Как зеленый свет влияет на фотосинтез — и полезен ли зеленый свет для растений?
Растения и зеленый свет Введение
Как зеленый свет влияет на фотосинтез? Мы часто фокусируемся на синем и красном цветах в лампах для выращивания, потому что хлорофилл легко поглощает эти длины волн, как показывают вездесущие кривые поглощения хлорофилла (Рисунок 1). Но как насчет зеленого света?
Люди часто не замечают зеленый свет из-за большого провала в области его поглощения (Рис. 1). Однако в этом посте мы приведем убедительные доводы в пользу значительного влияния зеленого света на выращивание растений в закрытом грунте и объясним, почему понимание того, как зеленый свет взаимодействует с растениями, крайне важно для гроверов.
Рис. 1 Диаграмма поглощения хлорофилла
Полезен ли зеленый свет для растений?
В течение многих лет растениеводы полагали, что зеленый свет вносит очень незначительный вклад в развитие растений, поскольку хлорофилл поглощает зеленые волны менее эффективно, чем красные или синие. Это привело к ошибочному мнению, что зеленый свет «тратится» на растения впустую.
Однако современные исследования показывают обратное: зеленый свет играет важную роль в фотосинтезе растений, особенно в плотных покровах, куда с трудом проникает синий и красный свет. В отличие от более коротких длин волн, которые поглощаются на поверхности листа, зеленый свет достигает более глубоких слоев ткани, предоставляя дополнительные фотоны для фотосинтетической деятельности там, где они наиболее необходимы.
Благодаря такому более глубокому проникновению зеленые волны особенно полезны для компактных культур, листовой зелени или растений, выращиваемых в закрытых помещениях с высокой плотностью. На практике зеленый свет помогает сбалансировать рост, улучшить качество изображения и повысить производительность растений так, как этого не могут добиться традиционные спектры.
Как зеленый свет влияет на рост растений?
Зеленый свет влияет на множество аспектов роста растений, выходя за рамки одного лишь фотосинтеза. На уровне полога зеленые фотоны проходят через верхние листья и поддерживают фотосинтез в затененных листьях, повышая энергетическую эффективность всего растения. На физиологическом уровне зеленый свет взаимодействует с фоторецепторами, такими как криптохромы и фитохромы, влияя на сигналы растений, удлинение стебля и разрастание листьев.
Это делает зеленые волны ценными для формирования распределения биомассы и повышения эффективности использования света в светодиодных системах выращивания. В контролируемых условиях производители используют зеленый свет для получения более сбалансированного спектра, который поддерживает как структурное развитие, так и фотосинтез во всем растении. Одним словом, зеленый свет помогает растениям расти более равномерно, особенно в условиях, когда традиционные синий/красный спектры могут вызвать неравномерное или неглубокое проникновение света.
Противоречие кривой МакКри?
Наиболее распространенным аргументом в пользу эффективности зеленого света является график кривой МакКри (Рисунок 2). Эксперименты по фотосинтезу, проведенные Китом МакКри в 1972 году, кажется, противоречат традиционным кривым поглощения, показывая более значительный вклад в фотосинтез от зеленых цветов.
Кривая МакКри, на самом деле, точно отражает эффективность зеленого света. Кроме того, нет никакого противоречия с кривыми абсорбции — эти два графика измеряют разные аспекты данных. Вот объяснение.
Рис. 2 Кривая МакКри
Объяснение кривой абсорбции.
Традиционные данные кривой поглощения получают из измельченных образцов растений, вымоченных в растворителе для отделения хлорофилла, который затем помещают в жидкий раствор.
Затем через жидкость проходят лучи света разных цветов. Спектральный прибор регистрирует остаточные цветовые характеристики проходящего света, чтобы определить, какое количество этого света поглотили хлорофиллы.
Исследователи проверяют различные длины волн красного, синего и зеленого цветов, один раз на наличие хлорофилла-a, другой — на наличие хлорофилла-b. Они записывают данные и используют их для построения кривых поглощения (Рисунок 1).
Рис. 3 Как накапливаются данные кривой абсорбции.
Кривая МакКри объясняет.
В экспериментах МакКри использовались цельные листья, а не измельченные растительные компоненты, что объясняет разницу в данных. В этих экспериментах листья помещают в закрытые камеры и подвергают воздействию света разных цветов.
Исследователи измеряют увеличение количества кислорода в результате фотосинтетического дыхания в камере, чтобы определить, сколько фотосинтеза произошло для каждого цвета света. Поначалу Вы могли бы ожидать результатов, схожих с традиционными кривыми поглощения, но еще один фактор меняет игру.
Рис. 4 Как накапливаются данные кривой МакКри
Светопоглощение листьев
Этот фактор — толщина листовой ткани. Хотя визуально лист плоский, в микроскопическом мире он довольно толстый. Синий и красный цвета света проникают только в поверхностные слои ткани листа (Рисунок 5).
Рис. 5 Светопоглощение листьев (синий — слева, красный — справа)
Broderson and Vogelmann (Functional Plant Biology 2010 37.403-412)
Однако зеленый свет проникает глубже и даже может проходить сквозь лист (Рисунок 6).
Несмотря на то, что хлорофилл поглощает меньший процент зеленого света, у зеленого света больше шансов связаться с большим количеством хлорофилла в глубине ткани. Это компромисс — меньшая впитываемость хлорофилла, но большая проницаемость листьев.
Рис. 6 Светопоглощение листьев (зеленый — слева, дальний — справа)
Broderson and Vogelmann (Functional Plant Biology 2010 37.403-412)
Кроме того, больший процент зеленого света (и дальнего красного) может проходить через лист и влиять на фотосинтез в нижних ветвях, в то время как синий и красный свет ограничивается верхним слоем листьев. Поэтому зеленый свет особенно полезен для густых, кустистых растений, таких как конопля.
Чтобы продемонстрировать это, Вы можете использовать спектрометр или спектральный PAR-метр и сделать запись света под листом — полученный спектр (Рисунок 7) покажет преобладание зеленого и дальнего красного света (>700 нм).
Рис. 7 Спектр солнечного света, проходящего через лист.
Резюме
Кривые поглощения хлорофилла говорят о том, что зеленые цвета в лампах для выращивания оказывают минимальное влияние — это может ввести в заблуждение, если Вы пытаетесь соотнести их с фотосинтезом.
В отличие от этого, данные кривой МакКри напрямую связаны с фотосинтезом и предполагают отбор проб целых листьев. Он вводит новый фактор проникновения света в ткани листа: зеленый свет лучше проникает в ткани листа и проходит через нижние слои листьев, увеличивая скорость контакта между зелеными фотонами и хлорофиллами.
В целом, кривая МакКри убедительно свидетельствует о том, что зеленые цвета в лампах для выращивания имеют большое значение — и есть значительные данные исследований и эмпирические доказательства, подтверждающие это.
Как PG200N помогает растениеводам оптимизировать зеленый свет для лучшего фотосинтеза
Зеленый свет играет уникальную роль в биологии растений, но многие производители затрудняются точно измерить его. Большинство измерителей PAR сообщают только об общем PPFD и не могут определить, сколько полезного зеленого света попадает в среднюю и нижнюю часть полога, где длина зеленых волн вносит наибольший вклад в фотосинтез.
Сайт UPRtek PG200N Спектральный PAR-метр решает эту проблему, предлагая точные, специфические для длины волны измерения во всем диапазоне PAR. Это позволяет производителям:
- Количественная оценка проникновения зеленого света через верхние листья
- Оцените, блокирует ли плотность растений синий/красный свет, обеспечивая при этом пропуск зеленого света.
- Сравнивайте осветительные приборы на основе реальной спектральной мощности, а не рекламных графиков
- Измеряйте спектральные изменения со временем из-за старения диодов или накопления грязи
- Подберите стратегии освещения для видов сельскохозяйственных культур, которые получают большую пользу от зеленого света
Благодаря защите IP66, многорежимному измерению, регистрации спектра и дополнительной интеграции датчика UVA, PG200N разработан для точного сельского хозяйства в помещении. Он обеспечивает растениеводам спектральную прозрачность, необходимую для оптимизации фотосинтеза — не только на поверхности листьев, но и по всему навесу.
PG200N Spectral PAR Meter
Измерение спектральной PAR дает фермерам и исследователям преимущества экспертного освещения, помогая им измерять и настраивать параметры цвета, чтобы улучшить качество, сроки и количество своей продукции.
Читать дальше: PG200N Спектральный PAR-метр
Получите свою БЕСПЛАТНУЮ копию UPRtek Grow Light Handbook!
Изучите, как освещение влияет на рост растений - от настройки спектра до измерительных инструментов. Идеально подходит для садоводов, исследователей и специалистов по освещению в садоводстве. Просто введите свой e-mail, чтобы мгновенно скачать.
Горячий продукт
- Добавление зеленого света для улучшения роста латука при освещении красными и синими светодиодами. | Kim, H.-H., Goins, G. D., Wheeler, R. M., & Sager, J. C. (2004).
- Не игнорируйте зеленый свет: Изучение различных ролей в растительных процессах. | Smith, H. L., McAusland, L., & Murchie, E. H. (2017).
- Зеленый свет стимулирует фотосинтез листьев более эффективно, чем красный, при сильном белом освещении: Пересмотрите загадочный вопрос о том, почему листья зеленые. | Терашима, И., Фудзита, Т., Иноуэ, Т., Чоу, В.С., и Огучи, Р. (2009).
Другие статьи по теме UPRtek.
- Что такое фитолампа? Как это работает? Сравнение ламп для выращивания с обычными лампами накаливания
- Какой цвет лампы для выращивания лучше всего подходит? Почему лампы для выращивания фиолетовые?
- Светильники для выращивания каннабиса: Какой свет лучше всего подходит для выращивания каннабиса?
- Человекоцентричное освещение для офисов: Влияние, преимущества и разработка систем
- Что такое человекоцентричное освещение? Разработка, применение и решения
- Что такое колориметр для визуализации? Применение и особенности
серия справочников
Руководство по мерцанию
Все, что вам нужно знать о мерцании, коварном и потенциально серьезном световом артефакте, влияющем на визуальную безопасность в общественных местах, таких как больницы, офисы, библиотеки и т. д.
О сайте UPRtek
United Power Research and Technology
UPRtek (дата основания 2010 г.) является производителем портативных, высокоточных приборов для измерения освещенности; портативные спектрометры, PAR-метры, спектрорадиометры, решения для калибровки света.
UPRtek Штаб-квартира, отдел исследований и разработок и производство находятся на Тайване, а всемирное представительство осуществляется через наших сертифицированных глобальных реселлеров.
Последние статьи
Категория
0 Комментариев