Yazarlar: Yamin Li ve Houcheng Liu, vb., Güney Çin Tarım Üniversitesi Bahçe Bitkileri Fakültesi

Makale Kaynağı: Sera Bahçeciliği

Tesis tipi bahçecilik tesisleri başlıca plastik seralar, güneş enerjili seralar, çok bölmeli seralar ve bitki fabrikalarını içerir. Tesis binaları doğal ışık kaynaklarını bir ölçüde engellediği için, iç mekan aydınlatması yetersiz kalır ve bu da ürün verimini ve kalitesini düşürür. Bu nedenle, ek aydınlatma, tesisin yüksek kaliteli ve yüksek verimli ürünleri için vazgeçilmez bir rol oynar, ancak aynı zamanda tesisin enerji tüketiminin ve işletme maliyetlerinin artmasında da önemli bir faktör haline gelmiştir.

Uzun zamandır, sera yetiştiriciliği alanında kullanılan yapay ışık kaynakları başlıca yüksek basınçlı sodyum lamba, floresan lamba, metal halojen lamba, akkor lamba vb. içeriyordu. Bunların en belirgin dezavantajları yüksek ısı üretimi, yüksek enerji tüketimi ve yüksek işletme maliyetidir. Yeni nesil ışık yayan diyotların (LED) geliştirilmesi, sera yetiştiriciliği alanında düşük enerjili yapay ışık kaynaklarının kullanılmasını mümkün kılmıştır. LED'ler yüksek fotoelektrik dönüşüm verimliliği, doğru akım gücü, küçük hacim, uzun ömür, düşük enerji tüketimi, sabit dalga boyu, düşük termal radyasyon ve çevre koruma avantajlarına sahiptir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan yüksek basınçlı sodyum lamba ve floresan lamba ile karşılaştırıldığında, LED'ler sadece bitki büyümesinin ihtiyaçlarına göre ışık miktarını ve kalitesini (çeşitli bant ışıklarının oranını) ayarlamakla kalmaz, aynı zamanda soğuk ışığı sayesinde bitkileri yakın mesafeden de aydınlatabilir. Böylece, yetiştirme katmanlarının sayısı ve alan kullanım oranı iyileştirilebilir ve geleneksel ışık kaynaklarının yerini alamayan enerji tasarrufu, çevre koruma ve alan verimli kullanım fonksiyonları gerçekleştirilebilir.

Bu avantajlara dayanarak, LED'ler tesis bahçe aydınlatmasında, kontrollü ortam temel araştırmalarında, bitki doku kültüründe, bitki fabrikası fide yetiştiriciliğinde ve uzay ekosisteminde başarıyla kullanılmaktadır. Son yıllarda, LED bitki yetiştirme aydınlatmasının performansı artmakta, fiyatı düşmekte ve belirli dalga boylarına sahip her türlü ürün kademeli olarak geliştirilmektedir; bu nedenle tarım ve biyoloji alanındaki uygulamaları daha da genişleyecektir.

Bu makale, tesis bahçeciliği alanında LED'in araştırma durumunu özetlemekte, LED ek aydınlatmanın ışık biyolojisi temelinde uygulanmasına, LED yetiştirme lambalarının bitki ışık oluşumu, besin kalitesi ve yaşlanmayı geciktirme etkisine, ışık formülünün oluşturulmasına ve uygulanmasına odaklanmakta ve LED ek aydınlatma teknolojisinin mevcut sorunları ve gelecek beklentilerini analiz etmektedir.

LED ek aydınlatmanın bahçe bitkilerinin büyümesi üzerindeki etkisi

Işığın bitki büyüme ve gelişimi üzerindeki düzenleyici etkileri arasında tohum çimlenmesi, gövde uzaması, yaprak ve kök gelişimi, fototropizm, klorofil sentezi ve ayrışması ile çiçeklenmenin uyarılması yer almaktadır. Tesis içindeki aydınlatma ortamı unsurları arasında ışık yoğunluğu, ışık döngüsü ve spektral dağılım bulunmaktadır. Bu unsurlar, hava koşullarından bağımsız olarak yapay ışık takviyesi ile ayarlanabilir.

Şu anda bitkilerde en az üç tip fotoreseptör bulunmaktadır: fitokrom (kırmızı ışığı ve uzak kırmızı ışığı emer), kriptokrom (mavi ışığı ve yakın ultraviyole ışığı emer) ve UV-A ile UV-B. Bitkilerin belirli dalga boylu ışık kaynaklarıyla ışınlanması, bitkilerin fotosentetik verimliliğini artırabilir, ışıkla morfojenezini hızlandırabilir ve bitkilerin büyüme ve gelişimini destekleyebilir. Bitki fotosentezinde kırmızı turuncu ışık (610 ~ 720 nm) ve mavi mor ışık (400 ~ 510 nm) kullanılmıştır. LED teknolojisi kullanılarak, klorofilin en güçlü emilim bandına paralel olarak monokromatik ışık (örneğin 660 nm tepe noktasına sahip kırmızı ışık, 450 nm tepe noktasına sahip mavi ışık vb.) yayılabilir ve spektral alan genişliği yalnızca ± 20 nm'dir.

Şu anda kırmızı-turuncu ışığın bitki gelişimini önemli ölçüde hızlandıracağına, kuru madde birikimini, soğan, yumru, yaprak soğanı ve diğer bitki organlarının oluşumunu teşvik edeceğine, bitkilerin daha erken çiçek açmasına ve meyve vermesine neden olacağına ve bitki renginin iyileştirilmesinde öncü rol oynayacağına inanılmaktadır; Mavi ve mor ışık, bitki yapraklarının fototropizmini kontrol edebilir, stomaların açılmasını ve kloroplast hareketini teşvik edebilir, gövde uzamasını engelleyebilir, bitkinin uzamasını önleyebilir, bitkinin çiçeklenmesini geciktirebilir ve vejetatif organların büyümesini teşvik edebilir; kırmızı ve mavi LED'lerin kombinasyonu, iki rengin tek başına yetersiz ışığını telafi edebilir ve temelde bitki fotosentezi ve morfolojisiyle tutarlı bir spektral emilim tepe noktası oluşturabilir. Işık enerjisi kullanım oranı %80 ila %90'a ulaşabilir ve enerji tasarrufu etkisi önemli ölçüdedir.

Tesis bahçeciliğinde LED ek aydınlatma ile donatılması, üretimde çok önemli bir artış sağlayabilir. Çalışmalar, 12 saat (8:00-20:00) boyunca 300 μmol/(m²·s) LED şerit ve LED tüplerin ek aydınlatması altında, kiraz domateslerin meyve sayısının, toplam verimin ve her bir kiraz domatesin ağırlığının önemli ölçüde arttığını göstermiştir. LED şerit ek aydınlatması sırasıyla %42,67, %66,89 ve %16,97 oranında artış sağlarken, LED tüp ek aydınlatması sırasıyla %48,91, %94,86 ve %30,86 oranında artış sağlamıştır. Tüm büyüme dönemi boyunca LED yetiştirme aydınlatma armatürünün LED ek aydınlatması [kırmızı ve mavi ışık oranı 3:2 ve ışık yoğunluğu 300 μmol/(m²·s)], chiehwa ve patlıcanın tek meyve kalitesini ve birim alan başına verimini önemli ölçüde artırabilir. Çikuquan verimi %5,3 ve %15,6, patlıcan verimi ise %7,6 ve %7,8 oranında artmıştır. LED ışığının kalitesi, yoğunluğu ve tüm büyüme dönemi boyunca süresi sayesinde bitki büyüme döngüsü kısaltılabilir, tarımsal ürünlerin ticari verimi, besin kalitesi ve morfolojik değeri iyileştirilebilir ve tesis bahçe bitkilerinin yüksek verimli, enerji tasarruflu ve akıllı üretimi gerçekleştirilebilir.

Sebze fidelerinin yetiştirilmesinde LED ek aydınlatma uygulaması

LED ışık kaynağı ile bitki morfolojisinin, büyümesinin ve gelişiminin düzenlenmesi, sera yetiştiriciliği alanında önemli bir teknolojidir. Yüksek bitkiler, fitokrom, kriptokrom ve fotoreseptör gibi fotoreseptör sistemleri aracılığıyla ışık sinyallerini algılayabilir ve alabilir ve bitki dokularını ve organlarını düzenlemek için hücre içi haberciler aracılığıyla morfolojik değişiklikler gerçekleştirebilirler. Fotomorfogenez, bitkilerin hücre farklılaşmasını, yapısal ve fonksiyonel değişiklikleri, doku ve organ oluşumunu kontrol etmek için ışığa bağımlı olmaları anlamına gelir; bu, bazı tohumların çimlenmesi üzerindeki etkiyi, apikal dominansın teşvikini, yan tomurcuk büyümesinin inhibisyonunu, gövde uzamasını ve tropizmi içerir.

Sebze fidelerinin yetiştirilmesi, endüstriyel tarımın önemli bir parçasıdır. Sürekli yağışlı hava, tesiste yetersiz ışığa neden olur ve fideler uzamaya eğilimlidir; bu da sebzelerin büyümesini, çiçek tomurcuğu farklılaşmasını ve meyve gelişimini etkiler ve nihayetinde verim ve kalitelerini olumsuz yönde etkiler. Üretimde, fidelerin büyümesini düzenlemek için gibberellin, oksin, paklobutrazol ve klormekuat gibi bazı bitki büyüme düzenleyicileri kullanılır. Bununla birlikte, bitki büyüme düzenleyicilerinin akılcı olmayan kullanımı, sebzelerin ve tesislerin çevresini kolayca kirletebilir ve insan sağlığı için olumsuz sonuçlar doğurabilir.

LED ek ışık, ek ışığın birçok benzersiz avantajına sahiptir ve fidelerin yetiştirilmesinde LED ek ışık kullanımı uygulanabilir bir yöntemdir. Düşük ışık koşullarında [0~35 μmol/(m²·s)] gerçekleştirilen LED ek ışık [25±5 μmol/(m²·s)] deneyinde, yeşil ışığın salatalık fidelerinin uzamasını ve büyümesini teşvik ettiği bulunmuştur. Kırmızı ışık ve mavi ışık ise fide büyümesini engellemektedir. Doğal zayıf ışıkla karşılaştırıldığında, kırmızı ve mavi ışıkla desteklenen fidelerin güçlü fide indeksi sırasıyla %151,26 ve %237,98 artmıştır. Monokromatik ışık kalitesiyle karşılaştırıldığında, bileşik ışık ek ışık uygulaması altında kırmızı ve mavi bileşenleri içeren güçlü fidelerin indeksi %304,46 artmıştır.

Salatalık fidelerine kırmızı ışık eklemek, gerçek yaprak sayısını, yaprak alanını, bitki boyunu, gövde çapını, kuru ve taze kalitesini, güçlü fide indeksini, kök canlılığını, SOD aktivitesini ve çözünür protein içeriğini artırabilir. UV-B takviyesi, salatalık fidelerinin yapraklarındaki klorofil a, klorofil b ve karotenoid içeriğini artırabilir. Doğal ışıkla karşılaştırıldığında, kırmızı ve mavi LED ışık takviyesi, domates fidelerinin yaprak alanını, kuru madde kalitesini ve güçlü fide indeksini önemli ölçüde artırabilir. LED kırmızı ve yeşil ışık takviyesi, domates fidelerinin boyunu ve gövde kalınlığını önemli ölçüde artırır. LED yeşil ışık takviyesi uygulaması, salatalık ve domates fidelerinin biyokütlesini önemli ölçüde artırabilir ve fidelerin taze ve kuru ağırlığı, yeşil ışık takviyesi yoğunluğunun artmasıyla artarken, domates fidelerinin kalın gövdesi ve güçlü fide indeksi de yeşil ışık takviyesine paralel olarak artar. LED kırmızı ve mavi ışığın kombinasyonu, patlıcanın gövde kalınlığını, yaprak alanını, bitkinin kuru ağırlığını, kök-gövde oranını ve güçlü fide indeksini artırabilir. Beyaz ışıkla karşılaştırıldığında, LED kırmızı ışık lahana fidelerinin biyokütlesini artırabilir ve lahana fidelerinin uzama büyümesini ve yaprak genişlemesini teşvik edebilir. LED mavi ışık, lahana fidelerinin kalın büyümesini, kuru madde birikimini ve güçlü fide indeksini teşvik eder ve lahana fidelerinin bodur kalmasına neden olur. Yukarıdaki sonuçlar, ışık düzenleme teknolojisiyle yetiştirilen sebze fidelerinin avantajlarının çok belirgin olduğunu göstermektedir.

LED ek aydınlatmanın meyve ve sebzelerin besin kalitesi üzerindeki etkisi

Meyve ve sebzelerde bulunan protein, şeker, organik asit ve vitaminler, insan sağlığı için faydalı besin maddeleridir. Işık kalitesi, vitamin sentezi ve ayrıştırıcı enzimlerin aktivitesini düzenleyerek bitkilerdeki vitamin içeriğini etkileyebilir ve bahçe bitkilerinde protein metabolizmasını ve karbonhidrat birikimini düzenleyebilir. Kırmızı ışık karbonhidrat birikimini teşvik ederken, mavi ışık uygulaması protein oluşumuna faydalıdır; kırmızı ve mavi ışığın kombinasyonu ise bitkilerin besin kalitesini tek renkli ışığa göre önemli ölçüde artırabilir.

Kırmızı veya mavi LED ışık eklenmesi maruldaki nitrat içeriğini azaltabilir, mavi veya yeşil LED ışık eklenmesi marulda çözünür şeker birikimini artırabilir ve kızılötesi LED ışık eklenmesi marulda C vitamini birikimine katkıda bulunur. Sonuçlar, mavi ışık takviyesinin domatesin C vitamini içeriğini ve çözünür protein içeriğini iyileştirebileceğini; kırmızı ışık ve kırmızı-mavi kombine ışığın domates meyvesinin şeker ve asit içeriğini artırabileceğini ve şeker/asit oranının kırmızı-mavi kombine ışık altında en yüksek olduğunu; kırmızı-mavi kombine ışığın salatalık meyvesinin C vitamini içeriğini iyileştirebileceğini göstermiştir.

Meyve ve sebzelerde bulunan fenoller, flavonoidler, antosiyaninler ve diğer maddeler, meyve ve sebzelerin rengi, tadı ve ticari değeri üzerinde önemli bir etkiye sahip olmanın yanı sıra, doğal antioksidan aktiviteye de sahiptir ve insan vücudundaki serbest radikalleri etkili bir şekilde engelleyebilir veya ortadan kaldırabilir.

LED mavi ışık takviyesi, patlıcan kabuğunun antosiyanin içeriğini %73,6 oranında önemli ölçüde artırabilirken, LED kırmızı ışık ve kırmızı-mavi ışığın kombinasyonu flavonoid ve toplam fenol içeriğini artırabilir. Mavi ışık, domates meyvelerinde likopen, flavonoid ve antosiyanin birikimini teşvik edebilir. Kırmızı ve mavi ışığın kombinasyonu, antosiyanin üretimini belirli ölçüde teşvik ederken, flavonoid sentezini engeller. Beyaz ışık uygulamasına kıyasla, kırmızı ışık uygulaması marul filizlerinin antosiyanin içeriğini önemli ölçüde artırabilirken, mavi ışık uygulaması en düşük antosiyanin içeriğine sahiptir. Yeşil yapraklı, mor yapraklı ve kırmızı yapraklı marulun toplam fenol içeriği, beyaz ışık, kırmızı-mavi kombinasyon ışığı ve mavi ışık uygulaması altında daha yüksek, kırmızı ışık uygulaması altında ise en düşüktür. LED ultraviyole ışık veya turuncu ışık takviyesi, marul yapraklarındaki fenolik bileşiklerin içeriğini artırabilirken, yeşil ışık takviyesi antosiyanin içeriğini artırabilir. Bu nedenle, LED bitki yetiştirme lambalarının kullanımı, tesis ortamında yetiştirilen meyve ve sebzelerin besin kalitesini düzenlemenin etkili bir yoludur.

LED ek aydınlatmanın bitkilerin yaşlanmasını geciktirme üzerindeki etkisi

Bitki yaşlanması sırasında klorofil bozulması, hızlı protein kaybı ve RNA hidrolizi esas olarak yaprak yaşlanması olarak kendini gösterir. Kloroplastlar, özellikle ışık kalitesinden etkilenen dış ışık ortamındaki değişikliklere karşı çok hassastır. Kırmızı ışık, mavi ışık ve kırmızı-mavi kombinasyonlu ışık kloroplast morfojenezine elverişlidir; mavi ışık kloroplastlarda nişasta tanelerinin birikmesine elverişlidir ve kırmızı ışık ile uzak kırmızı ışık kloroplast gelişimini olumsuz etkiler. Mavi ışık ve kırmızı-mavi ışık kombinasyonu salatalık fidelerinin yapraklarında klorofil sentezini teşvik edebilir ve kırmızı-mavi ışık kombinasyonu da daha sonraki aşamada yaprak klorofil içeriğinin azalmasını geciktirebilir. Bu etki, kırmızı ışık oranının azalması ve mavi ışık oranının artmasıyla daha belirgin hale gelir. LED kırmızı ve mavi kombinasyonlu ışık uygulaması altındaki salatalık fidelerinin yapraklarındaki klorofil içeriği, floresan ışık kontrolü ve tek renkli kırmızı ve mavi ışık uygulamalarına göre önemli ölçüde daha yüksektir. LED mavi ışık, Wutacai ve yeşil sarımsak fidelerinin klorofil a/b değerini önemli ölçüde artırabilir.

Yaşlanma sürecinde sitokininler (CTK), oksin (IAA), absisik asit (ABA) içeriğinde ve çeşitli enzim aktivitelerinde değişiklikler meydana gelir. Bitki hormonlarının içeriği ışık ortamından kolayca etkilenir. Farklı ışık kaliteleri bitki hormonları üzerinde farklı düzenleyici etkilere sahiptir ve ışık sinyal iletim yolunun ilk adımları sitokininleri içerir.

CTK, yaprak hücrelerinin genişlemesini teşvik eder, yaprak fotosentezini artırırken ribonükleaz, deoksiribonükleaz ve proteaz aktivitelerini inhibe eder ve nükleik asitlerin, proteinlerin ve klorofilin parçalanmasını geciktirir; böylece yaprak yaşlanmasını önemli ölçüde geciktirebilir. Işık ve CTK aracılı gelişimsel düzenleme arasında bir etkileşim vardır ve ışık, endojen sitokinin seviyelerinin artışını uyarabilir. Bitki dokuları yaşlanma durumundayken, endojen sitokinin içerikleri azalır.

IAA esas olarak güçlü büyüme gösteren bölgelerde yoğunlaşmıştır ve yaşlanan doku veya organlarda çok az miktarda bulunur. Mor ışık, indol asetik asit oksidaz aktivitesini artırabilir ve düşük IAA seviyeleri bitkilerin uzamasını ve büyümesini engelleyebilir.

ABA esas olarak yaşlanan yaprak dokularında, olgun meyvelerde, tohumlarda, gövdelerde, köklerde ve diğer kısımlarda oluşur. Kırmızı ve mavi ışığın birleşimi altında salatalık ve lahananın ABA içeriği, beyaz ışık ve mavi ışık altındakilere göre daha düşüktür.

Peroksidaz (POD), süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX) ve katalaz (CAT), bitkilerde ışıkla ilişkili daha önemli koruyucu enzimlerdir. Bitkiler yaşlandıkça, bu enzimlerin aktiviteleri hızla azalır.

Farklı ışık kaliteleri, bitki antioksidan enzim aktiviteleri üzerinde önemli etkilere sahiptir. 9 günlük kırmızı ışık uygulamasından sonra, kolza fidelerinin APX aktivitesi önemli ölçüde artarken, POD aktivitesi azaldı. 15 günlük kırmızı ve mavi ışık uygulamasından sonra domatesin POD aktivitesi, beyaz ışığa göre sırasıyla %20,9 ve %11,7 daha yüksekti. 20 günlük yeşil ışık uygulamasından sonra domatesin POD aktivitesi en düşük seviyedeydi ve beyaz ışığın sadece %55,4'ü kadardı. 4 saatlik mavi ışık takviyesi, fide aşamasındaki salatalık yapraklarında çözünür protein içeriğini, POD, SOD, APX ve CAT enzim aktivitelerini önemli ölçüde artırabilir. Ayrıca, SOD ve APX aktiviteleri ışık süresinin uzamasıyla kademeli olarak azalır. Mavi ve kırmızı ışık altında SOD ve APX aktivitesi yavaşça azalır, ancak her zaman beyaz ışığa göre daha yüksektir. Kırmızı ışıkla ışınlama, domates yapraklarının peroksidaz ve IAA peroksidaz aktivitelerini ve patlıcan yapraklarının IAA peroksidaz aktivitesini önemli ölçüde azaltırken, patlıcan yapraklarının peroksidaz aktivitesini önemli ölçüde artırmıştır. Bu nedenle, makul bir LED ek ışık stratejisi benimsemek, sera bitkilerinin yaşlanmasını etkili bir şekilde geciktirebilir ve verim ile kaliteyi artırabilir.

LED ışık formülünün yapımı ve uygulaması

Bitkilerin büyüme ve gelişmesi, ışık kalitesi ve farklı bileşim oranlarından önemli ölçüde etkilenir. Işık formülü esas olarak ışık kalitesi oranı, ışık yoğunluğu ve ışık süresi gibi çeşitli unsurları içerir. Farklı bitkilerin farklı ışık gereksinimleri ve farklı büyüme ve gelişme aşamaları olduğundan, yetiştirilen ürünler için ışık kalitesi, ışık yoğunluğu ve ışık uygulama süresinin en iyi kombinasyonu gereklidir.

 ◆Işık spektrum oranı

LED kırmızı ve mavi ışığın kombinasyonu, beyaz ışık ve tek başına kırmızı ve mavi ışığa kıyasla salatalık ve lahana fidelerinin büyüme ve gelişmesinde kapsamlı bir avantaja sahiptir.

Kırmızı ve mavi ışığın oranı 8:2 olduğunda, bitki gövde kalınlığı, bitki yüksekliği, bitki kuru ağırlığı, taze ağırlığı, güçlü fide indeksi vb. önemli ölçüde artar ve ayrıca kloroplast matriksi ve bazal lamella oluşumuna ve asimilasyon maddelerinin üretimine de fayda sağlar.

Kırmızı fasulye filizleri için kırmızı, yeşil ve mavi ışığın bir arada kullanılması, kuru madde birikimi açısından faydalıdır ve yeşil ışık, kırmızı fasulye filizlerinin kuru madde birikimini artırabilir. Büyüme, kırmızı, yeşil ve mavi ışık oranı 6:2:1 olduğunda en belirgindir. Kırmızı fasulye filizi fidelerinin hipokotil uzama etkisi, kırmızı ve mavi ışık oranı 8:1 olduğunda en iyi seviyedeydi ve kırmızı fasulye filizi hipokotil uzaması, kırmızı ve mavi ışık oranı 6:3 olduğunda belirgin şekilde engellendi, ancak çözünür protein içeriği en yüksek seviyedeydi.

Lif kabağı fideleri için kırmızı ve mavi ışık oranı 8:1 olduğunda, lif kabağı fidelerinin güçlü fide indeksi ve çözünür şeker içeriği en yüksek seviyededir. Kırmızı ve mavi ışık oranı 6:3 olan bir ışık kalitesi kullanıldığında ise, lif kabağı fidelerinin klorofil a içeriği, klorofil a/b oranı ve çözünür protein içeriği en yüksek seviyededir.

Kerevizde kırmızı ve mavi ışığın 3:1 oranında kullanılması, kereviz bitkisinin boyunun, yaprak sapı uzunluğunun, yaprak sayısının, kuru madde kalitesinin, C vitamini içeriğinin, çözünür protein içeriğinin ve çözünür şeker içeriğinin artışını etkili bir şekilde teşvik edebilir. Domates yetiştiriciliğinde, LED mavi ışığın oranının artırılması likopen, serbest amino asitler ve flavonoidlerin oluşumunu, kırmızı ışığın oranının artırılması ise titre edilebilir asitlerin oluşumunu teşvik eder. Marul yapraklarında kırmızı ve mavi ışığın 8:1 oranında kullanılması, karotenoidlerin birikimine fayda sağlar ve nitrat içeriğini etkili bir şekilde azaltırken C vitamini içeriğini artırır.

 ◆Işık yoğunluğu

Zayıf ışık altında yetişen bitkiler, güçlü ışık altında yetişenlere göre fotoinhibisyona daha duyarlıdır. Domates fidelerinin net fotosentez hızı, ışık yoğunluğunun artmasıyla [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)] artmakta, önce artma sonra azalma eğilimi göstermekte ve 300 μmol/(m²·s)'de maksimuma ulaşmaktadır. Marulun bitki boyu, yaprak alanı, su içeriği ve VC içeriği, 150 μmol/(m²·s) ışık yoğunluğu uygulamasında önemli ölçüde artmıştır. 200 μmol/(m²·s) ışık yoğunluğu uygulamasında, taze ağırlık, toplam ağırlık ve serbest amino asit içeriği önemli ölçüde artarken, 300 μmol/(m²·s) ışık yoğunluğu uygulamasında marulun yaprak alanı, su içeriği, klorofil a, klorofil a+b ve karotenoidleri azalmıştır. Karanlığa kıyasla, LED büyüme ışığı yoğunluğunun artmasıyla [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], siyah fasulye filizlerinin klorofil a, klorofil b ve klorofil a+b içeriği önemli ölçüde arttı. VC içeriği 3 μmol/(m²·s)'de en yüksek, çözünür protein, çözünür şeker ve sakkaroz içeriği ise 9 μmol/(m²·s)'de en yüksek seviyededir. Aynı sıcaklık koşullarında, ışık yoğunluğunun artmasıyla [(2~2,5)lx×10³ lx, (4~4,5)lx×10³ lx, (6~6,5)lx×10³ lx], biber fidelerinin çimlenme süresi kısaldı, çözünür şeker içeriği arttı, ancak klorofil a ve karotenoid içeriği kademeli olarak azaldı.

 ◆Işık zamanı

Işık süresinin uygun şekilde uzatılması, yetersiz ışık yoğunluğundan kaynaklanan düşük ışık stresini bir ölçüde hafifletebilir, bahçe bitkilerinin fotosentetik ürünlerinin birikmesine yardımcı olabilir ve verimi artırma ve kaliteyi iyileştirme etkisini sağlayabilir. Filizlerin VC içeriği, ışık süresinin uzamasıyla (0, 4, 8, 12, 16, 20 saat/gün) kademeli olarak artış eğilimi gösterirken, serbest amino asit içeriği, SOD ve CAT aktivitelerinin tümü azalış eğilimi göstermiştir. Işık süresinin uzamasıyla (12, 15, 18 saat), Çin lahanası bitkilerinin taze ağırlığı önemli ölçüde artmıştır. Çin lahanasının yapraklarındaki ve saplarındaki VC içeriği sırasıyla 15 ve 12 saatte en yüksek seviyede olmuştur. Çin lahanasının yapraklarındaki çözünür protein içeriği kademeli olarak azalırken, saplardaki çözünür protein içeriği 15 saatten sonra en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Çin lahanası yapraklarındaki çözünür şeker içeriği kademeli olarak artarken, saplardaki çözünür şeker içeriği 12 saatte en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Kırmızı ve mavi ışık oranı 1:2 olduğunda, 12 saatlik ışık süresiyle karşılaştırıldığında, 20 saatlik ışık uygulaması yeşil yapraklı maruldaki toplam fenol ve flavonoidlerin nispi içeriğini azaltır; ancak kırmızı ve mavi ışık oranı 2:1 olduğunda, 20 saatlik ışık uygulaması yeşil yapraklı maruldaki toplam fenol ve flavonoidlerin nispi içeriğini önemli ölçüde artırır.

Yukarıdakilerden de görülebileceği gibi, farklı ışık formülleri, farklı bitki türlerinin fotosentezi, fotomorfogenezi ve karbon-azot metabolizması üzerinde farklı etkilere sahiptir. En iyi ışık formülünü, ışık kaynağı konfigürasyonunu ve akıllı kontrol stratejilerinin oluşturulması, bitki türünü başlangıç ​​noktası olarak almayı gerektirir ve bahçe bitkilerinin ticari ihtiyaçlarına, üretim hedeflerine, üretim faktörlerine vb. göre uygun ayarlamalar yapılmalıdır. Bu sayede, enerji tasarruflu koşullar altında ışık ortamının akıllı kontrolü ve yüksek kaliteli ve yüksek verimli bahçe bitkileri elde edilmesi hedefine ulaşılabilir.

Mevcut sorunlar ve gelecek beklentileri

LED bitki yetiştirme lambalarının en önemli avantajı, farklı bitkilerin fotosentetik özellikleri, morfolojisi, kalitesi ve veriminin gereksinim spektrumuna göre akıllı kombinasyon ayarlamaları yapabilmesidir. Farklı türdeki bitkiler ve aynı bitkinin farklı büyüme dönemleri, ışık kalitesi, ışık yoğunluğu ve fotoperiyot açısından farklı gereksinimlere sahiptir. Bu, büyük bir ışık formülü veritabanı oluşturmak için ışık formülü araştırmalarının daha da geliştirilmesini ve iyileştirilmesini gerektirir. Profesyonel lambaların araştırma ve geliştirilmesiyle birleştirildiğinde, tarımsal uygulamalarda LED ek ışıkların maksimum değeri gerçekleştirilebilir, böylece enerji tasarrufu daha iyi sağlanabilir, üretim verimliliği ve ekonomik faydalar artırılabilir. Tesis bahçeciliğinde LED bitki yetiştirme lambalarının uygulaması güçlü bir canlılık göstermiştir, ancak LED aydınlatma ekipmanlarının veya cihazlarının fiyatı nispeten yüksektir ve tek seferlik yatırım büyüktür. Farklı çevresel koşullar altında çeşitli bitkilerin ek ışık gereksinimleri net değildir, ek ışık spektrumu, bitki yetiştirme lambasının mantıksız yoğunluğu ve süresi, bitki yetiştirme aydınlatma endüstrisinde çeşitli sorunlara kaçınılmaz olarak yol açacaktır.

Ancak, teknolojinin ilerlemesi ve gelişmesi ile LED bitki yetiştirme lambalarının üretim maliyetinin düşmesiyle birlikte, LED ek aydınlatma sistemleri tesis bahçeciliğinde daha yaygın olarak kullanılacaktır. Aynı zamanda, LED ek aydınlatma teknolojisi sisteminin gelişmesi ve ilerlemesi ile yeni enerji kaynaklarının entegrasyonu, tesis tarımı, aile tarımı, kentsel tarım ve uzay tarımının hızla gelişmesini sağlayarak, insanların özel ortamlardaki bahçe bitkilerine olan talebini karşılayacaktır.