Tác giả: Yamin Li và Houcheng Liu, v.v., từ Trường Cao đẳng Trồng trọt, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc

Nguồn bài viết: Làm vườn nhà kính

Các loại cơ sở làm vườn cơ sở chủ yếu bao gồm nhà kính nhựa, nhà kính năng lượng mặt trời, nhà kính nhiều nhịp và nhà máy thực vật.Bởi vì các tòa nhà cơ sở chặn nguồn ánh sáng tự nhiên ở một mức độ nhất định, nên không có đủ ánh sáng trong nhà, do đó làm giảm năng suất và chất lượng cây trồng.Do đó, ánh sáng bổ sung đóng một vai trò không thể thiếu trong các loại cây trồng năng suất cao và chất lượng cao của cơ sở, nhưng nó cũng trở thành một yếu tố chính làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành trong cơ sở.

Trong một thời gian dài, các nguồn sáng nhân tạo được sử dụng trong lĩnh vực làm vườn cơ sở chủ yếu bao gồm đèn natri cao áp, đèn huỳnh quang, đèn halogen kim loại, đèn sợi đốt, v.v.Sự phát triển của đi-ốt phát sáng thế hệ mới (LED) cho phép sử dụng nguồn sáng nhân tạo năng lượng thấp trong lĩnh vực làm vườn của cơ sở.LED có ưu điểm là hiệu suất chuyển đổi quang điện cao, nguồn DC, khối lượng nhỏ, tuổi thọ cao, tiêu thụ năng lượng thấp, bước sóng cố định, bức xạ nhiệt thấp và bảo vệ môi trường.So với đèn natri cao áp và đèn huỳnh quang thường được sử dụng hiện nay, đèn LED không chỉ có thể điều chỉnh số lượng và chất lượng ánh sáng (tỷ lệ các dải ánh sáng khác nhau) theo nhu cầu sinh trưởng của thực vật mà còn có thể chiếu xạ cho thực vật ở khoảng cách gần do với ánh sáng lạnh của nó, Do đó, số lượng lớp canh tác và tỷ lệ sử dụng không gian có thể được cải thiện, đồng thời có thể thực hiện các chức năng tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và sử dụng hiệu quả không gian mà nguồn sáng truyền thống không thể thay thế được.

Dựa trên những ưu điểm này, đèn LED đã được sử dụng thành công trong chiếu sáng làm vườn cơ sở, nghiên cứu cơ bản về môi trường có thể kiểm soát, nuôi cấy mô thực vật, cây giống nhà máy thực vật và hệ sinh thái hàng không vũ trụ.Trong những năm gần đây, hiệu suất của đèn LED chiếu sáng trồng trọt ngày càng được cải thiện, giá cả ngày càng giảm và tất cả các loại sản phẩm có bước sóng cụ thể đang được phát triển dần dần, vì vậy ứng dụng của nó trong lĩnh vực nông nghiệp và sinh học sẽ rộng hơn.

Bài viết này tóm tắt tình hình nghiên cứu về đèn LED trong lĩnh vực làm vườn cơ sở, tập trung vào ứng dụng của ánh sáng bổ sung LED trong nền tảng sinh học ánh sáng, đèn LED trồng trọt đối với sự hình thành ánh sáng của cây trồng, chất lượng dinh dưỡng và tác dụng làm chậm quá trình lão hóa, cấu tạo và ứng dụng công thức ánh sáng, phân tích và triển vọng của các vấn đề hiện tại và triển vọng của công nghệ ánh sáng bổ sung LED.

Ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung LED đến sự phát triển của cây trồng trong vườn

Các tác động điều hòa của ánh sáng đối với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật bao gồm sự nảy mầm của hạt, sự kéo dài của thân, sự phát triển của lá và rễ, sự hướng sáng, sự tổng hợp và phân hủy chất diệp lục, và sự kích thích ra hoa.Các yếu tố môi trường chiếu sáng trong cơ sở bao gồm cường độ ánh sáng, chu kỳ ánh sáng và sự phân bố quang phổ.Các yếu tố có thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung ánh sáng nhân tạo mà không bị giới hạn bởi điều kiện thời tiết.

Hiện tại, có ít nhất ba loại tế bào cảm quang ở thực vật: phytochrom (hấp thụ ánh sáng đỏ và ánh sáng đỏ xa), cryptochrom (hấp thụ ánh sáng xanh lam và tia cực tím gần) và UV-A và UV-B.Việc sử dụng nguồn ánh sáng bước sóng cụ thể để chiếu xạ cây trồng có thể cải thiện hiệu quả quang hợp của thực vật, đẩy nhanh quá trình hình thành ánh sáng và thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.Ánh sáng đỏ cam (610~720 nm) và ánh sáng tím xanh (400~510 nm) được sử dụng trong quá trình quang hợp của thực vật.Sử dụng công nghệ LED, ánh sáng đơn sắc (như ánh sáng đỏ có cực đại 660nm, ánh sáng xanh có cực đại 450nm, v.v.) có thể phát xạ phù hợp với dải hấp thụ mạnh nhất của diệp lục và độ rộng miền quang phổ chỉ ± 20 nm.

Hiện tại người ta tin rằng ánh sáng màu đỏ cam sẽ thúc đẩy đáng kể sự phát triển của thực vật, thúc đẩy quá trình tích lũy chất khô, hình thành củ, củ, củ lá và các cơ quan thực vật khác, khiến cây nở hoa và kết trái sớm hơn, đồng thời phát vai trò hàng đầu trong việc tăng cường màu sắc thực vật;Ánh sáng xanh lam và tím có thể kiểm soát tính hướng sáng của lá cây, thúc đẩy quá trình mở khí khổng và chuyển động của lục lạp, ức chế sự kéo dài của thân, ngăn cản sự kéo dài của cây, làm chậm quá trình ra hoa của cây và thúc đẩy sự phát triển của các cơ quan sinh dưỡng;sự kết hợp của đèn LED màu đỏ và màu xanh lam có thể bù cho ánh sáng không đủ của một màu của cả hai và tạo thành đỉnh hấp thụ quang phổ về cơ bản phù hợp với quá trình quang hợp và hình thái của cây trồng.Tỷ lệ sử dụng năng lượng ánh sáng có thể đạt 80% đến 90% và hiệu quả tiết kiệm năng lượng là rất đáng kể.

Việc trang bị đèn bổ sung LED trong cơ sở làm vườn có thể giúp tăng sản lượng rất đáng kể.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng số lượng quả, tổng sản lượng và trọng lượng của mỗi quả cà chua bi dưới ánh sáng bổ sung 300 μmol/(m²·s) dải đèn LED và ống đèn LED trong 12 giờ (8:00-20:00) thay đổi đáng kể tăng.Ánh sáng bổ sung của dải đèn LED đã tăng lần lượt là 42,67%, 66,89% và 16,97% và ánh sáng bổ sung của đèn tuýp LED đã tăng lần lượt là 48,91%, 94,86% và 30,86%.Ánh sáng bổ sung LED của thiết bị chiếu sáng phát triển LED trong toàn bộ thời kỳ tăng trưởng [tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 3:2, và cường độ ánh sáng là 300 μmol/(m²·s)] có thể làm tăng đáng kể chất lượng và năng suất của từng quả trên một đơn vị diện tích của chiehwa và cà tím.Chikuquan tăng 5,3% và 15,6%, cà tím tăng 7,6% và 7,8%.Thông qua chất lượng ánh sáng LED cũng như cường độ và thời lượng của toàn bộ thời gian sinh trưởng, chu kỳ sinh trưởng của cây trồng có thể được rút ngắn, năng suất thương mại, chất lượng dinh dưỡng và giá trị hình thái của nông sản có thể được cải thiện, đồng thời mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và sản xuất thông minh của cây trồng làm vườn cơ sở có thể được thực hiện.

Ứng dụng đèn LED bổ sung trong gieo ươm cây giống rau màu

Điều hòa hình thái và sinh trưởng, phát triển của cây trồng bằng nguồn sáng LED là công nghệ quan trọng trong lĩnh vực canh tác nhà kính.Thực vật bậc cao có thể cảm nhận và nhận tín hiệu ánh sáng thông qua các hệ thống tế bào cảm quang như phytochrom, cryptochrom và tế bào cảm quang, đồng thời tiến hành thay đổi hình thái thông qua các sứ giả nội bào để điều chỉnh các mô và cơ quan của thực vật.Sự phát sinh quang có nghĩa là thực vật dựa vào ánh sáng để kiểm soát sự biệt hóa tế bào, thay đổi cấu trúc và chức năng, cũng như sự hình thành các mô và cơ quan, bao gồm ảnh hưởng đến sự nảy mầm của một số hạt, thúc đẩy ưu thế ngọn, ức chế sự phát triển của chồi bên, kéo dài thân , và chủ nghĩa nhiệt đới.

Trồng cây giống rau là một phần quan trọng của nông nghiệp cơ sở.Thời tiết mưa liên tục sẽ khiến cơ sở không đủ ánh sáng, cây con dễ bị dài ra, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của rau, sự phân hóa nụ hoa và sự phát triển của quả, cuối cùng là ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng của chúng.Trong sản xuất người ta sử dụng một số chất điều hòa sinh trưởng thực vật như gibberellin, auxin, paclobutrazol, chlormequat để điều hòa sinh trưởng cây con.Tuy nhiên, việc sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật không hợp lý dễ gây ô nhiễm môi trường rau và cơ sở vật chất, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.

Ánh sáng bổ sung LED có nhiều ưu điểm độc đáo của ánh sáng bổ sung, và đó là một cách khả thi để sử dụng ánh sáng bổ sung LED để nuôi cây con.Trong thí nghiệm ánh sáng bổ sung LED [25±5 μmol/(m²·s)] được tiến hành trong điều kiện ánh sáng yếu [0~35 μmol/(m²·s)], người ta thấy rằng ánh sáng xanh thúc đẩy sự kéo dài và tăng trưởng của cây giống dưa chuột.Ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh ức chế sự phát triển của cây con.So với ánh sáng yếu tự nhiên, chỉ số cây con khỏe của cây con được bổ sung ánh sáng đỏ và xanh lam tăng lần lượt là 151,26% và 237,98%.So với chất lượng ánh sáng đơn sắc, chỉ số cây con khỏe chứa thành phần đỏ và xanh khi xử lý ánh sáng bổ sung ánh sáng phức hợp tăng 304,46%.

Thêm ánh sáng đỏ vào cây giống dưa chuột có thể làm tăng số lượng lá thật, diện tích lá, chiều cao cây, đường kính thân, chất lượng khô và tươi, chỉ số cây khỏe, sức sống của rễ, hoạt động SOD và hàm lượng protein hòa tan của cây giống dưa chuột.Bổ sung UV-B có thể làm tăng hàm lượng chất diệp lục a, chất diệp lục b và carotenoit trong lá cây giống dưa chuột.So với ánh sáng tự nhiên, việc bổ sung ánh sáng LED đỏ và xanh lam có thể làm tăng đáng kể diện tích lá, chất lượng chất khô và chỉ số cây con khỏe của cây giống cà chua.Bổ sung đèn LED ánh sáng đỏ và xanh giúp tăng đáng kể chiều cao và độ dày thân của cây giống cà chua.Xử lý ánh sáng bổ sung ánh sáng xanh LED có thể làm tăng đáng kể sinh khối của cây giống dưa chuột và cà chua, đồng thời trọng lượng tươi và khô của cây con tăng lên khi cường độ ánh sáng bổ sung ánh sáng xanh tăng lên, đồng thời thân dày và chỉ số cây con khỏe của cà chua cây con đều đi theo ánh sáng bổ sung ánh sáng xanh.Sự gia tăng sức mạnh tăng lên.Sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lam của đèn LED có thể làm tăng độ dày của thân, diện tích lá, trọng lượng khô của toàn bộ cây, tỷ lệ rễ trên chồi và chỉ số cây con khỏe của cà tím.So với ánh sáng trắng, ánh sáng đỏ LED có thể làm tăng sinh khối của cây giống bắp cải và thúc đẩy sự phát triển kéo dài và mở rộng lá của cây giống bắp cải.Ánh sáng xanh LED thúc đẩy sự phát triển dày, tích lũy chất khô và chỉ số cây con khỏe của cây giống bắp cải, đồng thời làm cho cây giống bắp cải lùn đi.Kết quả trên cho thấy ưu điểm của cây giống rau trồng bằng công nghệ điều tiết ánh sáng là rất rõ ràng.

Ảnh hưởng của ánh sáng bổ sung LED đến chất lượng dinh dưỡng rau củ quả

Protein, đường, axit hữu cơ và vitamin có trong rau quả là những nguyên liệu dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe con người.Chất lượng ánh sáng có thể ảnh hưởng đến hàm lượng VC trong thực vật bằng cách điều chỉnh hoạt động của enzyme tổng hợp và phân hủy VC, đồng thời có thể điều chỉnh quá trình chuyển hóa protein và tích lũy carbohydrate trong cây trồng làm vườn.Ánh sáng đỏ thúc đẩy sự tích lũy carbohydrate, xử lý ánh sáng xanh có lợi cho sự hình thành protein, trong khi sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lam có thể cải thiện chất lượng dinh dưỡng của thực vật cao hơn đáng kể so với ánh sáng đơn sắc.

Thêm đèn LED màu đỏ hoặc xanh lam có thể làm giảm hàm lượng nitrat trong rau diếp, thêm đèn LED xanh lam hoặc xanh lục có thể thúc đẩy quá trình tích tụ đường hòa tan trong rau diếp và thêm đèn LED hồng ngoại có lợi cho sự tích tụ VC trong rau diếp.Kết quả cho thấy việc bổ sung ánh sáng xanh có thể cải thiện hàm lượng VC và hàm lượng protein hòa tan của cà chua;ánh sáng đỏ và ánh sáng kết hợp xanh đỏ có thể thúc đẩy hàm lượng đường và axit trong quả cà chua, và tỷ lệ đường trên axit là cao nhất dưới ánh sáng kết hợp xanh đỏ;ánh sáng kết hợp xanh đỏ có thể cải thiện hàm lượng VC trong quả dưa chuột.

Các phenol, flavonoid, anthocyanin và các chất khác trong trái cây và rau quả không chỉ có ảnh hưởng quan trọng đến màu sắc, hương vị và giá trị hàng hóa của trái cây và rau quả, mà còn có hoạt tính chống oxy hóa tự nhiên và có thể ức chế hoặc loại bỏ các gốc tự do trong cơ thể con người một cách hiệu quả.

Sử dụng ánh sáng xanh LED để bổ sung ánh sáng có thể làm tăng đáng kể hàm lượng anthocyanin trong vỏ cà tím lên 73,6%, trong khi sử dụng ánh sáng đỏ LED và sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lam có thể làm tăng hàm lượng flavonoid và phenol tổng số.Ánh sáng xanh có thể thúc đẩy sự tích tụ lycopene, flavonoid và anthocyanin trong quả cà chua.Sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh dương thúc đẩy quá trình sản xuất anthocyanin ở một mức độ nhất định, nhưng lại ức chế quá trình tổng hợp flavonoid.So với xử lý bằng ánh sáng trắng, xử lý bằng ánh sáng đỏ có thể làm tăng đáng kể hàm lượng anthocyanin trong chồi rau diếp, nhưng xử lý bằng ánh sáng xanh có hàm lượng anthocyanin thấp nhất.Hàm lượng phenol tổng số của rau diếp lá xanh, lá tía và lá đỏ cao hơn khi xử lý bằng ánh sáng trắng, ánh sáng kết hợp đỏ-xanh lam và ánh sáng xanh dương, nhưng lại thấp nhất khi xử lý bằng ánh sáng đỏ.Bổ sung ánh sáng cực tím LED hoặc ánh sáng màu cam có thể làm tăng hàm lượng hợp chất phenolic trong lá rau diếp, trong khi bổ sung ánh sáng xanh có thể làm tăng hàm lượng anthocyanin.Do đó, việc sử dụng đèn LED trồng trọt là một cách hiệu quả để điều chỉnh chất lượng dinh dưỡng của trái cây và rau quả trong canh tác làm vườn tại cơ sở.

Tác dụng của ánh sáng bổ sung LED đối với việc chống lão hóa cây trồng

Sự thoái hóa chất diệp lục, mất protein nhanh chóng và quá trình thủy phân RNA trong quá trình lão hóa của thực vật chủ yếu được biểu hiện dưới dạng lão hóa của lá.Lục lạp rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường ánh sáng bên ngoài, đặc biệt chịu ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng.Ánh sáng đỏ, xanh lam và ánh sáng kết hợp đỏ-xanh dương có lợi cho sự hình thành lục lạp, ánh sáng xanh lam có lợi cho sự tích tụ của các hạt tinh bột trong lục lạp, và ánh sáng đỏ và ánh sáng đỏ xa có tác động tiêu cực đến sự phát triển của lục lạp.Sự kết hợp giữa ánh sáng xanh và ánh sáng đỏ và xanh lam có thể thúc đẩy quá trình tổng hợp chất diệp lục trong lá cây giống dưa chuột, và sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lam cũng có thể làm chậm quá trình suy giảm hàm lượng chất diệp lục của lá ở giai đoạn sau.Hiệu ứng này rõ ràng hơn khi giảm tỷ lệ ánh sáng đỏ và tăng tỷ lệ ánh sáng xanh.Hàm lượng chất diệp lục của lá cây giống dưa chuột khi được xử lý bằng ánh sáng kết hợp đỏ và xanh LED cao hơn đáng kể so với khi được kiểm soát bằng ánh sáng huỳnh quang và xử lý bằng ánh sáng đỏ và xanh đơn sắc.Ánh sáng xanh LED có thể làm tăng đáng kể giá trị chất diệp lục a/b của Wutacai và cây tỏi xanh.

Trong quá trình lão hóa, có sự thay đổi của cytokinin (CTK), auxin (IAA), hàm lượng axit abscisic (ABA) và một loạt các thay đổi trong hoạt động của enzyme.Hàm lượng hoocmon thực vật dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường ánh sáng.Chất lượng ánh sáng khác nhau có tác dụng điều chỉnh khác nhau đối với các hormone thực vật và các bước đầu tiên của con đường dẫn truyền tín hiệu ánh sáng liên quan đến các cytokinin.

CTK thúc đẩy sự mở rộng của các tế bào lá, tăng cường quá trình quang hợp của lá, đồng thời ức chế hoạt động của ribonuclease, deoxyribonuclease và protease, đồng thời làm chậm quá trình phân hủy axit nucleic, protein và chất diệp lục, do đó có thể làm chậm đáng kể quá trình lão hóa của lá.Có sự tương tác giữa ánh sáng và sự điều hòa phát triển qua trung gian CTK, và ánh sáng có thể kích thích sự gia tăng nồng độ cytokinin nội sinh.Khi các mô thực vật ở trạng thái lão hóa, hàm lượng cytokinin nội sinh của chúng giảm đi.

IAA chủ yếu tập trung ở những phần tăng trưởng mạnh mẽ và có rất ít hàm lượng trong các mô hoặc cơ quan lão hóa.Ánh sáng tím có thể làm tăng hoạt động của indole acetic acid oxidase, và mức IAA thấp có thể ức chế sự kéo dài và tăng trưởng của thực vật.

ABA chủ yếu được hình thành trong các mô lá già, quả trưởng thành, hạt, thân, rễ và các bộ phận khác.Hàm lượng ABA của dưa chuột và bắp cải dưới sự kết hợp của ánh sáng đỏ và xanh lam thấp hơn so với ánh sáng trắng và ánh sáng xanh lam.

Peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) là các enzyme bảo vệ quan trọng hơn và liên quan đến ánh sáng trong thực vật.Nếu thực vật già đi, hoạt động của các enzym này sẽ giảm nhanh chóng.

Chất lượng ánh sáng khác nhau có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của enzyme chống oxy hóa thực vật.Sau 9 ngày xử lý bằng ánh sáng đỏ, hoạt động APX của cây cải dầu tăng lên đáng kể và hoạt động POD giảm xuống.Hoạt tính POD của cà chua sau 15 ngày chiếu sáng đỏ và xanh dương cao hơn so với ánh sáng trắng lần lượt là 20,9% và 11,7%.Sau 20 ngày xử lý ánh sáng xanh, hoạt tính POD của cà chua thấp nhất, chỉ bằng 55,4% so với ánh sáng trắng.Bổ sung ánh sáng xanh 4h có thể làm tăng đáng kể hàm lượng protein hòa tan, hoạt tính của enzyme POD, SOD, APX và CAT trong lá dưa chuột ở giai đoạn cây con.Ngoài ra, hoạt động của SOD và APX giảm dần khi ánh sáng kéo dài.Hoạt tính của SOD và APX dưới ánh sáng xanh và đỏ giảm chậm nhưng luôn cao hơn so với ánh sáng trắng.Chiếu xạ ánh sáng đỏ làm giảm đáng kể hoạt tính peroxidase và IAA peroxidase của lá cà chua và IAA peroxidase của lá cà tím, nhưng lại làm cho hoạt tính peroxidase của lá cà tím tăng lên đáng kể.Do đó, việc áp dụng chiến lược ánh sáng bổ sung LED hợp lý có thể trì hoãn hiệu quả quá trình lão hóa của cây trồng làm vườn tại cơ sở và cải thiện năng suất cũng như chất lượng.

Cấu tạo và ứng dụng công thức đèn LED

Sự tăng trưởng và phát triển của thực vật bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng ánh sáng và các tỷ lệ thành phần khác nhau của nó.Công thức ánh sáng chủ yếu bao gồm một số yếu tố như tỷ lệ chất lượng ánh sáng, cường độ ánh sáng và thời gian ánh sáng.Vì các loại cây trồng khác nhau có yêu cầu về ánh sáng khác nhau và các giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau nên cần có sự kết hợp tốt nhất giữa chất lượng ánh sáng, cường độ ánh sáng và thời gian bổ sung ánh sáng cho các loại cây trồng.

 ◆Tỷ lệ quang phổ ánh sáng

So với ánh sáng trắng và ánh sáng đỏ và xanh lam đơn lẻ, sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lam của đèn LED có lợi thế toàn diện đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây giống dưa chuột và bắp cải.

Khi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 8:2, độ dày của thân cây, chiều cao cây, trọng lượng khô của cây, trọng lượng tươi, chỉ số cây con khỏe, v.v., đều tăng lên đáng kể, đồng thời cũng có lợi cho sự hình thành chất nền lục lạp và lamella cơ bản và đầu ra của các vấn đề đồng hóa.

Việc sử dụng kết hợp chất lượng màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương cho giá đỗ đỏ có lợi cho sự tích lũy chất khô của nó và ánh sáng xanh lục có thể thúc đẩy quá trình tích lũy chất khô của giá đỗ đỏ.Sự phát triển rõ ràng nhất khi tỷ lệ ánh sáng đỏ, lục và lam là 6:2:1.Hiệu ứng kéo dài hypocotyl của cây mầm đậu đỏ là tốt nhất dưới tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 8: 1, và sự kéo dài hypocotyl của mầm đậu đỏ rõ ràng bị ức chế dưới tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 6: 3, nhưng protein hòa tan nội dung là cao nhất.

Khi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh của cây giống mướp là 8:1 thì chỉ số cây khỏe và hàm lượng đường hòa tan của cây giống mướp là cao nhất.Khi sử dụng chất lượng ánh sáng có tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh là 6:3 thì hàm lượng chlorophyll a, tỷ lệ chlorophyll a/b và hàm lượng protein hòa tan của cây giống mướp là cao nhất.

Khi sử dụng tỷ lệ 3:1 ánh sáng đỏ và xanh cho cần tây, nó có thể thúc đẩy hiệu quả việc tăng chiều cao của cây cần tây, chiều dài cuống lá, số lượng lá, chất lượng chất khô, hàm lượng VC, hàm lượng protein hòa tan và hàm lượng đường hòa tan.Trong canh tác cà chua, việc tăng tỷ lệ ánh sáng xanh LED sẽ thúc đẩy quá trình hình thành lycopene, axit amin tự do và flavonoid, đồng thời tăng tỷ lệ ánh sáng đỏ sẽ thúc đẩy quá trình hình thành axit chuẩn độ.Khi ánh sáng có tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam trên lá rau diếp là 8: 1, có lợi cho sự tích tụ caroten, đồng thời làm giảm hiệu quả hàm lượng nitrat và tăng hàm lượng VC.

 ◆Cường độ sáng

Cây mọc dưới ánh sáng yếu dễ bị quang dẫn hơn dưới ánh sáng mạnh.Tốc độ quang hợp thuần của cây giống cà chua tăng lên khi cường độ ánh sáng tăng lên [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], cho thấy xu hướng ban đầu tăng rồi giảm dần, và ở mức 300μmol/(m² ·s) để đạt tối đa.Chiều cao cây, diện tích lá, hàm lượng nước và hàm lượng VC của rau diếp tăng đáng kể khi xử lý cường độ ánh sáng 150μmol/(m²·s).Khi xử lý cường độ ánh sáng 200μmol/(m²·s), trọng lượng tươi, tổng trọng lượng và hàm lượng axit amin tự do tăng lên đáng kể, và khi xử lý cường độ ánh sáng 300μmol/(m²·s), diện tích lá, hàm lượng nước , chlorophyll a, chlorophyll a+b và carotenoit của xà lách đều giảm.So với trong bóng tối, với sự gia tăng cường độ ánh sáng phát triển của đèn LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], hàm lượng chất diệp lục a, chất diệp lục b và chất diệp lục a+b của giá đỗ đen tăng lên đáng kể.Hàm lượng VC cao nhất ở mức 3μmol/(m²·s) và hàm lượng protein hòa tan, đường hòa tan và sucrose cao nhất ở mức 9μmol/(m²·s).Trong cùng điều kiện nhiệt độ, với sự tăng cường độ ánh sáng [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx] thì thời gian cây con của cây tiêu ngắn lại, hàm lượng đường tan tăng nhưng hàm lượng diệp lục a và carotenoit giảm dần.

 ◆thời gian sáng

Kéo dài thời gian chiếu sáng đúng cách có thể làm giảm bớt căng thẳng ánh sáng yếu do cường độ ánh sáng không đủ ở một mức độ nhất định, giúp tích lũy các sản phẩm quang hợp của cây trồng làm vườn và đạt được hiệu quả tăng năng suất và cải thiện chất lượng.Hàm lượng VC trong rau mầm có xu hướng tăng dần theo thời gian chiếu sáng kéo dài (0, 4, 8, 12, 16, 20h/ngày), trong khi hàm lượng axit amin tự do, hoạt tính SOD và CAT đều có xu hướng giảm dần.Với việc kéo dài thời gian chiếu sáng (12, 15, 18h) khối lượng tươi của cây cải thảo tăng lên rõ rệt.Hàm lượng VC trong lá và thân cải thảo cao nhất vào thời điểm 15h và 12h.Hàm lượng đạm hòa tan trong lá cải thảo giảm dần nhưng ở thân cải cao nhất sau 15h.Hàm lượng đường hòa tan trong lá cải thảo tăng dần, còn thân cây cao nhất vào lúc 12h.Khi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 1:2, so với thời gian chiếu sáng 12 giờ, xử lý ánh sáng 20 giờ làm giảm hàm lượng tương đối của tổng số phenol và flavonoid trong rau diếp lá xanh, nhưng khi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam là 2:1, xử lý ánh sáng trong 20 giờ làm tăng đáng kể hàm lượng tương đối của tổng số phenol và flavonoid trong rau diếp lá xanh.

Từ những điều trên, có thể thấy rằng các công thức ánh sáng khác nhau có tác dụng khác nhau đối với quá trình quang hợp, phát sinh quang và chuyển hóa carbon và nitơ của các loại cây trồng khác nhau.Làm thế nào để có được công thức ánh sáng tốt nhất, cấu hình nguồn sáng và xây dựng các chiến lược kiểm soát thông minh đòi hỏi phải có các loài thực vật làm điểm khởi đầu và cần thực hiện các điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu hàng hóa của cây trồng làm vườn, mục tiêu sản xuất, các yếu tố sản xuất, v.v. để đạt được mục tiêu kiểm soát thông minh môi trường ánh sáng và cây trồng làm vườn chất lượng cao và năng suất cao trong điều kiện tiết kiệm năng lượng.

Các vấn đề hiện tại và triển vọng

Ưu điểm đáng kể của đèn LED trồng trọt là nó có thể thực hiện các điều chỉnh kết hợp thông minh theo phổ nhu cầu về các đặc tính quang hợp, hình thái, chất lượng và năng suất của các loại cây khác nhau.Các loại cây trồng khác nhau và các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cùng một loại cây trồng đều có những yêu cầu khác nhau về chất lượng ánh sáng, cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng.Điều này đòi hỏi phải tiếp tục phát triển và cải thiện nghiên cứu công thức ánh sáng để hình thành cơ sở dữ liệu công thức ánh sáng khổng lồ.Kết hợp với việc nghiên cứu và phát triển các loại đèn chuyên nghiệp, có thể nhận ra giá trị tối đa của đèn bổ sung LED trong các ứng dụng nông nghiệp, để tiết kiệm năng lượng tốt hơn, nâng cao hiệu quả sản xuất và lợi ích kinh tế.Ứng dụng của đèn LED trồng trọt trong làm vườn cơ sở đã cho thấy sức sống mạnh mẽ, nhưng giá của các thiết bị hoặc thiết bị chiếu sáng LED tương đối cao và khoản đầu tư một lần lớn.Các yêu cầu về ánh sáng bổ sung của các loại cây trồng khác nhau trong các điều kiện môi trường khác nhau là không rõ ràng, phổ ánh sáng bổ sung, Cường độ và thời gian chiếu sáng không hợp lý chắc chắn sẽ gây ra nhiều vấn đề khác nhau trong ứng dụng của ngành chiếu sáng trồng trọt.

Tuy nhiên, với sự tiến bộ và cải tiến của công nghệ cũng như việc giảm chi phí sản xuất đèn LED trồng trọt, đèn bổ sung LED sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong các cơ sở làm vườn.Đồng thời, sự phát triển và tiến bộ của hệ thống công nghệ ánh sáng bổ sung LED và sự kết hợp của năng lượng mới sẽ cho phép phát triển nhanh chóng nông nghiệp cơ sở, nông nghiệp gia đình, nông nghiệp đô thị và nông nghiệp vũ trụ để đáp ứng nhu cầu của người dân về cây trồng làm vườn trong môi trường đặc biệt.