Quang hợp có được hỗ trợ bởiĐèn LED?
Nguồn ánh sáng tự nhiên đã hỗ trợ thảm thực vật trên cạn trong hàng tỷ năm, ánh sáng mặt trời, thường có liên quan đến quá trình quang hợp, quá trình thực vật biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học để thúc đẩy sự phát triển. Nhưng khi các thành phố phát triển, việc làm vườn trong nhà trở nên phổ biến hơn và các phương pháp canh tác chuyển sang môi trường được kiểm soát (như trang trại thẳng đứng), vấn đề được đặt ra: Các nguồn ánh sáng nhân tạo như đèn LED có thể thúc đẩy quá trình quang hợp không? Có, không còn nghi ngờ gì nữa, tuy nhiên, hiệu quả phụ thuộc vào việc biết cách thực vật sử dụng ánh sáng, đặc tính của đèn LED và điều chỉnh điều kiện ánh sáng tỉ mỉ. Để nghiên cứu vấn đề này, trước tiên chúng ta phải phân tích các nguyên tắc cơ bản của quá trình quang hợp, sau đó xem đèn LED phù hợp với nhu cầu ánh sáng của thực vật như thế nào, sau đó thảo luận về các vấn đề và ứng dụng thực tế.
Khả năng thực vật sử dụng các sắc tố như carotenoid, diệp lục a và diệp lục b để hấp thụ các bước sóng ánh sáng cụ thể là thành phần cơ bản của quá trình quang hợp. Sắc tố chính, diệp lục a, có hiệu quả nhất trong việc hấp thụ ánh sáng ở hai dải bước sóng: quang phổ đỏ (600–700 nm) và quang phổ xanh lam (400–500 nm). Carotenoid hấp thụ ánh sáng xanh-màu xanh lam và bảo vệ cây khỏi tác hại của ánh sáng, trong khi chất diệp lục b tăng cường điều này bằng cách hấp thụ thêm một chút ánh sáng xanh lam và một ít ánh sáng màu cam. Lý do mắt người thấy lá có màu xanh là vì thực vật tiêu thụ rất ít ánh sáng xanh (500–600 nm), phần lớn ánh sáng bị phản xạ. Mặc dù toàn bộ quang phổ ánh sáng khả kiến được cung cấp bởi ánh sáng mặt trời, thực vật chỉ sử dụng các phần màu xanh lam và đỏ, được gọi là phạm vi “bức xạ hoạt động quang hợp” (PAR). Nhận thức quan trọng này rất cần thiết đối với công nghệ LED: ngay cả khi không tái tạo toàn bộ quang phổ của mặt trời, đèn LED vẫn có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp nếu chúng có thể phát ra ánh sáng ở vùng PAR đỏ và xanh lam.
đèn LEDđặc biệt{0}}thích hợp cho quá trình quang hợp vì khả năng đặc biệt của chúng nhắm vào các bước sóng cụ thể. Đèn LED có thể được thiết kế để phát ra các dải ánh sáng hẹp chính xác trong phạm vi màu xanh lam và đỏ, trái ngược với đèn huỳnh quang (phát ra một số ánh sáng PAR nhưng cũng có ánh sáng xanh lục và vàng không cần thiết) hoặc bóng đèn sợi đốt (phát ra-ánh sáng quang phổ rộng nhưng mất phần lớn năng lượng dưới dạng nhiệt). Ví dụ:-đèn LED màu xanh lam hiệu suất cao (sử dụng chất bán dẫn InGaN, như đã đề cập trước đó), phát ra ánh sáng ở bước sóng 450–470 nm, bước sóng dễ dàng được hấp thụ bởi diệp lục a và b. Ở bước sóng 660–670 nm, cũng là một phạm vi hấp thụ cực đại khác của diệp lục a, đèn LED màu đỏ, thường được cấu tạo từ nhôm gallium arsenide (AlGaAs) hoặc gallium arsenide phosphide (GaAsP), phát ra ánh sáng. Người trồng có thể tạo ra phổ ánh sáng "tùy chỉnh" đáp ứng yêu cầu quang hợp của cây trồng bằng cách kết hợp đèn LED màu xanh lam và màu đỏ theo một tỷ lệ nhất định, thường là 1:3 đến 1:5 xanh lam{15}}đến{16}}đỏ, tùy thuộc vào giống cây trồng. Đèn LED tiết kiệm năng lượng hơn tới 80%{19}}so với bóng đèn sợi đốt. Đây là một lợi ích to lớn cho hoạt động canh tác trong nhà, nơi chi phí chiếu sáng là chi phí chính. Cách tiếp cận tập trung này không chỉ đảm bảo cây trồng nhận được ánh sáng cần thiết mà còn giảm thiểu lãng phí năng lượng.
Khả năng của đèn LED thúc đẩy quá trình quang hợp-và trong một số trường hợp nhất định, vượt qua ánh sáng mặt trời tự nhiên-đã được các nghiên cứu khoa học xác minh một cách nhất quán. Một nghiên cứu năm 2018 so sánh sự phát triển của rau diếp dưới màu đỏ-xanhđèn LEDvới ánh sáng mặt trời đã được xuất bản trên Scientia Horticulturae. Theo các phát hiện, rau diếp được trồng bằng đèn LED có sinh khối (tổng trọng lượng cây) cao hơn 20% và có nhiều chất chống oxy hóa hơn rau diếp được trồng dưới ánh nắng mặt trời. Điều này là do đèn LED cung cấp khả năng kiểm soát chính xác quang phổ, thời lượng và cường độ ánh sáng-tất cả đều khác nhau trong cài đặt tự nhiên. Ví dụ, quá trình quang hợp bị chậm lại vào những ngày nhiều mây khi cường độ ánh sáng mặt trời giảm. Người trồng có thể sử dụng đèn LED để duy trì mức ánh sáng không đổi (được đo bằng micromol trên mét vuông mỗi giây, hoặc μmol/m2/s), lý tưởng cho giai đoạn phát triển của cây. “Quang kỳ” hay số giờ ánh sáng mỗi ngày cũng có thể được thay đổi. Ví dụ, các loại rau lá xanh như rau bina cần 12 đến 16 giờ ánh sáng để phát triển, trong khi các loại cây có hoa như cà chua cần chu kỳ sáng ngắn hơn để bắt đầu nở hoa. Trong các trang trại thẳng đứng hoặc trồng lều, đèn LED tối đa hóa khả năng hấp thụ ánh sáng và hiệu quả không gian bằng cách tạo ra ít nhiệt hơn các nguồn sáng khác, cho phép chúng được đặt gần cây hơn mà không làm cháy lá.
Bởi vì đèn LED có thể điều chỉnh được nên chúng có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu ánh sáng khác nhau của các loài thực vật khác nhau. Vì sự tăng trưởng của chúng tập trung vào sự phát triển của tán lá nên các loại rau lá (rau diếp, cải xoăn và rau bina) cần ánh sáng xanh và đỏ hơn mọi thứ khác. Việc bố trí đèn LED xanh-màu đỏ đơn giản là đủ và có giá hợp lý cho những loại cây này. Tuy nhiên, việc thêm một lượng nhỏ ánh sáng xanh lục hoặc đỏ xa (700–800 nm) vào ánh sáng có thể giúp cây nở hoa và kết trái, chẳng hạn như cà chua, ớt và hoa hồng. Ví dụ:-ánh sáng đỏ xa hỗ trợ kiểm soát "quá trình quang hình" hoặc cách thực vật phản ứng với ánh sáng bằng cách phát triển những thứ như chiều dài thân và tỷ lệ bắt đầu ra hoa. 10%% ánh sáng đỏ{10}}xa được thêm vào phổ đèn LED màu xanh lam-màu đỏ giúp tăng năng suất quả cà chua lên 15% bằng cách khuyến khích sự hình thành hoa, theo một nghiên cứu năm 2020 được công bố trên tạp chí Sinh lý học thực vật. Đèn LED có thể hỗ trợ ngay cả những loài cây ưa ánh sáng yếu, chẳng hạn như cây trồng trong nhà thông thường như ổ gà hoặc cây rắn, có thể tồn tại trong những không gian không có ánh nắng tự nhiên nhờ đèn LED-màu xanh lam{18}}cường độ thấp có thể cung cấp đủ cải cách hành chính để giữ cho chúng khỏe mạnh. Nhờ khả năng thích ứng, đèn LED không chỉ hoàn hảo cho canh tác công nghiệp mà còn phù hợp cho những người làm vườn tại nhà muốn trồng cây trong nhà hoặc thảo dược quanh năm.
Mặc dù đèn LED có khả năng quang hợp khá tốt nhưng vẫn có một số điều cần lưu ý để tận dụng tối đa chúng. Thứ nhất, cường độ ánh sáng phải phù hợp với nhu cầu của cây. Ví dụ, cây trưởng thành có thể cần 400–600 μmol/m2/s để tăng trưởng tối đa, trong khi cây con cần cường độ thấp hơn (100–200 μmol/m2/s) để ngăn ngừa căng thẳng. Khi cây già đi, nông dân có thể thay đổi cường độ bằng cách sử dụng đèn LED có khả năng điều chỉnh độ sáng. Yếu tố quan trọng thứ hai là tỷ lệ quang phổ: quá nhiều ánh sáng đỏ có thể khiến cây yếu ớt, gầy gò, trong khi quá nhiều ánh sáng xanh sẽ cản trở sự phát triển (lá mỏng, thân ngắn). Điều quan trọng là phải kiểm tra nhiều tỷ lệ khác nhau cho từng loài, chẳng hạn như 1:4 xanh{11}}đến{12}}đỏ đối với rau diếp và 1:3 đối với cà chua. Thứ ba, đèn LED công suất cao-cao{17}}quản lý nhiệt, được sử dụng trong các trang trại thương mại, tuy nhiên có thể tạo ra nhiệt làm ảnh hưởng đến nhiệt độ nhà máy và tuổi thọ của đèn LED, mặc dù thực tế là đèn LED tỏa ra ít nhiệt hơn so với bóng đèn truyền thống. Đèn LED có thể tránh quá nhiệt bằng cách thêm quạt hoặc tản nhiệt. Cuối cùng, mặc dù chi phí năng lượng thấp hơn so với chi phí sử dụng đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang nhưng chúng vẫn có thể tăng lên đối với{20}các doanh nghiệp quy mô lớn. Bạn có thể giảm-chi phí dài hạn bằng cách chọn-đèn LED hiệu suất cao, được đo bằng lumen trên watt (lm/W) hoặc PAR trên watt (μmol/J).
Sự phát triển của nông nghiệp trong nhà và canh tác thẳng đứng đã là bằng chứng về tác dụng thực tế của quá trình quang hợp-được hỗ trợ bằng đèn LED. hàng ngànđèn LED màu đỏ{0}}màu xanh lamđược các doanh nghiệp như Plenty và AeroFarms sử dụng để trồng rau xanh ở các thành phố, tiêu thụ ít nước hơn 95% so với canh tác thông thường và cho năng suất-cây trồng quanh năm. Đèn LED giúp sản xuất thực phẩm tại địa phương ở những khu vực có nhiệt độ khắc nghiệt, như Bắc Cực, nơi ánh nắng mặt trời thưa thớt trong nhiều tháng, làm giảm nhu cầu nhập khẩu rau quả. Các nghiên cứu của NASA nhằm tạo ra hệ thống thực phẩm cho du hành vũ trụ kéo dài (chẳng hạn như hành trình tới sao Hỏa) cũng sử dụng đèn LED để trồng cây trong điều kiện được kiểm soát. Ở quy mô nhỏ hơn, những người trồng rau tại nhà biến những khu vực u ám thành những khu vườn trĩu quả bằng cách sử dụng đèn LED trồng rau để trồng rau, thảo mộc và rau xanh trong tầng hầm hoặc căn hộ. Những ứng dụng này cho thấy đèn LED là một công nghệ mang tính cách mạng giúp mở rộng phạm vi địa điểm và phương pháp trồng cây, ngoài ra còn có thể thay thế thực tế cho ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp.
Tóm lại,đèn LEDchắc chắn có thể hỗ trợ quá trình quang hợp và chúng có thể thực hiện điều đó hiệu quả, chính xác và linh hoạt hơn nhiều nguồn sáng thông thường. Đèn LED cung cấp cho cây ánh sáng chính xác mà chúng cần cho quá trình quang hợp bằng cách phát ra các bước sóng nhất định trong phạm vi PAR màu đỏ và xanh lam. Người trồng cũng có thể sửa đổi quang phổ, cường độ và thời lượng ánh sáng để phù hợp với các loài thực vật và giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Theo các nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tế (như vườn nhà và trang trại thẳng đứng), đèn LED có thể làm tăng sự phát triển, năng suất và chất lượng của cây trồng. Mặc dù có những yếu tố cần tính đến, chẳng hạn như kiểm soát nhiệt và tối đa hóa cường độ ánh sáng, nhưng những yếu tố này có thể được giải quyết dễ dàng bằng thiết kế cẩn thận. Đóng góp của công nghệ LED cho quá trình quang hợp sẽ chỉ tăng lên khi nó phát triển hơn nữa (về chi phí, hiệu quả và điều chỉnh quang phổ), mở ra cánh cửa cho nền nông nghiệp bền vững, năng suất và dễ tiếp cận hơn trong tương lai.
Câu hỏi thường gặp
Q1. Làm thế nào tôi có thể lấy mẫu này?
A1: Xin chào, việc này thật dễ dàng. Cho tôi địa chỉ của bạn và cho tôi biết bạn cần mặt hàng nào; chúng tôi sẽ sắp xếp để gửi nó cho bạn bằng DHL hoặc FedEx.
Câu 2: Chất lượng của bạn thế nào?
A2: Tất cả các nguyên liệu thô có chất lượng hàng đầu để đảm bảo độ sáng cao và đủ độ sáng.
Câu 3: Còn về thời gian dẫn đầu thì sao?
A3: Mẫu cần 3-5 ngày, thời gian sản xuất hàng loạt cần 25-40 ngày sau khi nhận được tiền đặt cọc
Công ty TNHH Công nghệ chiếu sáng Benwei Thâm Quyến
Điện thoại: +86 0755 27186329
Điện thoại di động(+86)18673599565
Whatsapp :19113306783
E-mail:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Web:www.benweilight.com
