Santrauka: Daržovių daigai yra pirmasis daržovių auginimo žingsnis, o daigų kokybė yra labai svarbi daržovių derliui ir kokybei po pasodinimo. Nuolat tobulėjant darbo pasidalijimui daržovių pramonėje, daržovių daigai pamažu suformavo nepriklausomą pramonės grandinę ir aptarnauja daržovių auginimą. Veikiami blogų oro sąlygų, tradiciniai daigų auginimo metodai neišvengiamai susiduria su daugybe iššūkių, tokių kaip lėtas daigų augimas, ilgakojų daigų augimas, kenkėjai ir ligos. Norėdami susidoroti su ilgakojų daigų problema, daugelis komercinių augintojų naudoja augimo reguliatorius. Tačiau naudojant augimo reguliatorius kyla daigų standumo, maisto saugos ir aplinkos užterštumo rizika. Be cheminių kontrolės metodų, nors mechaninis stimuliavimas, temperatūros ir vandens kontrolė taip pat gali atlikti tam tikrą vaidmenį užkertant kelią daigų ilgakojų daigų augimui, jie yra šiek tiek mažiau patogūs ir veiksmingi. Dėl pasaulinės naujosios Covid-19 epidemijos išryškėjo gamybos valdymo sunkumai, kuriuos sukelia darbo jėgos trūkumas ir didėjančios darbo sąnaudos daigų pramonėje.

Tobulėjant apšvietimo technologijoms, dirbtinės šviesos naudojimas daržovių daigų auginimui pasižymi dideliu daigų produktyvumu, mažesniu kenkėjų ir ligų skaičiumi bei lengvu standartizavimu. Palyginti su tradiciniais šviesos šaltiniais, naujos kartos LED šviesos šaltiniai pasižymi energijos taupymu, dideliu efektyvumu, ilgaamžiškumu, aplinkos apsauga ir ilgaamžiškumu, mažu dydžiu, maža šilumine spinduliuote ir maža bangos ilgio amplitude. Jie gali suformuoti tinkamą spektrą pagal daigų augimo ir vystymosi poreikius augalų fabrikų aplinkoje ir tiksliai kontroliuoti daigų fiziologinius ir medžiagų apykaitos procesus, tuo pačiu prisidedant prie taršos neturinčio, standartizuoto ir greito daržovių daigų auginimo bei sutrumpinant daigų ciklą. Pietų Kinijoje paprikų ir pomidorų daigų (3–4 tikrieji lapai) auginimas plastikiniuose šiltnamiuose trunka apie 60 dienų, o agurkų daigų (3–5 tikrieji lapai) – apie 35 dienas. Augalų fabriko sąlygomis pomidorų daigų auginimas trunka tik 17 dienų, o paprikų daigų – 25 dienas, esant 20 val. fotoperiodui ir 200–300 μmol/(m2•s) PPF. Palyginti su įprastu daigų auginimo šiltnamyje metodu, LED augalų fabriko daigų auginimo metodo naudojimas žymiai sutrumpino agurkų augimo ciklą 15–30 dienų, o moteriškų žiedų ir vaisių skaičius viename augale padidėjo atitinkamai 33,8 % ir 37,3 %, o didžiausias derlius padidėjo 71,44 %.

Kalbant apie energijos panaudojimo efektyvumą, augalų fabrikų energijos panaudojimo efektyvumas yra didesnis nei Venlo tipo šiltnamių toje pačioje platumoje. Pavyzdžiui, Švedijos augalų fabrike 1 kg sausųjų salotų pagaminti reikia 1411 MJ, o šiltnamyje – 1699 MJ. Tačiau jei apskaičiuojame elektros energijos poreikį vienam kilogramui salotų sausųjų medžiagų, augalų fabrikui reikia 247 kW·h 1 kg sausųjų salotų pagaminti, o Švedijos, Nyderlandų ir Jungtinių Arabų Emyratų šiltnamiams reikia atitinkamai 182 kW·h, 70 kW·h ir 111 kW·h.

Tuo pačiu metu augalų fabrike, naudojant kompiuterius, automatinę įrangą, dirbtinį intelektą ir kitas technologijas, galima tiksliai kontroliuoti daigų auginimui tinkamas aplinkos sąlygas, atsikratyti natūralios aplinkos sąlygų apribojimų ir realizuoti intelektualią, mechanizuotą ir stabilią metinę daigų gamybą. Pastaraisiais metais augalų fabrikų daigai buvo naudojami komercinėje lapinių daržovių, vaisinių daržovių ir kitų ekonominių augalų gamyboje Japonijoje, Pietų Korėjoje, Europoje, Jungtinėse Amerikos Valstijose ir kitose šalyse. Didelės pradinės augalų fabrikų investicijos, didelės eksploatavimo išlaidos ir didžiulis sistemos energijos suvartojimas vis dar yra kliūtys, ribojančios daigų auginimo technologijų skatinimą Kinijos augalų fabrikuose. Todėl būtina atsižvelgti į didelio derlingumo ir energijos taupymo reikalavimus, susijusius su šviesos valdymo strategijomis, daržovių augimo modelių kūrimu ir automatizavimo įranga, siekiant pagerinti ekonominę naudą.

Šiame straipsnyje apžvelgiama LED šviesos aplinkos įtaka daržovių daigų augimui ir vystymuisi augalų fabrikuose pastaraisiais metais, numatant daržovių daigų šviesos reguliavimo augalų fabrikuose tyrimų kryptį.

1. Šviesos aplinkos poveikis daržovių daigų augimui ir vystymuisi

Šviesa, kaip vienas iš esminių aplinkos veiksnių augalų augimui ir vystymuisi, yra ne tik energijos šaltinis augalams fotosintezei vykdyti, bet ir pagrindinis signalas, turintis įtakos augalų fotomorfogenezei. Augalai per šviesos signalų sistemą jaučia signalo kryptį, energiją ir šviesos kokybę, reguliuoja savo augimą ir vystymąsi bei reaguoja į šviesos buvimą ar nebuvimą, bangos ilgį, intensyvumą ir trukmę. Šiuo metu žinomi augalų fotoreceptoriai apima bent tris klases: fitochromus (PHYA~PHYE), kurie jaučia raudoną ir tolimąją raudoną šviesą (FR), kriptochromus (CRY1 ir CRY2), kurie jaučia mėlyną ir ultravioletinę A spinduliuotę, ir elementus (Phot1 ir Phot2) – UV-B receptorių UVR8, kuris jaučia UV-B. Šie fotoreceptoriai dalyvauja susijusių genų ekspresijoje ir reguliuoja jų raišką, o tada reguliuoja gyvybinę veiklą, tokią kaip augalų sėklų dygimas, fotomorfogenezė, žydėjimo laikas, antrinių metabolitų sintezė ir kaupimasis bei atsparumas biotiniams ir abiotiniams stresams.

2. LED šviesos aplinkos įtaka daržovių daigų fotomorfologiniam įsitvirtinimui

2.1 Skirtingos šviesos kokybės poveikis daržovių daigų fotomorfogenezei

Raudonoji ir mėlynoji spektro sritys pasižymi dideliu kvantiniu efektyvumu augalų lapų fotosintezėje. Tačiau ilgalaikis agurkų lapų veikimas gryna raudona šviesa pažeidžia fotosistemą, sukeldamas „raudonos šviesos sindromo“ reiškinį, pvz., sulėtėjusį žiotelių atsaką, sumažėjusį fotosintezės pajėgumą ir azoto panaudojimo efektyvumą bei augimo sulėtėjimą. Esant mažam šviesos intensyvumui (100±5 μmol/(m2•s)), gryna raudona šviesa gali pažeisti tiek jaunų, tiek subrendusių agurkų lapų chloroplastus, tačiau pažeisti chloroplastai atsistatė, kai gryna raudona šviesa buvo pakeista į raudoną ir mėlyną šviesą (R:B = 7:3). Priešingai, kai agurkų augalai perėjo iš raudonai mėlynos šviesos aplinkos į grynai raudonos šviesos aplinką, fotosintezės efektyvumas reikšmingai nesumažėjo, o tai rodo prisitaikymą prie raudonos šviesos aplinkos. Elektroniniu mikroskopu analizuodami agurkų daigų, turinčių „raudonos šviesos sindromą“, lapų struktūrą, eksperimentuotojai nustatė, kad chloroplastų skaičius, krakmolo granulių dydis ir granulių storis lapuose, veikiamuose grynos raudonos šviesos, buvo žymiai mažesni nei lapuose, veikiamuose baltos šviesos. Mėlynos šviesos įsikišimas pagerina agurkų chloroplastų ultrastruktūrą ir fotosintezės savybes bei pašalina per didelį maistinių medžiagų kaupimąsi. Palyginti su balta, raudona ir mėlyna šviesa, gryna raudona šviesa skatino pomidorų daigų hipokotilio pailgėjimą ir sėklaskilčių plitimą, žymiai padidino augalo aukštį ir lapų plotą, tačiau žymiai sumažino fotosintezės pajėgumą, sumažino Rubisko kiekį ir fotocheminį efektyvumą bei žymiai padidino šilumos išsklaidymą. Matyti, kad skirtingų rūšių augalai skirtingai reaguoja į tą pačią šviesos kokybę, tačiau, palyginti su monochromatine šviesa, augalai pasižymi didesniu fotosintezės efektyvumu ir sparčiau auga mišrios šviesos aplinkoje.

Tyrėjai atliko daug tyrimų, siekdami optimizuoti daržovių daigų šviesos kokybės derinį. Esant tokiam pačiam šviesos intensyvumui, padidinus raudonos šviesos santykį, pomidorų ir agurkų daigų aukštis ir šviežia masė žymiai pagerėjo, o geriausią poveikį turėjo apdorojimas raudonos ir mėlynos šviesos santykiu 3:1; priešingai, didelis mėlynos šviesos santykis slopino pomidorų ir agurkų daigų augimą, nes jie buvo trumpi ir kompaktiški, tačiau padidino sausųjų medžiagų ir chlorofilo kiekį daigų ūgliuose. Panašūs modeliai stebimi ir kituose augaluose, pavyzdžiui, paprikose ir arbūzuose. Be to, palyginti su balta šviesa, raudona ir mėlyna šviesa (R:B = 3:1) ne tik žymiai pagerino pomidorų daigų lapų storį, chlorofilo kiekį, fotosintezės efektyvumą ir elektronų perdavimo efektyvumą, bet ir žymiai pagerino su Kalvino ciklu susijusių fermentų ekspresijos lygius, vegetarišką augimą ir angliavandenių kaupimąsi. Lyginant du raudonos ir mėlynos šviesos santykius (R:B = 2:1, 4:1), didesnis mėlynos šviesos santykis buvo palankesnis moteriškų žiedų formavimuisi agurkų daiguose ir pagreitino moteriškų žiedų žydėjimo laiką. Nors skirtingi raudonos ir mėlynos šviesos santykiai neturėjo reikšmingos įtakos lapinių kopūstų, rukolų ir garstyčių daigų šviežios masės derliui, didelis mėlynos šviesos santykis (30 % mėlynos šviesos) reikšmingai sumažino lapinių kopūstų ir garstyčių daigų hipokotilio ilgį ir skilčialapių plotą, o skilčialapių spalva pagilėjo. Todėl auginant daigus, tinkamai padidinus mėlynos šviesos dalį, galima reikšmingai sutrumpinti daržovių daigų mazgų tarpą ir lapų plotą, skatinti daigų šoninį išsiplėtimą ir pagerinti daigų stiprumo indeksą, o tai palanku auginti tvirtus daigus. Jei šviesos intensyvumas nepakito, padidinus žalią šviesą raudonoje ir mėlynoje šviesoje, reikšmingai pagerėjo saldžiųjų paprikų daigų šviežia masė, lapų plotas ir augalo aukštis. Palyginti su tradicine balta fluorescencine lempa, esant raudonai žaliai mėlynai (R3:G2:B5) apšvietimo sąlygoms, „Okagi No. 1“ pomidorų daigų Y[II], qP ir ETR rodikliai reikšmingai pagerėjo. Grynos mėlynos šviesos papildymas UV spinduliais (100 μmol/(m2•s) mėlynos šviesos + 7 % UV-A) reikšmingai sumažino rukolos ir garstyčių stiebų ilgėjimo greitį, o papildymas FR – priešingai. Tai taip pat rodo, kad be raudonos ir mėlynos šviesos, augalų augimo ir vystymosi procese svarbų vaidmenį atlieka ir kitos šviesos savybės. Nors nei ultravioletinė šviesa, nei FR nėra fotosintezės energijos šaltinis, abi jos dalyvauja augalų fotomorfogenezėje. Didelio intensyvumo UV šviesa kenkia augalų DNR, baltymams ir kt. Tačiau UV šviesa suaktyvina ląstelių streso reakcijas, sukeldama augalų augimo, morfologijos ir vystymosi pokyčius, siekiant prisitaikyti prie aplinkos pokyčių. Tyrimai parodė, kad mažesnis R/FR sukelia augaluose pavėsio vengimo reakcijas, dėl kurių atsiranda morfologinių augalų pokyčių, tokių kaip stiebo pailgėjimas, lapų plonėjimas ir sumažėjęs sausųjų medžiagų derlius. Plonas stiebas nėra gera augimo savybė stipriems daigams auginti. Kalbant apie bendrųjų lapinių ir vaisinių daržovių daigus, tvirti, kompaktiški ir elastingi daigai nėra linkę į problemas transportavimo ir sodinimo metu.

UV-A spinduliuotė gali sumažinti agurkų daigų dydį ir sutrumpinti jų kompaktiškumą, o persodinimo derlius reikšmingai nesiskiria nuo kontrolinės grupės; tuo tarpu UV-B spinduliuotė slopina labiau, o persodinimo derliaus sumažėjimo poveikis nėra reikšmingas. Ankstesni tyrimai parodė, kad UV-A spinduliuotė slopina augalų augimą ir mažina augalų augimą. Tačiau daugėja įrodymų, kad UV-A spinduliuotė ne slopina augalų biomasės augimą, o jį netgi skatina. Palyginti su pagrindine raudona ir balta šviesa (R:W = 2:3, PPFD yra 250 μmol/(m2·s)), papildomas raudonos ir baltos šviesos intensyvumas yra 10 W/m2 (apie 10 μmol/(m2·s)). Kopūstų UV-A spinduliuotė reikšmingai padidino kopūstų daigų biomasę, tarpubamblių ilgį, stiebo skersmenį ir augalo lajos plotį, tačiau skatinamasis poveikis susilpnėjo, kai UV spinduliuotės intensyvumas viršijo 10 W/m2. Kasdienis 2 val. UV-A spindulių papildymas (0,45 J/(m2•s)) galėtų žymiai padidinti 'Oxheart' pomidorų daigų augalo aukštį, sėklaskilčių plotą ir šviežią svorį, tuo pačiu sumažinant H2O2 kiekį pomidorų daiguose. Galima pastebėti, kad skirtingi pasėliai skirtingai reaguoja į UV spindulius, o tai gali būti susiję su pasėlių jautrumu UV spinduliams.

Auginant skiepytus daigus, stiebo ilgį reikėtų atitinkamai padidinti, kad būtų lengviau skiepyti poskiepius. Skirtingas trąšų (FR) intensyvumas turėjo skirtingą poveikį pomidorų, paprikų, agurkų, moliūgų ir arbūzų daigų augimui. 18,9 μmol/(m2•s) FR papildas šaltoje baltoje šviesoje reikšmingai padidino pomidorų ir paprikų daigų hipokotilio ilgį ir stiebo skersmenį; 34,1 μmol/(m2•s) FR turėjo didžiausią poveikį agurkų, moliūgų ir arbūzų daigų hipokotilio ilgio ir stiebo skersmens skatinimui; didelio intensyvumo FR (53,4 μmol/(m2•s)) turėjo didžiausią poveikį šioms penkioms daržovėms. Daigų hipokotilio ilgis ir stiebo skersmuo reikšmingai nebedidėjo ir pradėjo mažėti. Paprikų daigų šviežia masė reikšmingai sumažėjo, o tai rodo, kad visų penkių daržovių daigų FR prisotinimo vertės buvo mažesnės nei 53,4 μmol/(m2•s), o FR vertė buvo reikšmingai mažesnė nei FR vertė. Poveikis skirtingų daržovių daigų augimui taip pat skiriasi.

2.2 Skirtingo dienos šviesos integralo poveikis daržovių daigų fotomorfogenezei

Dienos šviesos integralas (DLI) parodo bendrą fotosintezės fotonų kiekį, kurį per parą gauna augalo paviršius ir kuris yra susijęs su šviesos intensyvumu ir šviesos laiku. Skaičiavimo formulė yra DLI (mol/m2/parą) = šviesos intensyvumas [μmol/(m2•s)] × paros šviesos laikas (h) × 3600 × 10-6. Esant silpnam šviesos intensyvumui, augalai reaguoja į silpną šviesą pailgindami stiebo ir tarpubamblio ilgį, didindami augalo aukštį, lapkočio ilgį ir lapų plotą, mažindami lapų storį ir grynąjį fotosintezės greitį. Padidėjus šviesos intensyvumui, išskyrus garstyčias, rukolų, kopūstų ir lapinių kopūstų daigų hipokotilio ilgis ir stiebo pailgėjimas esant tokiai pačiai apšvietimo kokybei žymiai sumažėjo. Matyti, kad šviesos poveikis augalų augimui ir morfogenezei yra susijęs su šviesos intensyvumu ir augalo rūšimi. Padidėjus DLI (8,64–28,8 mol/m2/parą), agurkų daigų augalo tipas tapo trumpas, stiprus ir kompaktiškas, o savitasis lapų svoris ir chlorofilo kiekis palaipsniui mažėjo. Praėjus 6–16 dienų po agurkų daigų pasėjimo, lapai ir šaknys nudžiūvo. Svoris palaipsniui didėjo, o augimo greitis palaipsniui didėjo, tačiau praėjus 16–21 dienai po sėjos, agurkų daigų lapų ir šaknų augimo greitis reikšmingai sumažėjo. Padidėjęs DLI skatino agurkų daigų grynąjį fotosintezės greitį, tačiau pasiekus tam tikrą vertę, grynasis fotosintezės greitis pradėjo mažėti. Todėl tinkamo DLI parinkimas ir skirtingų papildomo apšvietimo strategijų taikymas skirtingais daigų augimo etapais gali sumažinti energijos suvartojimą. Tirpaus cukraus ir SOD fermento kiekis agurkų ir pomidorų daiguose didėjo didėjant DLI intensyvumui. Kai DLI intensyvumas padidėjo nuo 7,47 mol/m2/parą iki 11,26 mol/m2/parą, tirpaus cukraus ir SOD fermento kiekis agurkų daiguose padidėjo atitinkamai 81,03 % ir 55,5 %. Tomis pačiomis DLI sąlygomis, didėjant šviesos intensyvumui ir trumpėjant šviesos laikui, pomidorų ir agurkų daigų PSII aktyvumas buvo slopinamas, o papildomos apšvietimo strategijos pasirinkimas – mažo šviesos intensyvumo ir ilgos trukmės – buvo palankesnis auginant aukštą daigų indeksą ir agurkų bei pomidorų daigų fotocheminį efektyvumą.

Auginant skiepytus daigus, prastas apšvietimas gali lemti skiepytų daigų kokybės pablogėjimą ir gijimo laiko pailgėjimą. Tinkamas šviesos intensyvumas gali ne tik pagerinti skiepytos gijimo vietos gebėjimą prisitvirtinti prie šaknų ir pagerinti stiprių daigų rodiklį, bet ir sumažinti moteriškų žiedų mazgų padėtį bei padidinti moteriškų žiedų skaičių. Augalų fabrikuose 2,5–7,5 mol/m2/parą DLI pakako skiepytų pomidorų daigų gijimo poreikiams patenkinti. Skiepytų pomidorų daigų kompaktiškumas ir lapų storis žymiai padidėjo didėjant DLI intensyvumui. Tai rodo, kad skiepytiems daigams gijimui nereikia didelio šviesos intensyvumo. Todėl, atsižvelgiant į energijos suvartojimą ir sodinimo aplinką, tinkamo šviesos intensyvumo pasirinkimas padės padidinti ekonominę naudą.

3. LED šviesos aplinkos poveikis daržovių daigų atsparumui stresui

Augalai gauna išorinius šviesos signalus per fotoreceptorius, sukeldami signalinių molekulių sintezę ir kaupimąsi augale, taip pakeisdami augalo organų augimą ir funkciją bei galiausiai pagerindami augalo atsparumą stresui. Skirtinga šviesos kokybė turi tam tikrą skatinamąjį poveikį daigų atsparumo šalčiui ir druskingumui gerinimui. Pavyzdžiui, kai pomidorų daigai buvo papildomai apšviečiami 4 valandas naktį, palyginti su apdorojimu be papildomos šviesos, balta, raudona, mėlyna ir raudona bei mėlyna šviesa galėjo sumažinti pomidorų daigų elektrolitų pralaidumą ir MDA kiekį bei pagerinti atsparumą šalčiui. Pomidorų daiguose, apdorojus juos 8:2 raudonos ir mėlynos spalvos santykiu, SOD, POD ir CAT aktyvumas buvo žymiai didesnis nei po apdorojimo kitais būdais, be to, jie pasižymėjo didesniu antioksidaciniu pajėgumu ir atsparumu šalčiui.

UV-B poveikis sojų pupelių šaknų augimui daugiausia yra pagerinti augalų atsparumą stresui, padidinant šaknų NO ir ROS kiekį, įskaitant hormonų signalizacijos molekules, tokias kaip ABA, SA ir JA, ir slopinti šaknų vystymąsi, sumažinant IAA, CTK ir GA kiekį. UV-B fotoreceptorius UVR8 ne tik dalyvauja reguliuojant fotomorfogenezę, bet ir atlieka pagrindinį vaidmenį UV-B streso metu. Pomidorų daiguose UVR8 tarpininkauja antocianinų sintezei ir kaupimuisi, o prie UV spindulių pripratę laukinių pomidorų daigai pagerina savo gebėjimą susidoroti su didelio intensyvumo UV-B stresu. Tačiau UV-B prisitaikymas prie Arabidopsis sukelto sausros streso nepriklauso nuo UVR8 kelio, o tai rodo, kad UV-B veikia kaip signalo sukeltas augalų gynybos mechanizmų kryžminis atsakas, todėl įvairūs hormonai kartu dalyvauja atsparume sausros stresui, didindami ROS šalinimo gebėjimą.

Tiek augalo hipokotilio ar stiebo pailgėjimą, kurį sukelia šalčio stresas, tiek augalų prisitaikymą prie šalčio streso reguliuoja augalų hormonai. Todėl šalčio streso sukeltas „šešėlio vengimo efektas“ yra susijęs su augalų prisitaikymu prie šalčio. Eksperimentuotojai miežių daigus 18 dienų po sudygimo 15 °C temperatūroje 10 dienų papildomai maitino, atvėsino iki 5 °C ir 7 dienas papildomai maitino šalčio trąšomis. Nustatyta, kad, palyginti su baltos šviesos apdorojimu, šalčio trąšos padidino miežių daigų atsparumą šalčiui. Šį procesą lydi padidėjęs ABA ir IAA kiekis miežių daiguose. Vėlesnis 15 °C temperatūros šalčio trąšomis apdorotų miežių daigų perkėlimas į 5 °C temperatūrą ir tęsiamas šalčio trąšų maitinimas 7 dienas davė panašius rezultatus kaip ir minėti du apdorojimai, tačiau sumažėjęs ABA atsakas. Augalai su skirtingomis R:FR vertėmis kontroliuoja fitohormonų (GA, IAA, CTK ir ABA) biosintezę, kurie taip pat svarbūs augalų atsparumui druskai. Druskos streso metu mažo R:FR santykio šviesos aplinka gali pagerinti pomidorų daigų antioksidacinį ir fotosintezės pajėgumą, sumažinti ROS ir MDA gamybą daiguose ir pagerinti druskos atsparumą. Ir druskingumo stresas, ir maža R:FR vertė (R:FR = 0,8) slopino chlorofilo biosintezę, o tai gali būti susiję su blokuota PBG konversija į UroIII chlorofilo sintezės kelyje, o maža R:FR aplinka gali veiksmingai sumažinti druskingumo streso sukeltą chlorofilo sintezės sutrikimą. Šie rezultatai rodo reikšmingą koreliaciją tarp fitochromų ir druskos tolerancijos.

Be šviesos aplinkos, daržovių daigų augimą ir kokybę veikia ir kiti aplinkos veiksniai. Pavyzdžiui, padidėjusi CO2 koncentracija padidins maksimalią šviesos sodrumo vertę Pn (Pnmax), sumažins šviesos kompensavimo tašką ir pagerins šviesos panaudojimo efektyvumą. Padidinus šviesos intensyvumą ir CO2 koncentraciją, pagerėja fotosintezės pigmentų kiekis, vandens naudojimo efektyvumas ir su Kalvino ciklu susijusių fermentų aktyvumas, galiausiai pasiekiamas didesnis pomidorų daigų fotosintezės efektyvumas ir biomasės kaupimas. Pomidorų ir paprikų daigų sausoji masė ir kompaktiškumas teigiamai koreliavo su DLI, o temperatūros pokytis taip pat paveikė augimą taikant tą patį DLI apdorojimą. 23–25 ℃ aplinka buvo tinkamesnė pomidorų daigų augimui. Atsižvelgdami į temperatūrą ir šviesos sąlygas, tyrėjai sukūrė metodą, skirtą santykiniam paprikų augimo greičiui prognozuoti, remiantis fotosintezės pasiskirstymo modeliu, kuris gali suteikti mokslines gaires skiepytų paprikų daigų auginimo aplinkos reguliavimui.

Todėl, projektuojant šviesos reguliavimo schemą gamyboje, reikėtų atsižvelgti ne tik į šviesos aplinkos veiksnius ir augalų rūšis, bet ir į auginimo bei priežiūros veiksnius, tokius kaip daigų mityba ir vandens valdymas, dujų aplinka, temperatūra ir daigų augimo stadija.

4. Problemos ir perspektyvos

Pirma, daržovių daigų šviesos reguliavimas yra sudėtingas procesas, todėl reikia išsamiai išanalizuoti skirtingų šviesos sąlygų poveikį skirtingų rūšių daržovių daigams augalų gamyklos aplinkoje. Tai reiškia, kad norint pasiekti didelio efektyvumo ir aukštos kokybės daigų auginimo tikslą, reikia nuolat tyrinėti, kad būtų sukurta brandi techninė sistema.

Antra, nors LED šviesos šaltinio energijos panaudojimo rodiklis yra gana didelis, augalų apšvietimo energijos suvartojimas yra pagrindinė energijos dalis auginant sodinukus dirbtine šviesa. Didelis augalų gamyklų energijos suvartojimas vis dar yra kliūtis, ribojanti augalų gamyklų plėtrą.

Galiausiai, plačiai taikant augalų apšvietimą žemės ūkyje, tikimasi, kad ateityje LED augalų apšvietimo kaina gerokai sumažės; priešingai, darbo sąnaudų didėjimas, ypač po epidemijos, ir darbo jėgos trūkumas neabejotinai skatins gamybos mechanizacijos ir automatizavimo procesą. Ateityje dirbtinio intelekto pagrindu sukurti valdymo modeliai ir išmanioji gamybos įranga taps viena iš pagrindinių daržovių daigų auginimo technologijų ir toliau skatins augalų gamyklų daigų technologijos plėtrą.

Autoriai: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Straipsnio šaltinis: „Wechat“ paskyra apie žemės ūkio inžinerijos technologijas (šiltnamių sodininkystė)