Cây lúa có cần đèn trồng không? Quang phổ ánh sáng nào hiệu quả nhất?
Lúa là một trong những cây lương thực quan trọng nhất ở nước tôi và việc sản xuất ổn định lúa gạo có ý nghĩa quyết định đối với an ninh lương thực quốc gia. Hiện nay, biến đổi khí hậu toàn cầu đang gia tăng và các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên đe dọa nghiêm trọng đến sản xuất lúa gạo. Để giải quyết thách thức này, điều cần thiết là phải đẩy nhanh quá trình nhân giống lúa và trồng các giống mới có-chất lượng cao, năng suất cao- và đa-kháng bệnh mới nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng dân số trong tương lai. Công nghệ nông nghiệp môi trường được kiểm soát, đặc trưng bởi việc kiểm soát ánh sáng và nhiệt độ chính xác, mang đến một hướng đi mới cho nhân giống cây trồng. Nguồn sáng LED, do quang phổ có thể điều chỉnh, hiệu quả sử dụng năng lượng và các đặc tính khác, cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong các nhà máy sản xuất thực vật. Việc sử dụng môi trường ánh sáng nhân tạo LED để nhân giống lúa có thể tránh được những bất ổn của khí hậu tự nhiên một cách hiệu quả, cho phép canh tác liên tục quanh năm{8}}và nhân giống nhiều thế hệ mỗi năm, do đó rút ngắn đáng kể chu kỳ nhân giống và cải thiện hiệu quả nhân giống cũng như hiệu quả di truyền.
Các câu hỏi cốt lõi là: Có cần chiếu sáng bổ sung dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên không? Quang phổ ánh sáng nào là phù hợp nhất?
Chất lượng ánh sáng là yếu tố môi trường quan trọng điều chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Tỷ lệ chất lượng ánh sáng khác nhau có thể ảnh hưởng cụ thể đến hình thái cây trồng và chuyển hóa sinh lý, thúc đẩy cả tăng trưởng sinh dưỡng và sinh sản. Ở cây cảnh, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ánh sáng xanh lam LED có lợi nhất cho sự tăng trưởng chiều cao của cây khoai môn và tích lũy anthocyanin, trong khi ánh sáng tổng hợp màu đỏ-xanh dương-trắng-xanh lục (1:1:1:1) có thể làm tăng đáng kể diện tích lá và hàm lượng anthocyanin trong lá. Trong nuôi cấy mô Dendrobium, các tổ hợp ánh sáng xanh{10}}xanh{11}}màu đỏ cụ thể có thể thúc đẩy một cách hiệu quả sự phát triển và ra rễ của cây con vô tính cũng như tăng tỷ lệ cây con sơ cấp. Nghiên cứu về nuôi cấy mô Anthurium xác nhận rằng nhu cầu về chất lượng ánh sáng tùy thuộc vào từng giai đoạn: ánh sáng đỏ phù hợp nhất cho quá trình tạo mô sẹo, tỷ lệ đỏ{14}}xanh là 3:1 có lợi cho quá trình nuôi cấy tăng sinh và tỷ lệ đỏ{17}}xanh là 4:1 phù hợp hơn cho quá trình phân biệt chồi và sự phát triển của cây con. Ở cây trồng, chất lượng ánh sáng cũng có ảnh hưởng đáng kể. Ánh sáng xanh có thể thúc đẩy sự phát triển của rễ lúa mạch và tích lũy sinh khối, trong khi ánh sáng kết hợp{22}màu đỏ xanh lam có thể cân bằng mức tăng sinh khối và cân bằng sự phát triển của thực vật.
Ở cây lúa, ánh sáng đỏ có thể thúc đẩy sự nở ra của lá và tích lũy chất khô, trong khi ánh sáng xanh giúp tăng chiều rộng gốc thân và chỉ số sức sống của cây con. So với ánh sáng mặt trời tự nhiên, tỷ lệ phổ ánh sáng LED trong nhà máy sản xuất thực vật cho thấy tác dụng thúc đẩy tăng trưởng đáng kể-trong cả giai đoạn dinh dưỡng cơ bản và giai đoạn nhạy cảm với ánh sáng-của lúa. Có sự khác biệt đáng kể giữa các phương pháp xử lý tỷ lệ quang phổ ánh sáng khác nhau. Tỷ lệ ánh sáng đỏ cao, vừa thúc đẩy chiều cao cây và chiều dài lá, vừa làm tăng nguy cơ đổ ngã; tỷ lệ ánh sáng xanh cao ức chế đáng kể sự phát triển sinh dưỡng như chiều cao cây và đẻ nhánh. Hơn nữa, nghiên cứu đã xác định sự kết hợp xử lý quang phổ ánh sáng mang lại sự giảm thiểu lớn nhất trong giai đoạn tăng trưởng. Tuy nhiên, phân tích thành phần chính cho thấy sự kết hợp này đạt được điểm năng suất tổng thể cao nhất ở cả hai giống lúa japonica và indica, đồng thời rút ngắn toàn bộ thời gian sinh trưởng của lúa trong khi đạt được sự cải thiện năng suất tổng hợp. Xem xét các yếu tố như khả năng ứng dụng giống, thời gian sinh trưởng, năng suất hạt giống và mức tiêu thụ năng lượng, tỷ lệ phổ ánh sáng có thể đóng vai trò là giải pháp môi trường ánh sáng chung để nhân giống lúa nhanh trong các nhà máy trồng cây LED.
