A luz é um dos importantes fatores ambientais no crescimento das plantas. Devido ao seu tamanho pequeno, peso leve, longa vida útil, e intensidade de luz ajustável, LED se tornou uma das importantes fontes de luz para a regulação do ambiente leve das plantas e tem vantagens óbvias na economia de energia e promoção do crescimento das plantas. Atualmente, LED tem sido usado na pesquisa de cultura de tecidos vegetais até certo ponto, E um grande progresso foi feito. Este artigo apresenta as principais características da luz LED de cultivo e sua aplicação na cultura de tecidos vegetais.
As vantagens únicas do LED fazem dele uma das importantes fontes de luz para pesquisa de cultura de tecidos vegetais. Desde os anos 80, Alguns países do mundo começaram sucessivamente pesquisas sobre a aplicação de LEDs na cultura de tecidos vegetais. Algumas faculdades e universidades e instituições de pesquisa científica na China também começaram a pesquisas nessa área e fizeram algum progresso gratificante. Este artigo resume brevemente o trabalho que o LED fez no cultivo da instalação na planta a partir dos seguintes aspectos e faz uma avaliação de suas perspectivas de aplicação neste campo.
O papel de crescer LIDERADO luz
Luz e plantas
A luz é um dos fatores ambientais mais importantes no crescimento das plantas. Ele não apenas fornece energia de radiação para a fotossíntese de plantas, mas também fornece transdução de sinal para plantas e regula seu processo de desenvolvimento. As plantas estão sempre em um ambiente leve em constante mudança ao longo de seu ciclo de vida. Na evolução a longo prazo, As plantas não apenas se adaptam às mudanças no ambiente leve, mas também se influenciam para mudar o ambiente de luz circundante.
Luz e pigmento
O comprimento de onda da luz solar que atinge o solo é aproximadamente de 300 para 2600 nm, dos quais o comprimento de onda efetivo para a fotossíntese está entre 400 e 700 nm, do qual luz azul em 425 para 490 nm e luz vermelha em 610 para 700 nm contribuir para a fotossíntese. A absorção máxima da luz pelas plantas é 520~ 610 nm (verde), que é muito baixo. A partir disso, Podemos ver que nem toda luz contribui para a fotossíntese das plantas. Os pigmentos podem absorver energia luminosa para produzir uma série de reações bioquímicas, e diferentes pigmentos absorvem diferentes comprimentos de onda. Existem muitos pigmentos em plantas que desempenham papéis diferentes.
No entanto, Dois tipos de pigmentos, Fitocromo, e criptocromo, desempenhar um papel fundamental na regulação da resposta das plantas à luz. Existem dois tautômeros de fitocromo phytocromos-vermelho (Pr.) e fitocromo distante vermelho (Pfr). PR absorve a luz vermelha com um comprimento de onda de cerca de 660 nm, e PFR absorve a luz vermelha com um comprimento de onda de cerca de 730 nm. O fitocromo regula a resposta de muitas plantas diferentes à luz, incluindo fotoperíodo, germinação de sementes, desenvolvimento de folhas, Hipocótilo alongamento, e des-amarelo. Criptoquromos absorvem ondas de luz na faixa de luz azul e ultravioleta, e outros pigmentos estão relacionados ao desenvolvimento de plantas. Pode -se ver que a luz azul ao redor 460 nm e a luz vermelha ao redor 660 nm são as ondas leves mais necessárias para as plantas, E eles desempenham um papel fundamental no crescimento e desenvolvimento de plantas.
Introdução e vantagens do LED
Introdução ao LED
LIDERADO (Diodos emissores de luz), aquilo é, Diodos emissores de luz, é um dispositivo que pode efetivamente converter energia elétrica em radiação eletromagnética. Em 1962, os laboratórios conjuntos de GE, Monsanto, e a IBM desenvolveu o emissor vermelho Gaasp composto semicondutor. Em 1965, O primeiro LED comercialmente disponível do mundo que emite luz infravermelha feita de germânio nasceu. Com o avanço contínuo da tecnologia, O desenvolvimento de LEDs de luz branca tem sido bastante rápida nos últimos anos. A eficiência luminosa dos LEDs de luz branca atingiu 30 lm/W, e os resultados da pesquisa de laboratório podem alcançar 60 lm/W, superando muito as lâmpadas incandescentes e se aproximando de lâmpadas fluorescentes. A eficiência de crescimento de MOKOLight LED cresce a luz é muito alto, e seu efeito no crescimento das plantas é muito óbvio.
Análise das vantagens de LED
LED tem as vantagens da vida longa, alta taxa de conversão de luz, economia de energia, desbotamento de cores não fácil, estabilidade, proteção ambiental, tamanho pequeno, e assim por diante. A faixa de meia largura da luz emitida por LED é dezenas de nanômetros para vários nanômetros, e a faixa de comprimento de onda é consistente com o comprimento de onda necessário para o crescimento da planta. O fluxo luminoso de LED vermelho é relativamente grande, e a eficiência luminosa é alta.
Aplicação da fonte de luz LED em cultura de tecido vegetal
A aplicação do LED na cultura de tecidos vegetais é desenvolvida com base no desenvolvimento da tecnologia LED e na regulação ambiental da cultura de tecidos vegetais. Tão cedo quanto 1982, Houve um relatório de teste sobre o uso de uma fonte de luz LED vermelha com um comprimento de onda de 650 nm para complementar a luz em tomates de estufa. Mais tarde, LEDs também foram aplicados à regulamentação ambiental na cultura de tecidos vegetais, e o papel dos LEDs na economia de energia foi discutido.
Atualmente, A pesquisa sobre o papel do LED no tecido vegetal é mais inclinado ao efeito da intensidade da luz e da qualidade da luz no crescimento da cultura de tecidos mudas. Por um lado, A pesquisa sobre os dois pares de fotoperíodos é menos. No que diz respeito ao mundo, A pesquisa de aplicação do LED na cultura de tecidos vegetais está concentrada principalmente no Japão e nos Estados Unidos. A pesquisa do Japão está em uma posição de liderança no mundo. Ele não apenas desenvolveu um sistema de emissão de luz LED aplicado especificamente à cultura de tecidos de planta, mas também obteve alguns dados básicos importantes em combinação com outros fatores de controle ambiental. Algumas instituições de pesquisa científica na China também começaram a pesquisar nessa área e desenvolveram independentemente alguns sistemas de fonte de luz LED para pesquisa de cultura de tecidos vegetais.
A seleção em LQualidade do Iight
Quando os LEDs foram desenvolvidos pela primeira vez, As pessoas descobriram a luz vermelha em torno de 660nm, Usando a luz vermelha como principal fonte de luz e fluorescência como suplemento. Com a pesquisa aprofundada sobre a fotossíntese de plantas e a inovação de novos materiais LED, Vários comprimentos de onda dos LEDs são usados na cultura de tecidos vegetais, E a pesquisa descobriu que o melhor efeito é a luz vermelha em torno de 660 nm e luz azul a cerca de 460nm.
Qualidade de luz diferente tem uma grande influência no crescimento das plantas. Os cientistas usam luzes de cultivo LED para cultivar orquídeas e descobriram que a luz vermelha é muito benéfica para o crescimento de mudas e pode promover o crescimento de folhas de mudas, Mas a luz vermelha inibirá o acúmulo de clorofila, e a luz azul promoverá plantas para produzir clorofila. A melhor proporção de luz vermelha para luz azul para o crescimento das mudas de orquídea é 8:2.
Após muitos experimentos de comparação, os cientistas descobriram que quando a proporção de luz vermelha e luz azul é 3:1, O efeito de crescimento das mudas cultivadas por tecidos é a melhor, e a irradiação da luz vermelha tem a melhor eficiência de indução para mudas cultivadas por tecidos. Na cultura de uvas do grupo, Descobrimos que a luz azul inibe o alongamento das mudas de uva, mas pode promover a formação de folhas e clorofila, e promover o desenvolvimento de estômatos foliares. A luz vermelha distante tem um certo efeito no crescimento do caule e no acúmulo de clorofila. A luz vermelha ajuda no crescimento e enraizamento das uvas.
Embora a luz vermelha na luz LED de cultivo possa inibir o crescimento da clorofila até certo ponto, A luz azul na luz LED de cultivo pode promover o crescimento da clorofila. A luz vermelha é propícia ao acúmulo de açúcares e amidos vegetais, e a luz azul promove a síntese de clorofila e proteína. Luz vermelha e luz azul têm um enorme impacto no crescimento das plantas, e seus efeitos no crescimento das plantas são diferentes. Uma proporção razoável de luz azul e luz vermelha é a melhor maneira de melhorar a qualidade da luz. Para obter qualidade de luz adequada, Primeiro, compreenda as necessidades das pessoas para as colheitas -alvo, e executar taxas de luz LED de crescimento de acordo com as necessidades de obter o Fonte de luz ideal de tecido.
A seleção na intensidade da luz
Intensidade da luz refere -se ao número de fótons emitidos por unidade de área por unidade de tempo, A unidade é μmol/(m2 · p). A intensidade da luz é um fator importante que afeta a fotossíntese da planta. Para plantas, A intensidade da luz é o Fluxo quântico fotossintético (PPF). Plantas com diferentes intensidades de luz têm efeitos diferentes na cultura de tecidos. O morango cresce melhor quando o PPF é 60μmol/(m2 · p); Quando o PPF é de 60 ~ 70μmol/(m2 · p), O peso fresco das mudas de cultura de tecidos de taro é relativamente alto. Através de mais pesquisas, Descobrimos que a intensidade da luz ainda tem efeitos diferentes em diferentes estágios de crescimento da cultura de tecidos vegetais. No começo, as feridas de tecido vegetal não curaram. Se a intensidade da luz for muito alta, É fácil queimar a planta. A causa da expansão das folhas de plantas deve aumentar a intensidade da luz. , Promover a fotossíntese da planta.
A seleção em Fotoperiod
A pesquisa de Chen Yusong et al. mostrou que o ambiente de luz LED de crescimento mais adequado para Gentian fora do índice de garrafa é 50% de luz azul, PPF de 120μmol/(m2 · p), e fotoperíodo de 16 h. O melhor ambiente leve para a pesquisa da Gentian usando lâmpadas fluorescentes no Instituto de Pesquisa de Açúcar de Taiwan é PPF 80μmol/(m2 · p), e o fotoperíodo é 12hr. Pesquisa de Rcjao et al. mostrou que quando o fotoperíodo está 16 h, O efeito de cultivo das plântulas cultivadas em tecidos de batata sob irradiação simultânea de luz vermelha e azul é melhor que a da irradiação alternativa da luz vermelha e azul. Além disso, A irradiação a longo prazo de baixa PPF é melhor que a irradiação a longo prazo de PPF alto. O efeito é bom.
A seleção em PModo de fornecimento de ower
Por Lai Jianzhou et al. mostrou isso com corrente direta para dirigir LEDs, o 40 A frequência da fonte de alimentação Hz fornecida pelo motorista pode ser mais eficiente em termos de energia do que 60 Hz. No entanto, Para reduzir ainda mais o custo, Podemos usar diretamente a fonte de alimentação CA para dirigir, o que pode evitar o custo de produção do circuito de conversão AC-DC. Estudos mostraram que é viável usar LEDs all-vermelhos com AC para produzir mudas de cultura de tecidos de alocasia coloridas. Jao Ruey-Chi et al. reivindicou na pesquisa sobre batatas que se considerarmos apenas a taxa de crescimento, A planta cresce melhor quando o LED está em 720 Hz (1.4 EM), A taxa de trabalho é 50%, e o fotoperíodo é 16 h. Considerando a questão do consumo de energia, O LED é o mais eficiente em termos de energia quando a taxa de trabalho é 50% no 180 Hz (5.5 EM), E o período de luz é 16 h.
Perspectivas de aplicação de fonte de luz LED na cultura de tecidos vegetais
Fatores restritivos e contramedidas
Algumas deficiências de si mesmas, como baixo brilho, Difícil dissipação de calor da junção PN, Builidade do ponto e uniformidade da cromaticidade, e alto preço limite a promoção e aplicação do LED na cultura de tecidos vegetais, que não é propício à industrialização do LED na cultura de tecidos vegetais aplicação em larga escala na produção. Resolva esse problema requer o desenvolvimento e a melhoria da tecnologia optoeletrônica, bem como a introdução de políticas e regulamentos relevantes. Com o desenvolvimento da tecnologia optoeletrônica, Os problemas técnicos do próprio LED serão resolvidos, e o preço do LED também será reduzido, o que ajudará a ampla aplicação de LED na cultura de tecidos.
Tendência de desenvolvimento
LED é um novo tipo de fonte de luz de alta eficiência e economia de energia. Usar LED como fonte de luz na cultura de tecidos vegetais pode reduzir o custo da cultura de tecidos. Ao mesmo tempo, Devido às características da qualidade da luz LED, Intensidade da luz ajustável, e banda de onda estreita, A pesquisa sobre fotofisiologia de plantas será mais profunda. No futuro, A aplicação do LED na cultura de tecidos vegetais deve controlar estritamente o dispositivo de iluminação, Selecione o LED apropriado, Considere o desempenho e a confiabilidade e as condições especiais de uso da iluminação da planta; Combine as características do LED, Use o LED racionalmente, e considere as condições de trabalho classificadas do LED.
O design do circuito de acionamento e a seleção da fonte de alimentação devem ser combinados com outros fatores de regulamentação ambiental, como a fertilização de CO2, regulação da temperatura, e assim por diante. Além disso, É necessário combinar o uso de reguladores de crescimento de plantas para tornar a pesquisa de aplicação de LED na cultura de tecidos vegetais mais aprofundada e sistemática.
