Autorius: Yamin Li ir Houcheng Liu ir kt. iš Pietų Kinijos žemės ūkio universiteto Sodininkystės kolegijos

Straipsnio šaltinis: Šiltnamio sodininkystė

Sodininkystės ūkių tipai daugiausia apima plastikinius šiltnamius, saulės energiją naudojančius šiltnamius, daugiaatramius šiltnamius ir augalų fabrikus. Kadangi ūkių pastatai tam tikru mastu blokuoja natūralios šviesos šaltinius, patalpų apšvietimas yra nepakankamas, o tai savo ruožtu sumažina pasėlių derlių ir kokybę. Todėl papildomas apšvietimas vaidina nepakeičiamą vaidmenį užtikrinant aukštos kokybės ir didelio derlingumo ūkių pasėlius, tačiau jis taip pat tapo pagrindiniu energijos suvartojimo ir eksploatavimo išlaidų didėjimo veiksniu.

Ilgą laiką dirbtiniai šviesos šaltiniai, naudojami daržininkystės srityje, daugiausia apima aukšto slėgio natrio lempas, fluorescencines lempas, metalines halogenines lempas, kaitrines lempas ir kt. Ryškūs trūkumai yra didelis šilumos išsiskyrimas, didelės energijos sąnaudos ir didelės eksploatavimo išlaidos. Naujos kartos šviesos diodų (LED) sukūrimas leidžia naudoti mažai energijos naudojančius dirbtinius šviesos šaltinius daržininkystės srityje. LED turi dideliu fotoelektrinio konversijos efektyvumu, nuolatinės srovės galia, mažu tūriu, ilgu tarnavimo laiku, mažomis energijos sąnaudomis, fiksuotu bangos ilgiu, maža šilumine spinduliuote ir aplinkos apsauga. Palyginti su šiuo metu dažniausiai naudojamomis aukšto slėgio natrio lempomis ir fluorescencinėmis lempomis, LED gali ne tik reguliuoti šviesos kiekį ir kokybę (įvairių juostų šviesos santykį) pagal augalų augimo poreikius, bet ir dėl šaltos šviesos gali apšviesti augalus iš arti. Taigi, galima pagerinti auginimo sluoksnių skaičių ir erdvės panaudojimo greitį, taip pat įgyvendinti energijos taupymo, aplinkos apsaugos ir erdvės efektyvaus panaudojimo funkcijas, kurių negalima pakeisti tradiciniais šviesos šaltiniais.

Dėl šių privalumų LED sėkmingai naudojamas sodininkystės įrenginių apšvietime, kontroliuojamos aplinkos pagrindiniuose tyrimuose, augalų audinių kultūrose, augalų gamyklų daiguose ir aviacijos bei kosmoso ekosistemose. Pastaraisiais metais LED auginimo apšvietimo našumas gerėja, kaina mažėja, o visų rūšių produktai su specifiniais bangos ilgiais palaipsniui kuriami, todėl jo taikymas žemės ūkio ir biologijos srityse bus platesnis.

Šiame straipsnyje apibendrinama LED tyrimų būklė augalų daržininkystės srityje, daugiausia dėmesio skiriama LED papildomo apšvietimo taikymui šviesos biologijos pagrindu, LED auginimo lempų poveikiui augalų šviesos formavimuisi, maistinei kokybei ir senėjimo lėtinimo poveikiui, šviesos formulės konstrukcijai ir taikymui, taip pat analizuojamos dabartinės LED papildomo apšvietimo technologijos problemos ir perspektyvos.

Papildomos LED šviesos poveikis sodo kultūrų augimui

Šviesos reguliacinis poveikis augalų augimui ir vystymuisi apima sėklų dygimą, stiebų ilgėjimą, lapų ir šaknų vystymąsi, fototropizmą, chlorofilo sintezę ir skaidymą bei žydėjimo indukciją. Apšvietimo aplinkos elementai patalpoje apima šviesos intensyvumą, šviesos ciklą ir spektrinį pasiskirstymą. Šiuos elementus galima reguliuoti dirbtinio apšvietimo papildais, neribojant oro sąlygų.

Šiuo metu augaluose yra bent trijų tipų fotoreceptoriai: fitochromas (sugeriantis raudoną ir tolimąją raudoną šviesą), kriptochromas (sugeriantis mėlyną ir artimąją ultravioletinę šviesą) ir UV-A bei UV-B spindulius. Naudojant specifinio bangos ilgio šviesos šaltinį augalų apšvitinimui, galima pagerinti augalų fotosintezės efektyvumą, pagreitinti šviesos morfogenezę ir skatinti augalų augimą bei vystymąsi. Augalų fotosintezėje naudojama raudona oranžinė šviesa (610–720 nm) ir mėlyna violetinė šviesa (400–510 nm). Naudojant LED technologiją, monochromatinė šviesa (pvz., raudona šviesa su 660 nm smaile, mėlyna šviesa su 450 nm smaile ir kt.) gali būti spinduliuojama pagal stipriausią chlorofilo absorbcijos juostą, o spektrinio domeno plotis yra tik ± 20 nm.

Šiuo metu manoma, kad raudonai oranžinė šviesa žymiai pagreitins augalų vystymąsi, skatins sausųjų medžiagų kaupimąsi, svogūnėlių, gumbų, lapų svogūnėlių ir kitų augalo organų formavimąsi, paskatins augalų žydėjimą ir vaisių brandinimą anksčiau, atliks pagrindinį vaidmenį gerinant augalų spalvą; mėlyna ir violetinė šviesa gali kontroliuoti augalų lapų fototropizmą, skatinti žiotelių atsivėrimą ir chloroplastų judėjimą, slopinti stiebų pailgėjimą, užkirsti kelią augalo ilgėjimui, atidėti augalų žydėjimą ir skatinti vegetatyvinių organų augimą; raudonų ir mėlynų šviesos diodų derinys gali kompensuoti nepakankamą vienos spalvos šviesos kiekį ir suformuoti spektrinės sugerties smailę, kuri iš esmės atitinka augalų fotosintezę ir morfologiją. Šviesos energijos panaudojimo lygis gali siekti 80–90 %, o energijos taupymo efektas yra reikšmingas.

Įrengus papildomus LED apšvietimus daržininkystės ūkiuose, galima pasiekti labai didelį derliaus padidėjimą. Tyrimai parodė, kad, 12 val. (8:00–20:00) apšviečiant papildomai 300 μmol/(m²·s) LED juostomis ir LED vamzdeliais, žymiai padidėja vaisių skaičius, bendras derlius ir kiekvieno vyšninio pomidoro svoris. Papildomos LED juostos šviesos kiekis padidėjo atitinkamai 42,67 %, 66,89 % ir 16,97 %, o papildomos LED vamzdžio šviesos kiekis padidėjo atitinkamai 48,91 %, 94,86 % ir 30,86 %. Papildoma LED auginimo šviestuvų LED šviesa per visą augimo laikotarpį [raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 3:2, o šviesos intensyvumas – 300 μmol/(m²·s)] gali žymiai padidinti čihvos ir baklažanų vaisių kokybę ir derlių ploto vienete. Čikuquano kiekis padidėjo atitinkamai 5,3 % ir 15,6 %, o baklažanų – 7,6 % ir 7,8 %. Dėl LED šviesos kokybės, intensyvumo ir viso augimo laikotarpio trukmės galima sutrumpinti augalų augimo ciklą, pagerinti žemės ūkio produktų komercinį derlių, maistinę kokybę ir morfologinę vertę, taip pat užtikrinti efektyvų, energiją taupantį ir išmanų sodininkystės kultūrų auginimą.

LED papildomos šviesos panaudojimas daržovių daigų auginime

Augalų morfologijos, augimo ir vystymosi reguliavimas LED šviesos šaltiniu yra svarbi technologija šiltnamių auginimo srityje. Aukštesnieji augalai gali pajusti ir priimti šviesos signalus per fotoreceptorių sistemas, tokias kaip fitochromas, kriptochromas ir fotoreceptoriai, ir atlikti morfologinius pokyčius per ląstelėse esančius pasiuntinius, kad reguliuotų augalų audinius ir organus. Fotomorfogenezė reiškia, kad augalai pasikliauja šviesa, kad kontroliuotų ląstelių diferenciaciją, struktūrinius ir funkcinius pokyčius, taip pat audinių ir organų formavimąsi, įskaitant įtaką kai kurių sėklų dygimui, viršūninio dominavimo skatinimą, šoninių pumpurų augimo slopinimą, stiebo pailgėjimą ir tropizmą.

Daržovių daigų auginimas yra svarbi ūkinių patalpų dalis. Nuolatinis lietingas oras sukels nepakankamą šviesos kiekį patalpoje, todėl daigai linkę ilgėti, o tai turės įtakos daržovių augimui, žiedpumpurių diferenciacijai ir vaisių vystymuisi, o galiausiai ir jų derliui bei kokybei. Gamyboje daigų augimui reguliuoti naudojami kai kurie augalų augimo reguliatoriai, tokie kaip giberelinas, auksinas, paklobutrazolas ir chlormekvatas. Tačiau nepagrįstas augalų augimo reguliatorių naudojimas gali lengvai užteršti daržovių ir patalpų aplinką, o tai kenkia žmonių sveikatai.

Papildoma LED šviesa turi daug unikalių papildomos šviesos privalumų ir tai yra tinkamas būdas naudoti papildomą LED šviesą daigams auginti. Papildomos LED šviesos [25±5 μmol/(m²·s)] eksperimente, atliktame esant silpnam apšvietimui [0~35 μmol/(m²·s)], nustatyta, kad žalia šviesa skatina agurkų daigų ilgėjimą ir augimą. Raudona ir mėlyna šviesa slopina daigų augimą. Palyginti su silpna natūralia šviesa, daigų, papildytų raudona ir mėlyna šviesa, stipraus daigumo indeksas padidėjo atitinkamai 151,26 % ir 237,98 %. Palyginti su monochromatinės šviesos kokybe, stiprių daigų, turinčių raudoną ir mėlyną komponentus, apšvitinimo sudėtine šviesos papildymo šviesa metu indeksas padidėjo 304,46 %.

Agurkų daigų apšvietimas raudona šviesa gali padidinti tikrųjų lapų skaičių, lapų plotą, augalo aukštį, stiebo skersmenį, sausų ir šviežių medžiagų kokybę, stiprų daigų indeksą, šaknų gyvybingumą, SOD aktyvumą ir tirpių baltymų kiekį. UV-B papildai gali padidinti chlorofilo a, chlorofilo b ir karotinoidų kiekį agurkų daigų lapuose. Palyginti su natūralia šviesa, raudonos ir mėlynos LED šviesos papildai gali žymiai padidinti pomidorų daigų lapų plotą, sausųjų medžiagų kokybę ir stiprų daigų indeksą. Raudonos ir žalios LED šviesos papildai žymiai padidina pomidorų daigų aukštį ir stiebo storį. Žalios LED šviesos papildai gali žymiai padidinti agurkų ir pomidorų daigų biomasę, o šviežia ir sausa daigų masė didėja didėjant žalios šviesos papildų šviesos intensyvumui, o storas pomidorų daigų stiebas ir stiprus daigų indeksas seka po žalios šviesos papildų šviesos. Stiprumo padidėjimas didėja. Raudonos ir mėlynos LED šviesos derinys gali padidinti stiebo storį, lapų plotą, viso augalo sausą svorį, šaknų ir ūglių santykį bei stiprų baklažanų daigų indeksą. Palyginti su balta šviesa, raudona LED šviesa gali padidinti kopūstų daigų biomasę ir skatinti jų pailgėjimą bei lapų plėtimąsi. Mėlyna LED šviesa skatina tankų kopūstų daigų augimą, sausųjų medžiagų kaupimąsi ir stiprų daigumo indeksą, todėl kopūstų daigai tampa žemesni. Šie rezultatai rodo, kad naudojant šviesos reguliavimo technologiją auginamų daržovių daigų privalumai yra akivaizdūs.

Papildomos LED šviesos poveikis vaisių ir daržovių maistinei kokybei

Vaisiuose ir daržovėse esantys baltymai, cukrus, organinės rūgštys ir vitaminai yra maistinės medžiagos, naudingos žmonių sveikatai. Šviesos kokybė gali turėti įtakos VC kiekiui augaluose, reguliuodama VC sintezės ir skaidymo fermentų aktyvumą, taip pat gali reguliuoti baltymų apykaitą ir angliavandenių kaupimąsi sodininkystės augaluose. Raudona šviesa skatina angliavandenių kaupimąsi, mėlyna šviesa yra naudinga baltymų susidarymui, o raudonos ir mėlynos šviesos derinys gali žymiai pagerinti augalų maistinę kokybę, palyginti su monochromatine šviesa.

Raudonos arba mėlynos LED šviesos pridėjimas gali sumažinti nitratų kiekį salotose, mėlynos arba žalios LED šviesos pridėjimas gali skatinti tirpaus cukraus kaupimąsi salotose, o infraraudonųjų spindulių LED šviesos pridėjimas skatina VC kaupimąsi salotose. Rezultatai parodė, kad mėlynos šviesos papildymas gali padidinti pomidorų VC ir tirpių baltymų kiekį; raudonos ir mėlynos šviesos derinys gali padidinti pomidorų vaisių cukraus ir rūgščių kiekį, o cukraus ir rūgšties santykis buvo didžiausias esant raudonai ir mėlynai kombinuotai šviesai; raudonai ir mėlynai kombinuota šviesa gali padidinti agurkų vaisių VC kiekį.

Vaisiuose ir daržovėse esantys fenoliai, flavonoidai, antocianinai ir kitos medžiagos ne tik daro didelę įtaką vaisių ir daržovių spalvai, skoniui ir prekinei vertei, bet ir turi natūralų antioksidacinį aktyvumą, gali veiksmingai slopinti arba pašalinti laisvuosius radikalus žmogaus organizme.

Naudojant LED mėlynąją šviesą kaip papildinę šviesą, baklažanų odelės antocianinų kiekis gali žymiai padidėti 73,6 %, o naudojant LED raudonąją šviesą ir raudonos bei mėlynos šviesos derinį – padidėti flavonoidų ir bendro fenolių kiekis. Mėlynoji šviesa gali skatinti likopeno, flavonoidų ir antocianinų kaupimąsi pomidorų vaisiuose. Raudonos ir mėlynos šviesos derinys tam tikru mastu skatina antocianinų gamybą, tačiau slopina flavonoidų sintezę. Palyginti su apdorojimu balta šviesa, apdorojimas raudona šviesa gali žymiai padidinti antocianinų kiekį salotų ūgliuose, tačiau apdorojimas mėlyna šviesa turi mažiausią antocianinų kiekį. Bendras fenolių kiekis žalialapėse, violetinėse ir raudonlapėse salotose buvo didesnis po baltos šviesos, raudonos ir mėlynos šviesos derinio bei mėlynos šviesos, tačiau mažiausias po apdorojimo raudona šviesa. Papildomai naudojant LED ultravioletinę arba oranžinę šviesą, galima padidinti fenolinių junginių kiekį salotų lapuose, o papildant žalią šviesą – antocianinų kiekį. Todėl LED auginimo lempų naudojimas yra veiksmingas būdas reguliuoti vaisių ir daržovių maistinę kokybę auginant daržininkystės ūkiuose.

Papildomos LED šviesos poveikis augalų senėjimo stabdymui

Chlorofilo skaidymasis, greitas baltymų praradimas ir RNR hidrolizė augalo senėjimo metu daugiausia pasireiškia kaip lapų senėjimas. Chloroplastai yra labai jautrūs išorinės šviesos aplinkos pokyčiams, ypač šviesos kokybės pokyčiams. Raudona šviesa, mėlyna šviesa ir raudonai mėlyna kombinuota šviesa skatina chloroplastų morfogenezę, mėlyna šviesa skatina krakmolo grūdelių kaupimąsi chloroplastuose, o raudona ir tolimoji raudona šviesa neigiamai veikia chloroplastų vystymąsi. Mėlynos šviesos, raudonos ir mėlynos šviesos derinys gali skatinti chlorofilo sintezę agurkų daigų lapuose, o raudonos ir mėlynos šviesos derinys taip pat gali atidėti lapų chlorofilo kiekio mažėjimą vėlesniame etape. Šis poveikis yra dar akivaizdesnis mažėjant raudonos šviesos santykiui ir didėjant mėlynos šviesos santykiui. Agurkų daigų lapų chlorofilo kiekis, apšvitintas LED raudona ir mėlyna kombinuota šviesa, buvo žymiai didesnis nei apšvitintas fluorescencinėmis šviesomis ir monochromatine raudona bei mėlyna šviesa. LED mėlyna šviesa gali žymiai padidinti Wutacai ir žaliųjų česnakų daigų chlorofilo a/b vertę.

Senėjimo metu keičiasi citokininai (CTK), auksinas (IAA), abscizinės rūgšties kiekis (ABA) ir įvairūs fermentų aktyvumo pokyčiai. Augalų hormonų kiekį lengvai veikia šviesos aplinka. Skirtingos šviesos savybės turi skirtingą reguliacinį poveikį augalų hormonams, o pradiniuose šviesos signalo perdavimo kelio etapuose dalyvauja citokininai.

CTK skatina lapų ląstelių plėtimąsi, stiprina lapų fotosintezę, slopindamas ribonukleazės, deoksiribonukleazės ir proteazės aktyvumą, ir lėtina nukleorūgščių, baltymų ir chlorofilo skaidymą, todėl gali žymiai sulėtinti lapų senėjimą. Yra sąveika tarp šviesos ir CTK tarpininkaujamo vystymosi reguliavimo, o šviesa gali skatinti endogeninių citokininų kiekio padidėjimą. Kai augalų audiniai yra senėjimo būsenoje, jų endogeninių citokininų kiekis sumažėja.

IAA daugiausia koncentruojasi intensyvaus augimo vietose, o senstančiuose audiniuose ar organuose jo yra labai mažai. Violetinė šviesa gali padidinti indolo acto rūgšties oksidazės aktyvumą, o mažas IAA kiekis gali slopinti augalų ilgėjimą ir augimą.

ABA daugiausia susidaro senstančiuose lapų audiniuose, subrendusiuose vaisiuose, sėklose, stiebuose, šaknyse ir kitose dalyse. Agurkų ir kopūstų ABA kiekis, veikiant raudonai ir mėlynai šviesai, yra mažesnis nei baltos ir mėlynos šviesos.

Peroksidazė (POD), superoksido dismutazė (SOD), askorbato peroksidazė (APX), katalazė (CAT) yra svarbesni ir su šviesa susiję apsauginiai augalų fermentai. Augalams senstant, šių fermentų aktyvumas sparčiai mažėja.

Skirtingos šviesos savybės daro didelę įtaką augalų antioksidacinių fermentų aktyvumui. Po 9 dienų raudonos šviesos apdorojimo rapsų daigų APX aktyvumas reikšmingai padidėjo, o POD aktyvumas sumažėjo. Pomidorų POD aktyvumas po 15 dienų raudonos ir mėlynos šviesos buvo atitinkamai 20,9 % ir 11,7 % didesnis nei baltos šviesos. Po 20 dienų žalios šviesos apdorojimo pomidorų POD aktyvumas buvo mažiausias – tik 55,4 % baltos šviesos. 4 val. mėlynos šviesos papildymas gali reikšmingai padidinti tirpių baltymų kiekį, POD, SOD, APX ir CAT fermentų aktyvumą agurkų lapuose daigų stadijoje. Be to, SOD ir APX aktyvumas palaipsniui mažėja ilgėjant apšvietimui. SOD ir APX aktyvumas mėlynoje ir raudonoje šviesoje mažėja lėtai, bet visada yra didesnis nei baltos šviesos. Raudonos šviesos spinduliavimas reikšmingai sumažino pomidorų lapų peroksidazės ir IAA peroksidazės aktyvumą bei baklažanų lapų IAA peroksidazės aktyvumą, tačiau žymiai padidino baklažanų lapų peroksidazės aktyvumą. Todėl tinkama papildomo LED apšvietimo strategija gali veiksmingai atitolinti sodininkystės kultūrų senėjimą ir pagerinti derlių bei kokybę.

LED šviesos formulės konstrukcija ir taikymas

Augalų augimui ir vystymuisi didelę įtaką daro šviesos kokybė ir skirtingi jos sudėties santykiai. Šviesos formulę daugiausia sudaro keli elementai, tokie kaip šviesos kokybės santykis, šviesos intensyvumas ir šviesos laikas. Kadangi skirtingi augalai turi skirtingus šviesos poreikius ir skirtingus augimo bei vystymosi etapus, auginamiems augalams reikalingas geriausias šviesos kokybės, šviesos intensyvumo ir šviesos papildymo laiko derinys.

 ◆Šviesos spektro santykis

Palyginti su balta šviesa ir viena raudona bei mėlyna šviesa, LED raudonos ir mėlynos šviesos derinys turi didelį pranašumą agurkų ir kopūstų daigų augimui ir vystymuisi.

Kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 8:2, žymiai padidėja augalo stiebo storis, augalo aukštis, augalo sausoji masė, šviežioji masė, stiprus daigų indeksas ir kt., be to, tai naudinga chloroplastų matricos ir bazinių plokštelių formavimuisi bei asimiliacijos rezultatams.

Raudonos, žalios ir mėlynos spalvos kokybės derinys raudonųjų pupelių daigams yra naudingas jų sausosios medžiagos kaupimuisi, o žalia šviesa gali skatinti raudonųjų pupelių daigų sausosios medžiagos kaupimąsi. Augimas akivaizdžiausias, kai raudonos, žalios ir mėlynos šviesos santykis yra 6:2:1. Raudonųjų pupelių daigų daigų daržovių hipokotilio pailgėjimo efektas buvo geriausias, kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis buvo 8:1, o raudonųjų pupelių daigų hipokotilio pailgėjimas buvo akivaizdžiai slopinamas, kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis buvo 6:3, tačiau tirpių baltymų kiekis buvo didžiausias.

Kai lufos daigų raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 8:1, lufos daigų stiprus daigų indeksas ir tirpaus cukraus kiekis yra didžiausi. Naudojant šviesą, kurios raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 6:3, chlorofilo a kiekis, chlorofilo a/b santykis ir tirpių baltymų kiekis lufos daiguose buvo didžiausi.

Salierams apšviečiant raudoną ir mėlyną šviesą santykiu 3:1, galima veiksmingai padidinti salierų augalų aukštį, lapkočių ilgį, lapų skaičių, sausųjų medžiagų kokybę, vikrumo kiekį, tirpių baltymų kiekį ir tirpaus cukraus kiekį. Auginant pomidorus, padidinus mėlynos šviesos LED dalį, skatinamas likopeno, laisvųjų aminorūgščių ir flavonoidų susidarymas, o padidinus raudonos šviesos dalį – titruojamųjų rūgščių susidarymas. Kai raudonos ir mėlynos šviesos bei salotų lapų santykis yra 8:1, tai naudinga karotinoidų kaupimuisi ir veiksmingai sumažina nitratų kiekį bei padidina vikrumo kiekį.

 ◆Šviesos intensyvumas

Silpno apšvietimo sąlygomis augantys augalai yra jautresni fotoinhibicijai nei stipraus apšvietimo sąlygomis. Pomidorų daigų grynasis fotosintezės greitis didėja didėjant šviesos intensyvumui [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], pirmiausia didėjant, vėliau mažėjant, o esant 300 μmol/(m²·s) greičiui pasiekiant maksimumą. Salotų augalo aukštis, lapų plotas, vandens kiekis ir VC kiekis reikšmingai padidėjo esant 150 μmol/(m²·s) šviesos intensyvumo apdorojimui. Esant 200 μmol/(m²·s) šviesos intensyvumo apdorojimui, reikšmingai padidėjo šviežia masė, bendras svoris ir laisvųjų aminorūgščių kiekis, o esant 300 μmol/(m²·s) šviesos intensyvumo apdorojimui, sumažėjo salotų lapų plotas, vandens kiekis, chlorofilo a, chlorofilo a+b ir karotinoidų kiekis. Lyginant su tamsa, padidėjus LED augimo šviesos intensyvumui [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], juodųjų pupelių daigų chlorofilo a, chlorofilo b ir chlorofilo a+b kiekis žymiai padidėjo. VC kiekis yra didžiausias – 3 μmol/(m²·s), o tirpių baltymų, tirpaus cukraus ir sacharozės kiekis yra didžiausias – 9 μmol/(m²·s). Esant tokioms pačioms temperatūros sąlygoms, padidėjus šviesos intensyvumui [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx], paprikų daigų dygimo laikas sutrumpėja, padidėja tirpaus cukraus kiekis, tačiau chlorofilo a ir karotinoidų kiekis palaipsniui mažėja.

 ◆Šviesos laikas

Tinkamai pailginus šviesos laiką, galima tam tikru mastu sumažinti dėl nepakankamo šviesos intensyvumo atsirandantį šviesos stresą, padėti kaupti sodo augalų fotosintezės produktus ir pasiekti derliaus didėjimo bei kokybės gerėjimo efektą. Daigų VC kiekis palaipsniui didėjo ilgėjant šviesos laikui (0, 4, 8, 12, 16, 20 val./parą), o laisvųjų aminorūgščių kiekis, SOD ir CAT aktyvumas mažėjo. Pailginus šviesos laiką (12, 15, 18 val.), kininių kopūstų augalų šviežia masė žymiai padidėjo. VC kiekis kininių kopūstų lapuose ir stiebuose buvo didžiausias atitinkamai po 15 ir 12 val. Tirpiųjų baltymų kiekis kininių kopūstų lapuose palaipsniui mažėjo, tačiau stiebuose didžiausias buvo po 15 val. Tirpiųjų baltymų kiekis kininių kopūstų lapuose palaipsniui didėjo, o stiebuose didžiausias buvo po 12 val. Kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 1:2, palyginti su 12 val. apšvietimo trukme, 20 val. šviesos apdorojimas sumažina santykinį bendrųjų fenolių ir flavonoidų kiekį žalialapėse salotose, tačiau kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 2:1, 20 val. šviesos apdorojimas reikšmingai padidino santykinį bendrųjų fenolių ir flavonoidų kiekį žalialapėse salotose.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, matyti, kad skirtingos šviesos formulės turi skirtingą poveikį skirtingų augalų rūšių fotosintezei, fotomorfogenezei ir anglies bei azoto metabolizmui. Norint gauti geriausią šviesos formulę, šviesos šaltinio konfigūraciją ir suformuluoti intelektualias valdymo strategijas, reikia pradėti nuo augalų rūšių, o atsižvelgiant į sodininkystės augalų žaliavų poreikius, gamybos tikslus, gamybos veiksnius ir kt., reikėtų atlikti atitinkamus koregavimus, kad būtų pasiektas intelektualus šviesos aplinkos valdymas ir aukštos kokybės bei didelio derlingumo sodininkystės augalai energiją taupančiomis sąlygomis.

Esamos problemos ir perspektyvos

Svarbus LED auginimo lempų privalumas yra tas, kad jos gali atlikti intelektualius derinių koregavimus pagal skirtingų augalų fotosintezės charakteristikų, morfologijos, kokybės ir derliaus spektro poreikius. Skirtingos augalų rūšys ir skirtingi to paties augalo augimo periodai turi skirtingus šviesos kokybės, šviesos intensyvumo ir fotoperiodo reikalavimus. Tam reikia toliau plėtoti ir tobulinti šviesos formulių tyrimus, kad būtų sukurta didžiulė šviesos formulių duomenų bazė. Kartu su profesionalių lempų tyrimais ir plėtra galima maksimaliai išnaudoti LED papildomų lempų vertę žemės ūkio reikmėms, kad būtų galima geriau taupyti energiją, gerinti gamybos efektyvumą ir gauti ekonominę naudą. LED auginimo lempų taikymas sodininkystės objektuose parodė didelį gyvybingumą, tačiau LED apšvietimo įrangos ar prietaisų kaina yra gana didelė, o vienkartinės investicijos yra didelės. Įvairių augalų papildomos šviesos poreikiai skirtingomis aplinkos sąlygomis nėra aiškūs, papildomos šviesos spektras, nepagrįstas auginimo šviesos intensyvumas ir laikas neišvengiamai sukels įvairių problemų auginimo apšvietimo pramonėje.

Tačiau tobulėjant technologijoms ir mažinant LED auginimo lempų gamybos sąnaudas, LED papildomas apšvietimas bus plačiau naudojamas daržininkystėje. Tuo pačiu metu LED papildomo apšvietimo technologijų sistemos kūrimas ir pažanga bei naujų energijos šaltinių derinimas leis sparčiai plėtoti daržininkystės, šeimos, miesto ir kosminės žemdirbystės sektorius, kad būtų patenkinti žmonių sodininkystės kultūrų poreikiai specialioje aplinkoje.