La lumière est l’un des facteurs environnementaux importants dans la croissance des plantes. En raison de sa petite taille, poids léger, longue durée de vie, et intensité lumineuse réglable, La LED est devenue l'une des sources lumineuses importantes pour la régulation de l'environnement lumineux des plantes et présente des avantages évidents en termes d'économie d'énergie et de promotion de la croissance des plantes.. À l'heure actuelle, La LED a été utilisée dans une certaine mesure dans la recherche sur la culture de tissus végétaux, et de grands progrès ont été réalisés. Cet article présente les principales caractéristiques de la lumière LED de culture et son application dans la culture de tissus végétaux..
Les avantages uniques de la LED en font l’une des sources de lumière importantes pour la recherche sur la culture de tissus végétaux. Depuis les années 1980, certains pays dans le monde ont successivement lancé des recherches sur l'application des LED dans la culture de tissus végétaux. Certains collèges, universités et instituts de recherche scientifique en Chine ont également lancé des recherches dans ce domaine et ont réalisé des progrès gratifiants.. Cet article résume brièvement le travail effectué par LED pour la culture en usine sous les aspects suivants et évalue ses perspectives d'application dans ce domaine..
Le rôle de la croissance DIRIGÉ lumière
Lumière et plantes
La lumière est l’un des facteurs environnementaux les plus importants dans la croissance des plantes. Il fournit non seulement de l'énergie de rayonnement pour la photosynthèse des plantes, mais fournit également une transduction de signal pour les plantes et régule leur processus de développement.. Les plantes sont toujours dans un environnement lumineux en constante évolution tout au long de leur cycle de vie. Dans l'évolution à long terme, les plantes s'adaptent non seulement aux changements de l'environnement lumineux, mais s'influencent également mutuellement pour modifier l'environnement lumineux environnant..
Lumière et pigment
La longueur d'onde de la lumière solaire atteignant le sol est approximativement de 300 à 2600 nm, dont la longueur d'onde efficace pour la photosynthèse est comprise entre 400 et 700 nm, dont lumière bleue à 425 à 490 nm et feu rouge à 610 à 700 nm contribuer à la photosynthèse. L'absorption maximale de la lumière par les plantes est 520~610 nm (vert), ce qui est très faible. De ceci, on voit que toute la lumière ne contribue pas à la photosynthèse des plantes. Les pigments peuvent absorber l'énergie lumineuse pour produire une série de réactions biochimiques, et différents pigments absorbent différentes longueurs d'onde. Il existe de nombreux pigments dans les plantes qui jouent différents rôles.
Cependant, deux types de pigments, phytochrome, et cryptochrome, jouer un rôle clé dans la régulation de la réponse des plantes à la lumière. Il existe deux tautomères de phytochromes-le phytochrome rouge (Pr) et phytochrome rouge lointain (Pfr). Pr absorbe la lumière rouge avec une longueur d'onde d'environ 660 nm, et Pfr absorbe la lumière rouge lointain avec une longueur d'onde d'environ 730 nm. Le phytochrome régule la réponse de nombreuses plantes différentes à la lumière, y compris photopériode, germination des graines, développement des feuilles, allongement de l'hypocotyle, et déjaunissement. Les cryptochromes absorbent les ondes lumineuses dans la gamme de la lumière bleue et ultraviolette, et d'autres pigments sont liés au développement des plantes. On peut voir que la lumière bleue autour 460 nm et le feu rouge autour 660 nm sont les ondes lumineuses les plus nécessaires aux plantes, et ils jouent un rôle clé dans la croissance et le développement des plantes.
Introduction et avantages de la LED
Introduction aux LED
DIRIGÉ (diodes électroluminescentes), c'est, diodes électroluminescentes, est un appareil capable de convertir efficacement l'énergie électrique en rayonnement électromagnétique. Dans 1962, les laboratoires communs de GE, Monsanto, et IBM a développé le système d'émission rouge composé semi-conducteur GaAsP. Dans 1965, le monde’La première LED disponible dans le commerce émettant de la lumière infrarouge en germanium est née. Avec l’avancée continue de la technologie, le développement des LED à lumière blanche a été assez rapide ces dernières années. L'efficacité lumineuse des LED à lumière blanche a atteint 30 lm/W, et les résultats de la recherche en laboratoire peuvent atteindre 60 lm/W, dépassant largement les lampes à incandescence et se rapprochant des lampes fluorescentes. L’efficacité de la croissance de Mokolight LED pousse la lumière est très élevé, et son effet sur la croissance des plantes est très évident.
Analyse des avantages des LED
La LED présente les avantages d’une longue durée de vie, taux de conversion de lumière élevé, économie d'énergie, pas facile à décolorer, stabilité, protection de l'environnement, petite taille, et ainsi de suite. La plage de demi-largeur de la lumière émise par les LED va de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs nanomètres., et la plage de longueurs d'onde est cohérente avec la longueur d'onde requise pour la croissance des plantes. Le flux lumineux de la LED rouge est relativement important, et l'efficacité lumineuse est élevée.
Application de la source de lumière LED de culture dans la culture de tissus végétaux
L'application des LED dans la culture de tissus végétaux est développée sur la base du développement de la technologie LED et de la réglementation environnementale de la culture de tissus végétaux.. Dès que 1982, il y avait un rapport de test sur l'utilisation d'une source de lumière LED rouge avec une longueur d'onde de 650 nm pour compléter la lumière dans les tomates de serre. Plus tard, Les LED ont également été appliquées à la réglementation environnementale dans la culture de tissus végétaux, et le rôle des LED dans les économies d'énergie a été discuté.
À l'heure actuelle, la recherche sur le rôle des LED dans les tissus végétaux s'intéresse davantage à l'effet de l'intensité et de la qualité de la lumière sur la croissance de la culture tissulaire plants. D'une part, la recherche sur les deux paires de photopériodes est moindre. En ce qui concerne le monde, la recherche sur les applications des LED dans la culture de tissus végétaux est principalement concentrée au Japon et aux États-Unis. Japon’s la recherche occupe une position de leader dans le monde. Elle n'a pas seulement développé un système d'émission de lumière LED spécifiquement appliqué à la culture de tissus végétaux., mais a également obtenu des données de base importantes en combinaison avec d'autres facteurs de contrôle environnemental. Certaines institutions de recherche scientifique en Chine ont également lancé des recherches dans ce domaine et développé indépendamment des systèmes de sources de lumière LED pour la recherche sur la culture de tissus végétaux..
La sélection sur lbonne qualité
Quand les LED ont été développées pour la première fois, des gens ont découvert une lumière rouge autour de 660 nm, utiliser la lumière rouge comme source de lumière principale et la fluorescence comme complément. Avec la recherche approfondie sur la photosynthèse végétale et la percée de nouveaux matériaux LED, diverses longueurs d'onde de LED sont utilisées dans la culture de tissus végétaux, et la recherche a montré que le meilleur effet est la lumière rouge à environ 660 nm et la lumière bleue à environ 460 nm..
Qualité de lumière différente a une grande influence sur la croissance des plantes. Les scientifiques utilisent des lampes de culture à LED pour cultiver des orchidées et ont découvert que la lumière rouge est très bénéfique pour la croissance des semis et peut favoriser la croissance des feuilles des semis., mais la lumière rouge inhibera l'accumulation de chlorophylle, et la lumière bleue encouragera les plantes à produire de la chlorophylle. Le meilleur rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue pour la croissance des semis d’orchidées est 8:2.
Après de nombreuses expériences de comparaison, Les scientifiques ont découvert que lorsque le rapport entre la lumière rouge et la lumière bleue est 3:1, l'effet de croissance des plants cultivés en tissus est le meilleur, et l'irradiation par la lumière rouge a la meilleure efficacité d'induction pour les semis en culture tissulaire. Dans la culture collective du raisin, nous avons découvert que la lumière bleue inhibe l'allongement des plants de raisin, mais peut favoriser la formation de feuilles et de chlorophylle, et favoriser le développement des stomates des feuilles. La lumière rouge lointain a un certain effet sur la croissance des tiges et l'accumulation de chlorophylle. La lumière rouge favorise la croissance et l'enracinement des raisins.
Bien que la lumière rouge de la lumière LED de culture puisse inhiber dans une certaine mesure la croissance de la chlorophylle, la lumière bleue de la lumière LED de culture peut favoriser la croissance de la chlorophylle. La lumière rouge est propice à l’accumulation de sucres et d’amidons végétaux, et la lumière bleue favorise la synthèse de chlorophylle et de protéines. La lumière rouge et la lumière bleue ont un impact énorme sur la croissance des plantes, et leurs effets sur la croissance des plantes sont différents. Un rapport raisonnable entre la lumière bleue et la lumière rouge est le meilleur moyen d'améliorer la qualité de la lumière.. Pour obtenir une qualité de lumière adaptée, comprendre d'abord les gens’s besoins en cultures cibles, et effectuez des ratios de lumière LED de croissance en fonction des besoins pour obtenir le source de lumière tissulaire optimale.
La sélection sur l'intensité lumineuse
L'intensité lumineuse fait référence au nombre de photons émis par unité de surface et par unité de temps., l'unité est μmol/(m2·s). L'intensité lumineuse est un facteur important affectant la photosynthèse des plantes. Pour les plantes, l'intensité lumineuse est la flux quantique photosynthétique (FPP). Les plantes avec différentes intensités lumineuses ont des effets différents sur la culture tissulaire. La fraise pousse mieux lorsque le PPF est de 60 μmol/(m2·s); lorsque le PPF est de 60 à 70 μmol/(m2·s), le poids frais des plants de culture tissulaire Taro est relativement élevé. Grâce à des recherches plus approfondies, nous avons constaté que l'intensité lumineuse a encore des effets différents selon les stades de croissance de la culture de tissus végétaux. Au début, les blessures des tissus végétaux n'ont pas guéri. Si l'intensité lumineuse est trop élevée, il est facile de brûler la plante. La cause de l'expansion des feuilles des plantes devrait augmenter l'intensité lumineuse. , Favoriser la photosynthèse des plantes.
La sélection sur photopériode
Les recherches de Chen Yusong et al. a montré que l'environnement de lumière LED de culture le plus approprié pour la gentiane hors de l'indice de la bouteille est 50% de lumière bleue, PPF de 120µmol/(m2·s), et photopériode de 16 h. Le meilleur environnement lumineux pour la recherche sur la gentiane utilisant des lampes fluorescentes au Taiwan Sugar Research Institute est le PPF 80 μmol/(m2·s), et la photopériode est de 12 heures. Recherche de RCJao et al. a montré que lorsque la photopériode est 16 h, l'effet de culture de plantules cultivées sur tissus de pomme de terre sous irradiation simultanée de lumière rouge et bleue est meilleur que celui d'une irradiation alternative de lumière rouge et bleue. En outre, l'irradiation à long terme d'un PPF faible est meilleure que l'irradiation à long terme d'un PPF élevé. L'effet est bon.
La sélection sur pmode d'alimentation électrique
par Lai Jianzhou et al.. a montré qu'avec du courant continu pour piloter des LED, le 40 La fréquence d'alimentation Hz fournie par le pilote peut être plus économe en énergie que 60 HZ. Cependant, pour réduire encore le coût, nous pouvons utiliser directement l'alimentation CA pour conduire, ce qui peut éviter le coût de production du circuit de conversion AC-DC. Des études ont montré qu'il est possible d'utiliser des LED entièrement rouges alimentées en courant alternatif pour produire des plants de culture de tissus d'alocasia colorés.. Jao Ruey-Chi et al. affirmé dans la recherche sur les pommes de terre que si l'on considère uniquement le taux de croissance, la plante pousse mieux lorsque la LED est allumée 720 HZ (1.4 MS), le rapport de travail est 50%, et la photopériode est 16 h. Considérer la question de la consommation d’énergie, la LED est la plus économe en énergie lorsque le rapport de travail est 50% à 180 HZ (5.5 MS), et la période d'éclairage est 16 h.
Perspectives d'application de la source de lumière LED de culture dans la culture de tissus végétaux
Facteurs restrictifs et contre-mesures
Quelques défauts de la LED elle-même, comme une faible luminosité, dissipation thermique difficile de la jonction PN, mauvaise luminosité des points et uniformité de la chromaticité, et les prix élevés limitent la promotion et l'application des LED dans la culture de tissus végétaux, ce qui n’est pas propice à l’industrialisation des LED dans la culture de tissus végétaux Application à grande échelle en production. Résoudre ce problème nécessite le développement et l'amélioration de la technologie optoélectronique, ainsi que l'introduction de politiques et de réglementations pertinentes. Avec le développement de la technologie optoélectronique, les problèmes techniques de la LED elle-même seront résolus, et le prix des LED sera également réduit, ce qui contribuera à une large application de la LED dans la culture tissulaire.
Tendance de développement
La LED est un nouveau type de source lumineuse à haut rendement et économe en énergie. L’utilisation de LED comme source de lumière dans la culture de tissus végétaux peut réduire le coût de la culture tissulaire. En même temps, en raison des caractéristiques de la qualité de la lumière LED, intensité lumineuse réglable, et bande d'onde étroite, les recherches sur la photophysiologie végétale seront plus approfondies. À l'avenir, l'application de LED dans la culture de tissus végétaux doit contrôler strictement le dispositif d'éclairage, sélectionnez la LED appropriée, prendre en compte les performances, la fiabilité et les conditions d'utilisation particulières de l'éclairage des installations; combiner les caractéristiques de la LED, utiliser la LED de manière rationnelle, et considérez les conditions de fonctionnement nominales de la LED.
La conception du circuit de commande et la sélection de l'alimentation électrique doivent être combinées avec d'autres facteurs de réglementation environnementale, comme la fertilisation au CO2, régulation de la température, et ainsi de suite. En outre, il est nécessaire de combiner l'utilisation de régulateurs de croissance végétale pour rendre la recherche sur les applications des LED dans la culture de tissus végétaux plus approfondie et systématique.
