La luz es uno de los factores ambientales importantes en el crecimiento de las plantas.. Debido a su pequeño tamaño, peso ligero, larga vida útil, e intensidad de luz ajustable, El LED se ha convertido en una de las fuentes de luz importantes para la regulación del entorno luminoso de las plantas y tiene ventajas obvias en el ahorro de energía y la promoción del crecimiento de las plantas.. Actualmente, El LED se ha utilizado hasta cierto punto en la investigación del cultivo de tejidos vegetales., y se han logrado grandes avances. Este artículo presenta las principales características de la luz LED de cultivo y su aplicación en el cultivo de tejidos vegetales..
Las ventajas únicas del LED lo convierten en una de las fuentes de luz importantes para la investigación sobre cultivos de tejidos vegetales.. Desde la década de 1980, Algunos países del mundo han iniciado sucesivamente investigaciones sobre la aplicación de LED en el cultivo de tejidos vegetales.. Algunas facultades, universidades e instituciones de investigación científica de China también han iniciado investigaciones en esta área y han logrado algunos avances gratificantes.. Este artículo resume brevemente el trabajo que LED ha realizado en instalaciones de cultivo en planta desde los siguientes aspectos y realiza una evaluación de sus perspectivas de aplicación en este campo..
El papel del crecimiento. CONDUJO luz
luz y plantas
La luz es uno de los factores ambientales más importantes en el crecimiento de las plantas.. No solo proporciona energía de radiación para la fotosíntesis de las plantas, sino que también proporciona transducción de señales para las plantas y regula su proceso de desarrollo.. Las plantas siempre están en un ambiente de luz en constante cambio durante todo su ciclo de vida.. En la evolución a largo plazo, Las plantas no sólo se adaptan a los cambios en el entorno luminoso sino que también se influyen entre sí para cambiar el entorno luminoso circundante..
Luz y pigmento
La longitud de onda de la luz solar que llega al suelo es aproximadamente de 300 a 2600 Nuevo Méjico, de los cuales la longitud de onda efectiva para la fotosíntesis está entre 400 y 700 Nuevo Méjico, de los cuales luz azul en 425 a 490 nm y luz roja en 610 a 700 Nuevo Méjico contribuir a la fotosíntesis. La máxima absorción de luz por las plantas es 520~610 nanómetro (verde), que es muy bajo. De esto, podemos ver que no toda la luz contribuye a la fotosíntesis de las plantas. Los pigmentos pueden absorber la energía luminosa para producir una serie de reacciones bioquímicas., Y diferentes pigmentos absorben diferentes longitudes de onda.. Hay muchos pigmentos en las plantas que desempeñan diferentes funciones..
Sin embargo, dos tipos de pigmentos, fitocromo, y criptocromo, Juegan un papel clave en la regulación de la respuesta de las plantas a la luz.. Hay dos tautómeros de fitocromos: el fitocromo rojo. (pr) y fitocromo rojo lejano (pfr). Pr absorbe luz roja con una longitud de onda de aproximadamente 660 Nuevo Méjico, y Pfr absorbe luz roja lejana con una longitud de onda de aproximadamente 730 Nuevo Méjico. El fitocromo regula la respuesta de muchas plantas diferentes a la luz., incluyendo fotoperiodo, germinación de semillas, desarrollo de la hoja, alargamiento del hipocótilo, y desamarillar. Los criptocromos absorben ondas de luz en el rango de luz azul y ultravioleta., y otros pigmentos están relacionados con el desarrollo de las plantas. Se puede ver que la luz azul alrededor 460 nm y la luz roja alrededor 660 nm son las ondas de luz que más necesitan las plantas, y juegan un papel clave en el crecimiento y desarrollo de las plantas..
Introducción y ventajas del LED.
Introducción a los LED
CONDUJO (diodos emisores de luz), eso es, diodos emisores de luz, Es un dispositivo que puede convertir efectivamente la energía eléctrica en radiación electromagnética.. En 1962, los laboratorios conjuntos de GE, Monsanto, e IBM desarrolló el emisor rojo compuesto semiconductor GaAsP. En 1965, Nació el primer LED comercial del mundo que emite luz infrarroja hecho de germanio.. Con el continuo avance de la tecnología, El desarrollo de los LED de luz blanca ha sido bastante rápido en los últimos años.. La eficiencia luminosa de los LED de luz blanca ha alcanzado 30 lm/W, y los resultados de la investigación de laboratorio pueden alcanzar 60 lm/W, superando ampliamente a las lámparas incandescentes y acercándose a las lámparas fluorescentes. La eficiencia del crecimiento de Luz de cultivo LED MOKOLight es muy alto, y su efecto sobre el crecimiento de las plantas es muy obvio.
Análisis de las ventajas del LED
El LED tiene las ventajas de una larga vida útil., alta tasa de conversión de luz, ahorro de energía, No es fácil que el color se desvanezca, estabilidad, protección ambiental, tamaño pequeño, etcétera. El rango de anchura media de la luz emitida por los LED es de decenas de nanómetros a varios nanómetros., y el rango de longitud de onda es consistente con la longitud de onda requerida para el crecimiento de las plantas. El flujo luminoso del LED rojo es relativamente grande., y la eficiencia luminosa es alta.
Aplicación de una fuente de luz LED de crecimiento en el cultivo de tejidos vegetales.
Se desarrolla la aplicación de LED en cultivo de tejidos vegetales con base en el desarrollo de la tecnología LED y la regulación ambiental del cultivo de tejidos vegetales.. Tan pronto como 1982, hubo un informe de prueba sobre el uso de una fuente de luz LED roja con una longitud de onda de 650 nm para complementar la luz en tomates de invernadero. Más tarde, Los LED también se aplicaron a la regulación ambiental en el cultivo de tejidos vegetales., y se discutió el papel de los LED en el ahorro de energía.
Actualmente, La investigación sobre el papel de la luz LED en el tejido vegetal se inclina más hacia el efecto de la intensidad y la calidad de la luz en el crecimiento del cultivo de tejidos. plántulas. Por un lado, la investigación sobre los dos pares de fotoperiodos es menos. En lo que respecta al mundo, La investigación sobre la aplicación de LED en el cultivo de tejidos vegetales se concentra principalmente en Japón y Estados Unidos.. La investigación japonesa ocupa una posición de liderazgo en el mundo.. No sólo ha desarrollado un sistema de emisión de luz LED aplicado específicamente al cultivo de tejidos vegetales., pero también obtuvo algunos datos básicos importantes en combinación con otros factores de control ambiental. Algunas instituciones de investigación científica en China también han iniciado investigaciones en esta área y han desarrollado de forma independiente algunos sistemas de fuentes de luz LED para la investigación de cultivos de tejidos vegetales..
La selección en lbuena calidad
Cuando se desarrollaron los LED por primera vez, la gente descubrió la luz roja alrededor de 660 nm, utilizando luz roja como fuente de luz principal y fluorescencia como complemento. Con la investigación en profundidad sobre la fotosíntesis de las plantas y el avance de nuevos materiales LED, Se utilizan varias longitudes de onda de LED en el cultivo de tejidos vegetales., Y las investigaciones han descubierto que el mejor efecto es la luz roja a unos 660 nm y la luz azul a unos 460 nm..
Calidad de luz diferente Tiene una gran influencia en el crecimiento de las plantas.. Los científicos utilizan luces LED para cultivar orquídeas y descubrieron que la luz roja es muy beneficiosa para el crecimiento de las plántulas y puede promover el crecimiento de las hojas de las plántulas., pero la luz roja inhibirá la acumulación de clorofila, y la luz azul promoverá que las plantas produzcan clorofila. La mejor proporción de luz roja a luz azul para el crecimiento de las plántulas de orquídeas es 8:2.
Después de muchos experimentos de comparación, Los científicos han descubierto que cuando la proporción de luz roja y luz azul es 3:1, el efecto de crecimiento de las plántulas cultivadas en tejidos es el mejor, y la irradiación con luz roja tiene la mejor eficiencia de inducción para plántulas cultivadas en tejidos. En el cultivo grupal de la uva., descubrimos que la luz azul inhibe el alargamiento de las plántulas de uva, pero puede promover la formación de hojas y clorofila., y promover el desarrollo de los estomas de las hojas.. La luz roja lejana tiene cierto efecto sobre el crecimiento del tallo y la acumulación de clorofila.. La luz roja ayuda al crecimiento y enraizamiento de la uva..
Aunque la luz roja de la luz LED de crecimiento puede inhibir el crecimiento de la clorofila hasta cierto punto., La luz azul en la luz LED de crecimiento puede promover el crecimiento de clorofila.. La luz roja favorece la acumulación de azúcares y almidones vegetales., y la luz azul promueve la síntesis de clorofila y proteínas.. La luz roja y la luz azul tienen un gran impacto en el crecimiento de las plantas., y sus efectos sobre el crecimiento de las plantas son diferentes. Una proporción razonable de luz azul y luz roja es la mejor manera de mejorar la calidad de la luz.. Para obtener una calidad de luz adecuada, Primero, comprender las necesidades de las personas en cuanto a los cultivos objetivo., y realizar crecer ratios de luz LED según las necesidades para obtener el fuente de luz óptima para el tejido.
La selección de la intensidad de la luz.
La intensidad de la luz se refiere al número de fotones emitidos por unidad de área por unidad de tiempo., la unidad es μmol/(m2·s). La intensidad de la luz es un factor importante que afecta la fotosíntesis de las plantas.. para plantas, La intensidad de la luz es la flujo cuántico fotosintético (FPP). Las plantas con diferentes intensidades de luz tienen diferentes efectos en el cultivo de tejidos.. La fresa crece mejor cuando el PPF es de 60 μmol/(m2·s); cuando la PPF es 60~70μmol/(m2·s), el peso fresco de las plántulas de cultivo de tejidos de Taro es relativamente alto. A través de más investigaciones, Descubrimos que la intensidad de la luz todavía tiene diferentes efectos en diferentes etapas de crecimiento del cultivo de tejidos vegetales.. Al principio, las heridas del tejido vegetal no sanaron. Si la intensidad de la luz es demasiado alta, es fácil quemar la planta. La causa de la expansión de las hojas de las plantas debería aumentar la intensidad de la luz.. , Promover la fotosíntesis de las plantas..
La selección en fotoperiodo
La investigación de Chen Yusong et al.. demostró que el entorno de luz LED de crecimiento más adecuado para la genciana fuera del índice de botella es 50% de luz azul, PPF de 120μmol/(m2·s), y fotoperiodo de 16 h. El mejor entorno de iluminación para la investigación de genciana utilizando lámparas fluorescentes en el Instituto de Investigación del Azúcar de Taiwán es PPF 80μmol/(m2·s), y el fotoperiodo es de 12Hr. Investigación de RCJao et al.. demostró que cuando el fotoperíodo es 16 h, el efecto de cultivo de plántulas cultivadas con tejido de papa bajo irradiación simultánea de luz roja y azul es mejor que el de la irradiación alternativa de luz roja y azul. Además, la irradiación a largo plazo de PPF bajo es mejor que la irradiación a largo plazo de PPF alto. El efecto es bueno.
La selección en pmodo de suministro de energía
Investigación de Lai Jianzhou et al.. ha demostrado que con corriente continua para accionar los LED, el 40 La frecuencia de suministro de energía Hz proporcionada por el controlador puede ser más eficiente energéticamente que 60 Hz. Sin embargo, para reducir aún más el costo, Podemos utilizar directamente la fuente de alimentación de CA para conducir., Lo que puede evitar el costo de producción del circuito de conversión AC-DC.. Los estudios han demostrado que es factible utilizar LED totalmente rojos alimentados por CA para producir plántulas de cultivo de tejidos de alocasia de color.. Jao Ruey-Chi et al.. afirmó en la investigación sobre patatas que si sólo consideramos la tasa de crecimiento, La planta crece mejor cuando el LED está encendido. 720 Hz (1.4 EM), la relación de trabajo es 50%, y el fotoperiodo es 16 h. Considerando la cuestión del consumo de energía., El LED es el más eficiente energéticamente cuando la relación de trabajo es 50% en 180 Hz (5.5 EM), y el periodo de luz es 16 h.
Perspectivas de aplicación de la fuente de luz LED de crecimiento en el cultivo de tejidos vegetales
Factores restrictivos y contramedidas.
Algunas deficiencias del propio LED, como bajo brillo, Difícil disipación de calor de la unión PN., brillo puntual deficiente y uniformidad cromática, y los altos precios limitan la promoción y aplicación de LED en el cultivo de tejidos vegetales, lo que no favorece la industrialización de LED en el cultivo de tejidos vegetales Aplicación a gran escala en la producción. Resolver este problema requiere el desarrollo y mejora de la tecnología optoelectrónica, así como la introducción de políticas y regulaciones relevantes. Con el desarrollo de la tecnología optoelectrónica., Los problemas técnicos del propio LED se resolverán., y el precio del LED también se reducirá, lo que ayudará a la amplia aplicación de LED en cultivo de tejidos.
Tendencia de desarrollo
El LED es un nuevo tipo de fuente de luz de alta eficiencia y ahorro de energía.. El uso de LED como fuente de luz en el cultivo de tejidos vegetales puede reducir el costo del cultivo de tejidos. Al mismo tiempo, debido a las características de la calidad de la luz LED, intensidad de luz ajustable, y banda de ondas estrecha, La investigación sobre fotofisiología vegetal será más profunda.. En el futuro, La aplicación de LED en el cultivo de tejidos vegetales debe controlar estrictamente el dispositivo de iluminación., seleccione el LED apropiado, considerar el rendimiento y la confiabilidad y las condiciones especiales de uso de la iluminación de las plantas; combinar las características del LED, utilizar el LED de forma racional, y considere las condiciones de trabajo nominales del LED.
El diseño del circuito de accionamiento y la selección de la fuente de alimentación deben combinarse con otros factores de regulación ambiental., como la fertilización con CO2, regulación de temperatura, etcétera. Además, es necesario combinar el uso de reguladores del crecimiento vegetal para hacer que la investigación de la aplicación de LED en el cultivo de tejidos vegetales sea más profunda y sistemática.
