녹색 빛은 광합성에 어떤 영향을 미치며 식물에 좋은가요?
플랜트 및 그린라이트 소개
녹색 빛은 광합성에 어떤 영향을 미치나요? 엽록소는 엽록소 흡광도 곡선 (그림 1)에서 볼 수 있듯이 이러한 파장을 쉽게 흡수하기 때문에 우리는 종종 성장 조명에서 파란색과 빨간색에 집중합니다. 하지만 그린라이트는 어떨까요?
사람들은 흡광도 영역의 큰 하락으로 인해 녹색 표시등을 간과하는 경우가 많습니다(그림 1). 하지만 이 게시물에서는 실내 농업에 미치는 녹색광의 영향에 대한 강력한 사례를 제시하고 녹색광이 식물과 상호작용하는 방식을 이해하는 것이 재배자에게 왜 필수적인지 설명합니다.
그림 1 엽록소 흡광도 차트
그린라이트는 식물에 좋은가요?
오랫동안 재배자들은 엽록소가 적색이나 청색보다 녹색 파장을 덜 효율적으로 흡수하기 때문에 녹색 빛이 식물 성장에 거의 기여하지 않는다고 생각했습니다. 이로 인해 녹색 조명이 식물에 ‘낭비’된다는 오해가 생겼습니다.
그러나 최근 연구에 따르면 녹색 빛은 식물 광합성, 특히 청색과 적색 빛이 투과하기 어려운 밀집된 캐노피에서 중요한 역할을 합니다. 잎 표면에서 흡수되는 짧은 파장과 달리 녹색광은 더 깊은 조직층까지 도달하여 가장 필요한 곳에 광합성 활동을 위한 추가 광자를 제공합니다.
이 깊은 침투력으로 인해 녹색 파장은 소형 작물, 잎이 많은 채소 또는 고밀도 실내 농업 환경에서 재배되는 식물에 특히 유용합니다. 실제로 녹색광은 기존 스펙트럼으로는 달성할 수 없는 방식으로 성장의 균형을 맞추고, 시각적 품질을 개선하며, 식물 성능을 향상하는 데 도움이 됩니다.
그린라이트는 식물 성장에 어떤 영향을 미치나요?
녹색 빛은 광합성뿐만 아니라 식물 성장의 여러 측면에 영향을 미칩니다. 캐노피 수준에서는 녹색 광자가 윗잎을 투과하여 그늘진 잎의 광합성을 지원하여 전체 식물 에너지 효율을 개선합니다. 생리적 수준에서 녹색 빛은 크립토크롬 및 피토크롬과 같은 광수용체와 상호작용하여 식물 신호, 줄기 신장 및 잎 확장에 영향을 미칩니다.
따라서 녹색 파장은 LED 재배 시스템에서 바이오매스 분포를 형성하고 광 사용 효율을 개선하는 데 유용합니다. 통제된 환경에서 재배자는 녹색 빛을 사용하여 캐노피 전체의 구조적 발달과 광합성을 모두 지원하는 보다 균형 잡힌 스펙트럼을 달성합니다. 즉, 녹색광은 특히 기존의 청색/적색 스펙트럼만으로는 투과율이 고르지 않거나 얕은 환경에서 식물이 더 균일하게 자랄 수 있도록 도와줍니다.
맥크리 곡선 모순?
그린 라이트의 효과에 대한 가장 널리 알려진 주장은 맥크리 곡선 그래프입니다(그림 2). 1972년에 수행된 키스 맥크리의 광합성 실험은 녹색의 광합성 기여도가 더 큰 것으로 나타나 기존의 흡광도 곡선과 모순되는 것처럼 보였습니다.
실제로 맥크리 곡선은 그린 라이트의 효과를 정확하게 표현합니다. 또한 흡광도 곡선에는 모순이 없습니다. 두 그래프는 데이터의 서로 다른 측면을 측정합니다. 설명은 다음과 같습니다.
그림 2 맥크리 곡선
흡광도 곡선 설명.
기존의 흡광도 곡선 데이터는 엽록소를 분리하기 위해 식물 샘플을 용매에 담가 액체 용액에 넣은 다음 분쇄한 것에서 얻습니다.
다음으로 다양한 색의 빛이 액체를 통과합니다. 스펙트럼 장치는 투과된 빛의 잔류 색상 특성을 기록하여 엽록소가 흡수한 빛의 색이 얼마나 되는지 파악합니다.
연구자들은 빨강, 파랑, 녹색의 서로 다른 파장을 테스트하는데, 한 번은 엽록소-a를, 한 번은 엽록소-b를 테스트합니다. 데이터를 기록하여 흡광도 곡선을 만드는 데 사용합니다(그림 1).
그림 3 흡광도 곡선 데이터가 축적되는 방식.
맥크리 커브의 설명입니다.
맥크리 실험에서는 식물 성분을 갈아 만든 것이 아니라 단단한 잎 전체를 사용했기 때문에 데이터에 차이가 있습니다. 이 실험에서는 잎을 밀폐된 챔버에 넣고 다양한 빛의 색에 노출시킵니다.
연구자들은 챔버에서 광합성 호흡으로 인한 산소 증가를 측정하여 각 빛의 색에 대해 얼마나 많은 광합성이 일어났는지 나타냅니다. 처음에는 기존의 흡수 곡선과 비슷한 결과를 기대할 수 있지만, 다른 요소가 판도를 바꿉니다.
그림 4 맥크리 곡선 데이터가 축적되는 방법
잎 광 흡수도
그 요인은 잎 조직의 두께입니다. 잎은 눈으로 보기에는 평평하지만 미시적으로는 상당히 두껍습니다. 파란색과 빨간색의 빛은 잎 조직의 표층에만 투과합니다(그림 5).
그림 5 잎광 흡광도(파란색-왼쪽, 빨간색-오른쪽)
브로더슨과 보겔만(기능성 식물 생물학 2010 37.403-412)
그러나 녹색 빛은 더 깊숙이 침투하여 잎을 투과할 수도 있습니다(그림 6).
엽록소가 녹색광을 흡수하는 비율은 낮지만, 녹색광은 조직 깊숙이 더 많은 엽록소와 접촉할 가능성이 더 높습니다. 엽록소 흡수율은 떨어지지만 잎에 더 많이 침투할 수 있다는 단점이 있습니다.
그림 6 잎 광 흡수도(녹색-왼쪽, 원적색-오른쪽)
브로더슨과 보겔만(기능성 식물 생물학 2010 37.403-412)
또한, 녹색광(및 원적색광)의 더 많은 부분이 잎을 통해 투과되어 청색 및 적색광이 잎의 최상층으로 제한되는 아래쪽 가지의 광합성에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 그린 라이트는 대마초와 같이 빽빽하고 덤불이 우거진 식물에 특히 유용합니다.
이를 증명하기 위해 분광계 또는 스펙트럼 PAR 미터를 사용하여 나뭇잎 아래에서 빛을 촬영하면 결과 스펙트럼(그림 7)에 녹색과 원적색 빛이 우세한 것을 볼 수 있습니다(>700nm).
그림 7 나뭇잎을 투과하는 햇빛의 스펙트럼.
요약
엽록소 흡광도 곡선은 성장 조명의 녹색이 광합성에 미치는 영향이 미미하다는 것을 시사하지만, 광합성과 연관시키려는 경우 오해의 소지가 있을 수 있습니다.
반면, 맥크리 곡선 데이터는 광합성과 직접적으로 연관되어 있으며 전체 잎을 샘플링합니다. 녹색 빛이 잎 조직에 더 잘 투과하고 하층 잎까지 투과하여 녹색 광자와 엽록소 사이의 접촉률을 높이는 새로운 빛 투과 요소를 도입합니다.
요약하자면, 맥크리 곡선은 성장 조명의 녹색이 중요하다는 것을 강력하게 시사하며, 이를 뒷받침하는 상당한 연구 데이터와 경험적 증거가 있습니다.
PG200N이 재배자가 더 나은 광합성을 위해 녹색 빛을 최적화하도록 돕는 방법
녹색광은 식물 생물학에서 독특한 역할을 하지만 많은 재배자가 녹색광을 정확하게 측정하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 대부분의 PAR 측정기는 총 PPFD만 보고하며, 녹색 파장이 광합성에 가장 많이 기여하는 중간 및 하단 캐노피에 도달하는 가용 녹색광의 양을 구분할 수 없습니다.
The UPRtek PG200N 스펙트럼 PAR 미터 는 전체 PAR 범위에서 정밀한 파장별 측정을 제공하여 이 문제를 해결합니다. 이를 통해 재배자는 다음을 수행할 수 있습니다:
- 상부 잎을 통한 녹색광 투과량 정량화
- 식물 밀도가 녹색광 투과를 허용하면서 청색/적색광을 차단하는지 평가
- 광고 차트가 아닌 실제 스펙트럼 출력에 기반한 조명 기구 비교
- 다이오드 노화 또는 먼지 축적으로 인한 시간 경과에 따른 스펙트럼 변화 측정
- 녹색광의 혜택을 많이 받는 작물에 맞게 조명 전략을 조정하세요.
IP66 보호, 멀티 모드 측정, 스펙트럼 로깅, UVA 센서 통합(옵션) 기능을 갖춘 PG200N은 정밀 실내 농업을 위해 설계되었습니다. 이는 재배자에게 잎 표면뿐만 아니라 캐노피 전체에서 광합성을 최적화하는 데 필요한 스펙트럼 투명성을 제공합니다.
PG200N 스펙트럼 PAR 미터
스펙트럼 PAR 측정은 농부와 연구원들이 제품의 품질, 타이밍 및 양을 개선하기 위해 색상 매개 변수를 측정하고 조정할 수 있도록 도와줌으로써 전문가 조명의 이점을 제공합니다.
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인기 제품
- 적색 및 청색 발광 다이오드 아래에서 상추 성장을 향상시키기 위한 녹색광 보충제. | Kim, H.-H., Goins, G. D., Wheeler, R. M., & Sager, J. C. (2004).
- 초록불을 무시하지 마세요: 플랜트 프로세스에서 다양한 역할 탐색 | Smith, H. L., McAusland, L., & Murchie, E. H. (2017).
- 녹색 빛은 강한 백색광에서 적색광보다 잎의 광합성을 더 효율적으로 촉진합니다: 나뭇잎이 녹색인 이유에 대한 수수께끼 같은 질문을 다시 살펴봅니다. | Terashima, I., Fujita, T., Inoue, T., Chow, W. S., & Oguchi, R. (2009).
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