترة من الزمن) في الأنواع المظلمة يمكن أيضًا أن تنمو بسرعة, هذه المرة قصيرة جدا, والغالبية العظمى من الوقت, تحتاج النباتات للضوء للنمو, وأوراق نباتات الخنازير البرية المزدوجة في غياب الضوء لا يمكن أن تتطور بشكل طبيعي. كان تضخم الأوراق المعزز بالضوء يرجع أساسًا إلى تعزيز انقسام الخلايا, ولم يكن هناك اختلاف كبير في حجم الخلية النهائية بين تلك الموجودة تحت الضوء وتلك الموجودة في الظلام. في أوراق سليمة, كان معدل تمايز انقسام الخلايا واستطالة الأوراق المزروعة تحت الضوء الساطع أسرع من معدل تمايزها تحت شدة الإضاءة المنخفضة. يلعب الضوء دورًا رئيسيًا في نمو وتطور أوراق النبات, وخاصة في النباتات ثنائية الفصوص.
- تأثير ضوء النبات على نمو جذع النبات
معدل استطالة الساق للعديد من النباتات في النهار أقل منه في الليل, وهو تثبيط الضوء على النمو إلى حد كبير. في طاقة منخفضة, تثبيط الضوء الأزرق أقل من تثبيط الضوء الأحمر. إذا زادت شدة الضوء, سيتم تعزيز تثبيط الضوء الأزرق. لنبتة تنبت في الظلام, العنصر الحساس لا يعمل في مثل هذه البيئة, ال الضوء الأخضر ليس له أي تأثير تقريبا, والضوء الأزرق ضعيف نسبيًا, مما يدل على أن الضوء له تأثيرات مختلفة على الشتلات الخضراء وعلى الشتلات الصفراء. عندما تنبت النباتات في الشمس, الضوء الأحمر عالي الكثافة يمكن أن يعزز استطالة الساق, في حين أن الضوء الأزرق بنفس الشدة له أكبر تثبيط لاستطالة الساق. ضوء ذو طول موجي طويل (الضوء الأحمر) تعزيز استطالة الجذعية, بينما الضوء ذو الطول الموجي القصير (الضوء الأزرق) تثبيط استطالة الجذع. الضوء الأزرق يمكن أن يمنع نمو الخلايا, بينما الضوء الأحمر يمكن أن يعزز نمو الخلايا. الضوء الأزرق يمكن أن يزيد من مساحة الورقة, ولكن يمكن أن يمنع نمو سويقات. الضوء الأحمر مهم جدًا والضوء الأزرق مهم جدًا أيضًا لنمو النباتات. إنها نتيجة كلا الجانبين. يعد الضوء الأزرق أحد الشروط الضرورية للنمو القوي للنباتات.
- تأثير ضوء النبات على تخليق الكلوروفيل في النباتات لا ينفصل عن مشاركة الضوء.
نسبة الكلوروفيل أ إلى الكلوروفيل ب هي 3:1. إجمالي محتوى الكاروتينويد في الخلايا المزروعة في الظلام صغير جدًا, ولكن يمكن أن تزيد 10 مرات خلال عملية التحول إلى اللون الأخضر. فضلاً عن ذلك, يرتبط تخليق الكلوروفيل أيضًا بجودة الضوء. كان محتوى الكلوروفيل هو الأعلى تحت الضوء الأزرق, يليه الضوء الأبيض والأحمر, والأدنى تحت الضوء الداكن والأخضر. نسبة الكلوروفيل أ: كان b مختلفًا في ظل جودة الإضاءة المختلفة. نسبة الكلوروفيل أ: ب كان الأعلى تحت الضوء الأصفر والضوء الأزرق, وكان الضوء الأحمر أكثر ملاءمة لتكوين الكلوروفيل أ. بالمقارنة مع الضوء الأبيض والضوء الأزرق, الكلوروفيل أ: كانت نسبة الأوراق تحت العلاج بالضوء الأحمر أقل, بينما كان محتوى الكلوروفيل في الأوراق تحت الضوء الأزرق أقل منه تحت الضوء الأبيض والضوء الأحمر, ولكن الكلوروفيل أ: وكانت نسبة ب هي الأعلى, وهذا يعني, كان للنباتات تحت ثقافة الضوء الأزرق عمومًا خصائص النباتات المشمسة, بينما كانت النباتات تحت ثقافة الضوء الأحمر مماثلة لتلك الموجودة تحت نباتات الظل.
- تأثير ضوء النبات على تكوين الأنثوسيانين
تشكل العديد من النباتات الأنثوسيانين الملون في بعض الأعضاء. The formation of this pigment requires sufficient soluble sugar supply directly from photosynthesis. فضلاً عن ذلك, light can also affect anthocyanin synthesis in other ways. على العموم, blue light promotes anthocyanin synthesis. A high-intensity light is also needed for anthocyanin synthesis. If high-intensity blue light is used to irradiate sorghum seedlings for several hours, and then maintained in the dark, the anthocyanin content will gradually increase. لكن, if the plants are irradiated with blue light, إنه, with low-level far-red light for a short time, only about half of the pigment is formed. The inhibition effect of far-red light can be reversed repeatedly by red light irradiation. Anthocyanins are synthesized by two plant photoreceptors: one is considered cryptochrome, which absorbs Blue / near ultraviolet light, والآخر عبارة عن فيتوكروم يمتص اللون الأحمر (العلاقات العامة) والأحمر البعيد (مراقبة الأداء).
- تأثير ضوء النبات على إزهار النبات
الفترة الضوئية هي الطول المتبادل بين النهار والليل في اليوم الواحد. طول النهار والليل ليس ثابتا. يتغير مع تغير خطوط الطول والعرض والموسم. على الرغم من أن طولها الإجمالي ثابت, الطول النسبي يتغير طوال الوقت. الفترة الضوئية هي إشارة موثوقة للغاية للتغير الموسمي. تتكيف النباتات في مناطق مختلفة من الأرض تدريجيًا مع البيئة في عملية تطور طويلة المدى. نموهم, بما في ذلك التأصيل, إنبات, نمو, المزهرة, والاثمار, يتغير بشكل دوري مع المواسم. تتأثر كل عملية من عمليات نمو النبات بشكل أساسي بالفترة الضوئية, ويكون التأثير على الإزهار أكثر أهمية. عندما تصل النباتات المزهرة التي تنظمها الفترة الضوئية إلى حالة النضج المزهرة, يمكن تحفيز التزهير تحت ظروف الفترة الضوئية المناسبة. كلما كان النبات يزهر في وقت مبكر في ضوء الشمس المستمر معينة, وكلما طالت أشعة الشمس, في وقت سابق تزهر. لا يمكن لنباتات النهار القصير أن تزدهر إلا عندما تكون الفترة الضوئية الخاصة بها أقصر من طول اليوم الحرج. يرتبط عدد أيام تحريض الفترة الضوئية بعمر النبات. في العديد من النباتات, يتناقص عدد أيام تحريض الفترة الضوئية مع زيادة العمر. تتغير حساسية الأوراق لفترة الضوء مع النمو, من الضعيف إلى القوي, ومن القوي إلى الضعيف. حساسية الأوراق الصغيرة للضوء ضعيفة نسبيًا. مع النمو, تصبح الحساسية لفترة الضوء أقوى تدريجياً. سوف تصبح حساسية الأوراق النامية للضوء أسوأ تدريجياً, وحساسية الأوراق القديمة للضوء ضعيفة نسبياً. شدة الضوء اللازمة للحث على الإزهار ليست عالية, حوالي 50-100lx, لذا فإن شدة الضوء ليست عاملاً مطلقًا للحث على الإزهار. يتم تنظيم الانتقال من النمو الخضري إلى النمو الإنجابي بواسطة مستقبلات الأحمر البعيد والأحمر والأزرق القريب من الأشعة فوق البنفسجية. يتم استقبال أشعة الشمس عن طريق المحسسات الضوئية الموجودة في الأوراق, والتي يمكنها استقبال الإشارات الحمراء والبعيدة الحمراء. يمكن للضوء الأحمر والضوء الأحمر البعيد عكس تفاعل الإزهار بشكل متكرر. هذا هو آخر تشعيع ضوئي يحدد ازدهار النباتات. إذا كان آخر تشعيع للضوء هو الضوء الأحمر, لن تزدهر نباتات النهار القصير; إذا كان الأخير هو الضوء الأحمر البعيد, سوف تزدهر النباتات.
التأثيرات غير المباشرة لضوء النبات على النباتات
الضوء كطاقة. الضوء هو أساس عملية التمثيل الضوئي, مما يؤثر على تكوين الاستيعاب, تنشيط الانزيم, فتح الثغور, وهكذا. سوف يؤثر الضوء غير الكافي على قدرة التمثيل الضوئي, وبالتالي الحد من استيعاب الكربون, ويؤثر في النهاية على تكوين منتجات التمثيل الضوئي النباتية. نمو النباتات لا ينفصل عن الضوء, ماء, درجة حرارة, غاز, وغيرها من العوامل البيئية. العديد من هذه العوامل يمكن أن تنظم اتجاه نمو النباتات, والضوء ليس استثناء. لا يمكن للضوء أن يوفر إشارات بيئية مختلفة لتطور ونمو النباتات فحسب، بل يوفر أيضًا الطاقة اللازمة لعملية التمثيل الضوئي للنباتات. تؤثر الطاقة الضوئية على جميع مراحل نمو النبات وتطوره.
الضوء هو مصدر الطاقة لعملية التمثيل الضوئي. يمكن تقسيم عملية التمثيل الضوئي بأكملها إلى فئتين: رد فعل الضوء ورد فعل الظلام. في مرحلة رد الفعل الخفيف, تستخدم النباتات الطاقة الضوئية لإنتاج ATP وNADPH; في المرحلة المظلمة, تقوم البلاستيدات الخضراء باستيعاب ثاني أكسيد الكربون لتصنيع الكربوهيدرات باستخدام NADPH وATP الناتج عن التفاعل الضوئي. التمثيل الضوئي هو تفاعل كيميائي ضوئي. ضمن نطاق معين من شدة الضوء, يزداد معدل التمثيل الضوئي مع زيادة شدة الضوء. عندما تتجاوز شدة الضوء أو تقل عن قيمة حرجة معينة (نقطة تشبع الضوء ونقطة التعويض), لا تزيد كثافة التمثيل الضوئي. كلما زادت شدة الضوء, كلما ارتفع معدل التمثيل الضوئي. يشمل تطوير تنظيم الضوء تقريبًا المرحلة الكاملة من تطور النبات, بما في ذلك إنبات البذور, تطوير الأوراق والجذور, المتفرعة, المزهرة, والاثمار.
السيطرة على الضوء للتأثير على نمو النبات
- تقليل تكلفة إضاءة النبات
لا تستطيع جميع الأطوال الموجية للنباتات الخفيفة القيام بعملية التمثيل الضوئي. تشير الدراسات إلى أن الأطوال الموجية للنباتات الخفيفة التي يمكنها القيام بعملية التمثيل الضوئي هي 400 نانومتر - 700 نانومتر. عند الزرع, نحن نستخدم هذا النطاق من الضوء لتقليل هدر الطاقة لدينا, زيادة امتصاص الضوء, تسريع نمو المحاصيل, وخفض التكاليف لدينا.
- تحسين جودة المنتج
من خلال البحث, وجدنا أن الضوء له تأثير كبير على نمو النبات, من خلال التحكم بالضوء, يمكننا التحكم في نمو النباتات. مع مزيد من التحكم في الضوء, ستزيد الزهور من وقت الإزهار الطويل ووقت الإثمار الأقل, لذا فإن نمو الزهور يكون بجودة عالية بالتأكيد. للفاكهة, يجب أن نجعلهم يثمرون المزيد من الثمار, وجعلها تنتج المزيد من السكريات لزيادة مذاقها. بهذه الطريقة, يجب أن تكون الفاكهة المنتجة ذات جودة عالية. من خلال التحكم بالضوء, دع المحاصيل تنمو في الاتجاه الذي نريده, وتحسين جودة المنتجات.
- زراعة في غير موسمها
بشكل عام، لا يمكن للخضروات والفواكه أن تنمو إلا في فترة زمنية محددة في السنة. من خلال التحكم في الضوء والظروف الأخرى, يمكننا أن نجعلها لا تتأثر بالعوامل الخارجية, حتى يتمكنوا من النمو في الوقت الذي نحتاجه. بهذه الطريقة, يمكننا زراعة المنتجات التي نريدها في أي موسم. في فصل الشتاء البارد, لا يزال بإمكاننا تناول الخضار والفواكه الطازجة.
مزايا ضوء النبات LED
مقارنة مع مصادر الضوء الأخرى, يتميز LED بمزايا السلامة والموثوقية العالية, حجم صغير, خفيفة الوزن, حياة طويلة, انخفاض استهلاك الطاقة, وكفاءة مضيئة عالية. علاوة على ذلك, يتراوح طول الموجة الضوئية المنبعثة من LED في الغالب بين 400 نانومتر و700 نانومتر, وهو مناسب لعملية التمثيل الضوئي للنبات. بسبب هذه المزايا, يعتبر LED مناسبًا بشكل خاص للزراعة الداخلية أو الدفيئة ويستخدم على نطاق واسع في زراعة الأنسجة النباتية, البستنة المحمية, شتلة مصنع, ونظام حماية البيئة الفضائية, وهو اتجاه بحثي مهم للتنمية الزراعية الحديثة.
آفاق MOKOlight
لا يمكن تعزيز تطوير أي صناعة بواسطة شخص أو شخصين. وعلينا أن نعمل معًا لتعزيزها. مع التطور السريع للمجتمع, طلب الناس أعلى وأعلى, والطلب على الزراعة والصناعات الزراعية الأخرى يتزايد باستمرار. على الرغم من LED تنمو الضوء حققت تقدما كبيرا, لا يزال هناك مجال كبير للتحسين. MOKOLight محظوظ لأنه ولد في هذا العصر. وسوف تستمر في زيادة الاستثمار والمساهمة في تكنولوجيا الزراعة الحديثة مع تحقيق نتائج بحثية معينة.
