Pengarang: Yamin Li dan Houcheng Liu, dsb., dari Kolej Hortikultur, Universiti Pertanian China Selatan

Sumber Artikel: Hortikultur Rumah Hijau

Jenis-jenis kemudahan hortikultur terutamanya termasuk rumah hijau plastik, rumah hijau solar, rumah hijau berbilang rentang dan kilang tanaman. Oleh kerana bangunan kemudahan menyekat sumber cahaya semula jadi sehingga tahap tertentu, cahaya dalaman tidak mencukupi, yang seterusnya mengurangkan hasil dan kualiti tanaman. Oleh itu, cahaya tambahan memainkan peranan yang sangat penting dalam tanaman berkualiti tinggi dan hasil tinggi di kemudahan tersebut, tetapi ia juga telah menjadi faktor utama dalam peningkatan penggunaan tenaga dan kos operasi di kemudahan tersebut.

Untuk masa yang lama, sumber cahaya buatan yang digunakan dalam bidang hortikultur kemudahan terutamanya termasuk lampu natrium tekanan tinggi, lampu pendarfluor, lampu halogen logam, lampu pijar, dan sebagainya. Kelemahan yang ketara ialah penghasilan haba yang tinggi, penggunaan tenaga yang tinggi dan kos operasi yang tinggi. Pembangunan diod pemancar cahaya (LED) generasi baharu membolehkan penggunaan sumber cahaya buatan tenaga rendah dalam bidang hortikultur kemudahan. LED mempunyai kelebihan kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi, kuasa DC, isipadu kecil, jangka hayat yang panjang, penggunaan tenaga yang rendah, panjang gelombang tetap, sinaran haba yang rendah dan perlindungan alam sekitar. Berbanding dengan lampu natrium tekanan tinggi dan lampu pendarfluor yang biasa digunakan pada masa ini, LED bukan sahaja boleh melaraskan kuantiti dan kualiti cahaya (perkadaran pelbagai jalur cahaya) mengikut keperluan pertumbuhan tumbuhan, dan boleh menyinari tumbuhan pada jarak dekat disebabkan oleh cahaya sejuknya. Oleh itu, bilangan lapisan penanaman dan kadar penggunaan ruang dapat ditingkatkan, dan fungsi penjimatan tenaga, perlindungan alam sekitar dan penggunaan ruang yang cekap yang tidak dapat digantikan dengan sumber cahaya tradisional dapat direalisasikan.

Berdasarkan kelebihan ini, LED telah berjaya digunakan dalam pencahayaan hortikultur kemudahan, penyelidikan asas persekitaran terkawal, kultur tisu tumbuhan, anak benih kilang tumbuhan dan ekosistem aeroangkasa. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, prestasi pencahayaan pertumbuhan LED semakin baik, harganya semakin menurun, dan semua jenis produk dengan panjang gelombang tertentu sedang dibangunkan secara beransur-ansur, jadi aplikasinya dalam bidang pertanian dan biologi akan menjadi lebih luas.

Artikel ini meringkaskan status penyelidikan LED dalam bidang hortikultur kemudahan, memberi tumpuan kepada aplikasi cahaya tambahan LED dalam asas biologi cahaya, lampu pertumbuhan LED pada pembentukan cahaya tumbuhan, kualiti pemakanan dan kesan melambatkan penuaan, pembinaan dan aplikasi formula cahaya, dan analisis dan prospek masalah semasa dan prospek teknologi cahaya tambahan LED.

Kesan cahaya tambahan LED terhadap pertumbuhan tanaman hortikultur

Kesan pengawalaturan cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan termasuk percambahan biji benih, pemanjangan batang, perkembangan daun dan akar, fototropisme, sintesis dan penguraian klorofil, dan induksi bunga. Elemen persekitaran pencahayaan di kemudahan ini termasuk keamatan cahaya, kitaran cahaya dan taburan spektrum. Elemen-elemen ini boleh dilaraskan dengan suplemen cahaya buatan tanpa had keadaan cuaca.

Pada masa ini, terdapat sekurang-kurangnya tiga jenis fotoreseptor dalam tumbuhan: fitokrom (menyerap cahaya merah dan cahaya merah jauh), kriptokrom (menyerap cahaya biru dan cahaya ultraungu dekat) dan UV-A dan UV-B. Penggunaan sumber cahaya panjang gelombang tertentu untuk menyinari tanaman dapat meningkatkan kecekapan fotosintesis tumbuhan, mempercepat morfogenesis cahaya, dan mendorong pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Cahaya merah jingga (610 ~ 720 nm) dan cahaya biru ungu (400 ~ 510 nm) telah digunakan dalam fotosintesis tumbuhan. Menggunakan teknologi LED, cahaya monokromatik (seperti cahaya merah dengan puncak 660nm, cahaya biru dengan puncak 450nm, dll.) dapat dipancarkan sejajar dengan jalur penyerapan klorofil terkuat, dan lebar domain spektrum hanya ± 20 nm.

Pada masa ini, dipercayai bahawa cahaya merah-jingga akan mempercepatkan perkembangan tumbuhan dengan ketara, menggalakkan pengumpulan bahan kering, pembentukan bebawang, ubi, bebawang daun dan organ tumbuhan lain, menyebabkan tumbuhan berbunga dan berbuah lebih awal, dan memainkan peranan utama dalam peningkatan warna tumbuhan; Cahaya biru dan ungu boleh mengawal fototropisme daun tumbuhan, menggalakkan pembukaan stomata dan pergerakan kloroplas, menghalang pemanjangan batang, mencegah pemanjangan tumbuhan, melambatkan pembungaan tumbuhan, dan menggalakkan pertumbuhan organ vegetatif; gabungan LED merah dan biru boleh mengimbangi kekurangan cahaya warna tunggal kedua-duanya dan membentuk puncak penyerapan spektrum yang pada asasnya konsisten dengan fotosintesis dan morfologi tanaman. Kadar penggunaan tenaga cahaya boleh mencapai 80% hingga 90%, dan kesan penjimatan tenaga adalah ketara.

Dilengkapi dengan lampu tambahan LED dalam hortikultur fasiliti boleh mencapai peningkatan pengeluaran yang sangat ketara. Kajian telah menunjukkan bahawa bilangan buah, jumlah output dan berat setiap tomato ceri di bawah lampu tambahan 300 μmol/(m²·s) jalur LED dan tiub LED selama 12 jam (8:00-20:00) telah meningkat dengan ketara. Lampu tambahan jalur LED telah meningkat masing-masing sebanyak 42.67%, 66.89% dan 16.97%, dan lampu tambahan tiub LED telah meningkat masing-masing sebanyak 48.91%, 94.86% dan 30.86%. Lampu tambahan LED bagi lekapan lampu pertumbuhan LED sepanjang tempoh pertumbuhan keseluruhan [nisbah cahaya merah dan biru ialah 3:2, dan keamatan cahaya ialah 300 μmol/(m²·s)] boleh meningkatkan kualiti dan hasil buah tunggal per unit luas chiehwa dan terung dengan ketara. Chikuquan meningkat sebanyak 5.3% dan 15.6%, dan terung meningkat sebanyak 7.6% dan 7.8%. Melalui kualiti cahaya LED dan keamatan serta tempoh keseluruhan tempoh pertumbuhan, kitaran pertumbuhan tumbuhan dapat dipendekkan, hasil komersial, kualiti pemakanan dan nilai morfologi produk pertanian dapat ditingkatkan, dan pengeluaran tanaman hortikultur kemudahan yang cekap tinggi, penjimatan tenaga dan pintar dapat direalisasikan.

Penggunaan lampu tambahan LED dalam penanaman anak benih sayur-sayuran

Mengawal morfologi tumbuhan dan pertumbuhan serta perkembangannya melalui sumber cahaya LED merupakan teknologi penting dalam bidang penanaman rumah hijau. Tumbuhan tinggi boleh mengesan dan menerima isyarat cahaya melalui sistem fotoreseptor seperti fitokrom, kriptokrom dan fotoreseptor, serta menjalankan perubahan morfologi melalui utusan intraselular untuk mengawal selia tisu dan organ tumbuhan. Fotomorfogenesis bermaksud tumbuhan bergantung pada cahaya untuk mengawal pembezaan sel, perubahan struktur dan fungsi, serta pembentukan tisu dan organ, termasuk pengaruh terhadap percambahan beberapa biji benih, penggalakan dominasi apikal, perencatan pertumbuhan tunas lateral, pemanjangan batang dan tropisme.

Penanaman anak benih sayur-sayuran merupakan bahagian penting dalam pertanian kemudahan. Cuaca hujan yang berterusan akan menyebabkan cahaya yang tidak mencukupi di kemudahan, dan anak benih mudah memanjang, yang akan menjejaskan pertumbuhan sayur-sayuran, pembezaan tunas bunga dan perkembangan buah, dan akhirnya menjejaskan hasil dan kualitinya. Dalam pengeluaran, beberapa pengawal selia pertumbuhan tumbuhan, seperti giberelin, auksin, paclobutrazol dan klormekuat, digunakan untuk mengawal pertumbuhan anak benih. Walau bagaimanapun, penggunaan pengawal selia pertumbuhan tumbuhan yang tidak munasabah boleh mencemarkan persekitaran sayur-sayuran dan kemudahan dengan mudah, yang akan memudaratkan kesihatan manusia.

Lampu tambahan LED mempunyai banyak kelebihan unik lampu tambahan, dan ia merupakan cara yang sesuai untuk menggunakan lampu tambahan LED untuk menternak anak benih. Dalam eksperimen lampu tambahan LED [25±5 μmol/(m²·s)] yang dijalankan di bawah keadaan cahaya malap [0~35 μmol/(m²·s)], didapati bahawa cahaya hijau menggalakkan pemanjangan dan pertumbuhan anak benih timun. Cahaya merah dan cahaya biru menghalang pertumbuhan anak benih. Berbanding dengan cahaya lemah semula jadi, indeks anak benih yang kuat bagi anak benih yang ditambah dengan cahaya merah dan biru meningkat masing-masing sebanyak 151.26% dan 237.98%. Berbanding dengan kualiti cahaya monokromatik, indeks anak benih yang kuat yang mengandungi komponen merah dan biru di bawah rawatan lampu tambahan cahaya majmuk meningkat sebanyak 304.46%.

Menambah cahaya merah pada anak benih timun boleh meningkatkan bilangan daun sejati, luas daun, ketinggian tumbuhan, diameter batang, kualiti kering dan segar, indeks anak benih yang kuat, daya hidup akar, aktiviti SOD dan kandungan protein larut anak benih timun. Penambahan UV-B boleh meningkatkan kandungan klorofil a, klorofil b dan karotenoid dalam daun anak benih timun. Berbanding dengan cahaya semula jadi, penambahan cahaya LED merah dan biru boleh meningkatkan luas daun, kualiti bahan kering dan indeks anak benih tomato yang kuat dengan ketara. Penambahan cahaya merah dan hijau LED meningkatkan ketinggian dan ketebalan batang anak benih tomato dengan ketara. Rawatan cahaya hijau LED boleh meningkatkan biojisim anak benih timun dan tomato dengan ketara, dan berat segar dan kering anak benih meningkat dengan peningkatan keamatan cahaya hijau, manakala batang tebal dan indeks anak benih tomato yang kuat semuanya mengikuti cahaya hijau. Peningkatan kekuatan meningkat. Gabungan cahaya merah dan biru LED boleh meningkatkan ketebalan batang, luas daun, berat kering seluruh tumbuhan, nisbah akar kepada pucuk, dan indeks anak benih terung yang kuat. Berbanding dengan cahaya putih, cahaya merah LED boleh meningkatkan biojisim anak benih kubis dan menggalakkan pertumbuhan pemanjangan dan pengembangan daun anak benih kubis. Cahaya biru LED menggalakkan pertumbuhan tebal, pengumpulan bahan kering dan indeks anak benih yang kuat bagi anak benih kubis, dan menjadikan anak benih kubis kerdil. Keputusan di atas menunjukkan bahawa kelebihan anak benih sayur-sayuran yang ditanam dengan teknologi pengawalaturan cahaya adalah sangat jelas.

Kesan cahaya tambahan LED terhadap kualiti pemakanan buah-buahan dan sayur-sayuran

Protein, gula, asid organik dan vitamin yang terkandung dalam buah-buahan dan sayur-sayuran adalah bahan pemakanan yang bermanfaat untuk kesihatan manusia. Kualiti cahaya boleh mempengaruhi kandungan VC dalam tumbuhan dengan mengawal selia aktiviti sintesis VC dan enzim penguraian, dan ia boleh mengawal selia metabolisme protein dan pengumpulan karbohidrat dalam tumbuhan hortikultur. Cahaya merah menggalakkan pengumpulan karbohidrat, rawatan cahaya biru bermanfaat untuk pembentukan protein, manakala gabungan cahaya merah dan biru boleh meningkatkan kualiti pemakanan tumbuhan dengan ketara lebih tinggi daripada cahaya monokromatik.

Menambah cahaya LED merah atau biru boleh mengurangkan kandungan nitrat dalam salad, menambah cahaya LED biru atau hijau boleh menggalakkan pengumpulan gula larut dalam salad, dan menambah cahaya LED inframerah adalah kondusif untuk pengumpulan VC dalam salad. Keputusan menunjukkan bahawa suplemen cahaya biru boleh meningkatkan kandungan VC dan kandungan protein larut tomato; cahaya merah dan cahaya gabungan merah biru boleh menggalakkan kandungan gula dan asid buah tomato, dan nisbah gula kepada asid adalah yang tertinggi di bawah cahaya gabungan merah biru; cahaya gabungan merah biru boleh meningkatkan kandungan VC buah timun.

Fenol, flavonoid, antosianin dan bahan-bahan lain dalam buah-buahan dan sayur-sayuran bukan sahaja mempunyai pengaruh penting terhadap warna, rasa dan nilai komoditi buah-buahan dan sayur-sayuran, tetapi juga mempunyai aktiviti antioksidan semula jadi, dan boleh menghalang atau membuang radikal bebas dalam tubuh manusia dengan berkesan.

Menggunakan cahaya biru LED untuk menambah cahaya boleh meningkatkan kandungan antosianin kulit terung dengan ketara sebanyak 73.6%, manakala menggunakan cahaya merah LED dan gabungan cahaya merah dan biru boleh meningkatkan kandungan flavonoid dan jumlah fenol. Cahaya biru boleh menggalakkan pengumpulan likopena, flavonoid dan antosianin dalam buah tomato. Gabungan cahaya merah dan biru menggalakkan penghasilan antosianin sehingga tahap tertentu, tetapi menghalang sintesis flavonoid. Berbanding dengan rawatan cahaya putih, rawatan cahaya merah boleh meningkatkan kandungan antosianin pucuk salad dengan ketara, tetapi rawatan cahaya biru mempunyai kandungan antosianin terendah. Jumlah kandungan fenol daun hijau, daun ungu dan daun salad merah adalah lebih tinggi di bawah rawatan cahaya putih, gabungan cahaya merah-biru dan cahaya biru, tetapi ia adalah yang terendah di bawah rawatan cahaya merah. Menambah cahaya ultraungu LED atau cahaya oren boleh meningkatkan kandungan sebatian fenolik dalam daun salad, manakala menambah cahaya hijau boleh meningkatkan kandungan antosianin. Oleh itu, penggunaan lampu pertumbuhan LED adalah cara yang berkesan untuk mengawal kualiti pemakanan buah-buahan dan sayur-sayuran dalam penanaman hortikultur kemudahan.

Kesan cahaya tambahan LED terhadap anti-penuaan tumbuhan

Degradasi klorofil, kehilangan protein yang cepat dan hidrolisis RNA semasa penuaan tumbuhan terutamanya ditunjukkan sebagai penuaan daun. Kloroplas sangat sensitif terhadap perubahan dalam persekitaran cahaya luaran, terutamanya yang dipengaruhi oleh kualiti cahaya. Cahaya merah, cahaya biru dan cahaya gabungan merah-biru kondusif untuk morfogenesis kloroplas, cahaya biru kondusif untuk pengumpulan butiran kanji dalam kloroplas, dan cahaya merah dan cahaya merah jauh mempunyai kesan negatif terhadap perkembangan kloroplas. Gabungan cahaya biru dan cahaya merah dan biru boleh menggalakkan sintesis klorofil dalam daun anak benih timun, dan gabungan cahaya merah dan biru juga boleh melambatkan pelemahan kandungan klorofil daun pada peringkat kemudian. Kesan ini lebih jelas dengan penurunan nisbah cahaya merah dan peningkatan nisbah cahaya biru. Kandungan klorofil daun anak benih timun di bawah rawatan cahaya gabungan merah dan biru LED adalah jauh lebih tinggi daripada di bawah kawalan cahaya pendarfluor dan rawatan cahaya merah dan biru monokromatik. Cahaya biru LED boleh meningkatkan nilai klorofil a/b anak benih Wutacai dan bawang putih hijau dengan ketara.

Semasa penuaan, terdapat sitokinin (CTK), auksin (IAA), perubahan kandungan asid absisik (ABA) dan pelbagai perubahan dalam aktiviti enzim. Kandungan hormon tumbuhan mudah dipengaruhi oleh persekitaran cahaya. Kualiti cahaya yang berbeza mempunyai kesan pengawalseliaan yang berbeza terhadap hormon tumbuhan, dan langkah awal laluan transduksi isyarat cahaya melibatkan sitokinin.

CTK menggalakkan pengembangan sel daun, meningkatkan fotosintesis daun, sambil menghalang aktiviti ribonuklease, deoksiribonuklease dan protease, dan melambatkan degradasi asid nukleik, protein dan klorofil, jadi ia boleh melambatkan penuaan daun dengan ketara. Terdapat interaksi antara cahaya dan peraturan perkembangan yang dimediasi CTK, dan cahaya boleh merangsang peningkatan tahap sitokinin endogen. Apabila tisu tumbuhan berada dalam keadaan penuaan, kandungan sitokinin endogennya berkurangan.

IAA terutamanya tertumpu pada bahagian yang mengalami pertumbuhan yang pesat, dan kandungannya sangat sedikit dalam tisu atau organ yang semakin tua. Cahaya ungu boleh meningkatkan aktiviti oksidase asid indol asetik, dan tahap IAA yang rendah boleh menghalang pemanjangan dan pertumbuhan tumbuhan.

ABA terutamanya terbentuk dalam tisu daun yang telah tua, buah-buahan matang, biji benih, batang, akar dan bahagian lain. Kandungan ABA timun dan kubis di bawah gabungan cahaya merah dan biru adalah lebih rendah daripada cahaya putih dan cahaya biru.

Peroksidase (POD), superoksida dismutase (SOD), askorbat peroksidase (APX), katalase (CAT) adalah enzim pelindung yang lebih penting dan berkaitan dengan cahaya dalam tumbuhan. Jika tumbuhan menua, aktiviti enzim ini akan berkurangan dengan cepat.

Kualiti cahaya yang berbeza mempunyai kesan yang ketara terhadap aktiviti enzim antioksidan tumbuhan. Selepas 9 hari rawatan cahaya merah, aktiviti APX anak benih rapeseed meningkat dengan ketara, dan aktiviti POD menurun. Aktiviti POD tomato selepas 15 hari cahaya merah dan cahaya biru adalah lebih tinggi daripada cahaya putih masing-masing sebanyak 20.9% dan 11.7%. Selepas 20 hari rawatan cahaya hijau, aktiviti POD tomato adalah yang terendah, hanya 55.4% cahaya putih. Menambah cahaya biru selama 4 jam boleh meningkatkan kandungan protein larut, aktiviti enzim POD, SOD, APX dan CAT dengan ketara dalam daun timun pada peringkat anak benih. Di samping itu, aktiviti SOD dan APX secara beransur-ansur berkurangan dengan pemanjangan cahaya. Aktiviti SOD dan APX di bawah cahaya biru dan cahaya merah berkurangan secara perlahan tetapi sentiasa lebih tinggi daripada cahaya putih. Penyinaran cahaya merah mengurangkan aktiviti peroksidase dan peroksidase IAA daun tomato dan peroksidase IAA daun terung dengan ketara, tetapi menyebabkan aktiviti peroksidase daun terung meningkat dengan ketara. Oleh itu, penggunaan strategi cahaya tambahan LED yang munasabah dapat melambatkan penuaan tanaman hortikultur kemudahan dengan berkesan dan meningkatkan hasil serta kualiti.

Pembinaan dan aplikasi formula lampu LED

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dipengaruhi dengan ketara oleh kualiti cahaya dan nisbah komposisinya yang berbeza. Formula cahaya terutamanya merangkumi beberapa elemen seperti nisbah kualiti cahaya, keamatan cahaya, dan masa cahaya. Memandangkan tumbuhan yang berbeza mempunyai keperluan cahaya yang berbeza dan peringkat pertumbuhan dan perkembangan yang berbeza, kombinasi terbaik kualiti cahaya, keamatan cahaya dan masa tambahan cahaya diperlukan untuk tanaman yang ditanam.

 ◆Nisbah spektrum cahaya

Berbanding dengan cahaya putih dan cahaya merah dan biru tunggal, gabungan cahaya merah dan biru LED mempunyai kelebihan komprehensif terhadap pertumbuhan dan perkembangan anak benih timun dan kubis.

Apabila nisbah cahaya merah dan biru ialah 8:2, ketebalan batang tumbuhan, ketinggian tumbuhan, berat kering tumbuhan, berat segar, indeks anak benih yang kuat, dan sebagainya, meningkat dengan ketara, dan ia juga bermanfaat untuk pembentukan matriks kloroplas dan lamela basal serta output asimilasi.

Penggunaan gabungan kualiti merah, hijau dan biru untuk tauge merah bermanfaat untuk pengumpulan bahan keringnya, dan cahaya hijau dapat mendorong pengumpulan bahan kering tauge merah. Pertumbuhan paling jelas apabila nisbah cahaya merah, hijau dan biru ialah 6:2:1. Kesan pemanjangan hipokotil sayur-sayuran anak benih tauge merah adalah yang terbaik di bawah nisbah cahaya merah dan biru 8:1, dan pemanjangan hipokotil tauge merah jelas terhalang di bawah nisbah cahaya merah dan biru 6:3, tetapi kandungan protein larut adalah yang tertinggi.

Apabila nisbah cahaya merah dan biru ialah 8:1 untuk anak benih loofah, indeks anak benih yang kuat dan kandungan gula larut anak benih loofah adalah yang tertinggi. Apabila menggunakan kualiti cahaya dengan nisbah cahaya merah dan biru 6:3, kandungan klorofil a, nisbah klorofil a/b, dan kandungan protein larut anak benih loofah adalah yang tertinggi.

Apabila menggunakan nisbah 3:1 cahaya merah dan biru kepada saderi, ia berkesan dapat menggalakkan peningkatan ketinggian pokok saderi, panjang tangkai daun, bilangan daun, kualiti bahan kering, kandungan VC, kandungan protein larut dan kandungan gula larut. Dalam penanaman tomato, peningkatan kadar cahaya biru LED menggalakkan pembentukan likopena, asid amino bebas dan flavonoid, dan peningkatan kadar cahaya merah menggalakkan pembentukan asid yang boleh dititrat. Apabila cahaya dengan nisbah cahaya merah dan biru kepada daun salad ialah 8:1, ia bermanfaat untuk pengumpulan karotenoid, dan berkesan mengurangkan kandungan nitrat dan meningkatkan kandungan VC.

 ◆Keamatan cahaya

Tumbuhan yang tumbuh di bawah cahaya yang lemah lebih mudah terdedah kepada perencatan foto berbanding di bawah cahaya yang kuat. Kadar fotosintesis bersih anak benih tomato meningkat dengan peningkatan keamatan cahaya [50, 150, 200, 300, 450, 550μmol/(m²·s)], menunjukkan trend peningkatan pertama dan kemudian penurunan, dan pada 300μmol/(m²·s) untuk mencapai maksimum. Ketinggian tumbuhan, luas daun, kandungan air dan kandungan VC salad meningkat dengan ketara di bawah rawatan keamatan cahaya 150μmol/(m²·s). Di bawah rawatan keamatan cahaya 200μmol/(m²·s), berat segar, jumlah berat dan kandungan asid amino bebas meningkat dengan ketara, dan di bawah rawatan keamatan cahaya 300μmol/(m²·s), luas daun, kandungan air, klorofil a, klorofil a+b dan karotenoid salad semuanya menurun. Berbanding dengan kegelapan, dengan peningkatan keamatan cahaya pertumbuhan LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], kandungan klorofil a, klorofil b, dan klorofil a+b tauge hitam meningkat dengan ketara. Kandungan VC adalah tertinggi pada 3μmol/(m²·s), dan kandungan protein larut, gula larut dan sukrosa adalah tertinggi pada 9μmol/(m²·s). Di bawah keadaan suhu yang sama, dengan peningkatan keamatan cahaya [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx], masa anak benih lada dipendekkan, kandungan gula larut meningkat, tetapi kandungan klorofil a dan karotenoid secara beransur-ansur menurun.

 ◆Masa cahaya

Memanjangkan masa cahaya dengan betul dapat mengurangkan tekanan cahaya rendah yang disebabkan oleh keamatan cahaya yang tidak mencukupi sehingga tahap tertentu, membantu pengumpulan produk fotosintesis tanaman hortikultur, dan mencapai kesan peningkatan hasil dan peningkatan kualiti. Kandungan VC pucuk menunjukkan trend peningkatan secara beransur-ansur dengan pemanjangan masa cahaya (0, 4, 8, 12, 16, 20 jam/hari), manakala kandungan asid amino bebas, aktiviti SOD dan CAT semuanya menunjukkan trend penurunan. Dengan pemanjangan masa cahaya (12, 15, 18 jam), berat segar tanaman kubis Cina meningkat dengan ketara. Kandungan VC dalam daun dan tangkai kubis Cina adalah tertinggi pada 15 dan 12 jam, masing-masing. Kandungan protein larut daun kubis Cina menurun secara beransur-ansur, tetapi tangkai adalah tertinggi selepas 15 jam. Kandungan gula larut daun kubis Cina secara beransur-ansur meningkat, manakala tangkai adalah tertinggi pada 12 jam. Apabila nisbah cahaya merah dan biru ialah 1:2, berbanding dengan masa cahaya 12 jam, rawatan cahaya 20 jam mengurangkan kandungan relatif jumlah fenol dan flavonoid dalam salad daun hijau, tetapi apabila nisbah cahaya merah dan biru ialah 2:1, rawatan cahaya 20 jam meningkatkan kandungan relatif jumlah fenol dan flavonoid dalam salad daun hijau dengan ketara.

Daripada perkara di atas, dapat dilihat bahawa formula cahaya yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap fotosintesis, fotomorfogenesis dan metabolisme karbon dan nitrogen bagi jenis tanaman yang berbeza. Cara mendapatkan formula cahaya terbaik, konfigurasi sumber cahaya dan perumusan strategi kawalan pintar memerlukan spesies tumbuhan sebagai titik permulaan, dan pelarasan yang sesuai harus dibuat mengikut keperluan komoditi tanaman hortikultur, matlamat pengeluaran, faktor pengeluaran, dan sebagainya, untuk mencapai matlamat kawalan pintar persekitaran cahaya dan tanaman hortikultur berkualiti tinggi dan hasil tinggi di bawah keadaan penjimatan tenaga.

Masalah dan prospek sedia ada

Kelebihan ketara lampu pertumbuhan LED ialah ia boleh membuat pelarasan kombinasi pintar mengikut spektrum permintaan ciri-ciri fotosintesis, morfologi, kualiti dan hasil tumbuhan yang berbeza. Jenis tanaman yang berbeza dan tempoh pertumbuhan yang berbeza bagi tanaman yang sama semuanya mempunyai keperluan yang berbeza untuk kualiti cahaya, keamatan cahaya dan fotokala. Ini memerlukan pembangunan dan penambahbaikan selanjutnya dalam penyelidikan formula cahaya untuk membentuk pangkalan data formula cahaya yang besar. Digabungkan dengan penyelidikan dan pembangunan lampu profesional, nilai maksimum lampu tambahan LED dalam aplikasi pertanian dapat direalisasikan, untuk menjimatkan tenaga dengan lebih baik, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan faedah ekonomi. Penggunaan lampu pertumbuhan LED dalam hortikultur kemudahan telah menunjukkan daya hidup yang kuat, tetapi harga peralatan atau peranti pencahayaan LED agak tinggi, dan pelaburan sekali sahaja adalah besar. Keperluan cahaya tambahan pelbagai tanaman di bawah keadaan persekitaran yang berbeza tidak jelas, spektrum cahaya tambahan, keamatan dan masa cahaya pertumbuhan yang tidak munasabah pasti akan menyebabkan pelbagai masalah dalam aplikasi industri pencahayaan pertumbuhan.

Walau bagaimanapun, dengan kemajuan dan penambahbaikan teknologi serta pengurangan kos pengeluaran lampu pertumbuhan LED, pencahayaan tambahan LED akan digunakan secara lebih meluas dalam hortikultur kemudahan. Pada masa yang sama, pembangunan dan kemajuan sistem teknologi lampu tambahan LED dan gabungan tenaga baharu akan membolehkan pembangunan pesat pertanian kemudahan, pertanian keluarga, pertanian bandar dan pertanian angkasa lepas bagi memenuhi permintaan orang ramai terhadap tanaman hortikultur dalam persekitaran khas.