Використання світлодіодних ламп для вирощування рослин у рослинництві – відносно нова галузь науки. У вертикальному землеробстві, де штучні джерела світла використовуються у замкнутому середовищі, важливо збирати дані про окремі види рослин, щоб мати можливість виробляти правильний спектр та інтенсивність світла для вегетативного та генеративного зростання. Світлові спектри також можна використовувати для управління циклом росту рослин, наприклад, при селекції рослин та вмісту вторинних метаболітів (антоціани, флавоноїди, антиоксиданти, поліфеноли тощо).
Чому салат стає червоним?
При вирощуванні червоного салату-латуку в закритих приміщеннях, таких як вертикальні ферми, без природного освітлення, якість та кількість штучного освітлення відіграють ключову роль у виробництві хороших овочів. Звичайно, у разі червоного салату-латуку темно-червоний колір, викликаний вищим вмістом антоціанів, повинен бути отриманий без шкоди для інших добрих якостей листового зеленого кольору. Накопичення антоціанів зазвичай пов'язане з абіотичним стресом, який зазнає рослина, або з цим способом рослини захистити себе від травоїдних та патогенних організмів. Наприклад, в умовах високого освітлення антоціани служать рослині як оптичний фільтр, перенаправляючи надлишок світла від насиченого фотосинтетичного ланцюга переносу електронів (Gould 2004). Це означає, що антоціани захищають листя рослин від шкідливих структурних ушкоджень їх фотосистем. Тому підвищення інтенсивності світла є ефективним способом збільшення вмісту антоціанів у листі, але це не дуже енергоефективний спосіб зробити це.
Використання УФ-А для вирощування салату
Раніше це було вивчено Лі та Куботою (2009), і у своєму дослідженні вони дійшли висновку, що обидва спектри з посиленим синім та УФ-А світлом збільшують вміст антоціанів у листі салату «Червоний Хрест», але далеке червоне та зелене світло мало протилежне ефект, знижуючи продукцію антоціанів Отже, наприкінці циклу вирощування у приміщенні лише посилення синього та/або ультрафіолетового спектру світла призведе до того, що червоний молодий лист салату вироблятиме антоціани, які надають їм особливого червоного забарвлення. Використання світлодіодів – простий та енергоефективний спосіб отримати швидкі результати утворення антоціанів в умовах замкнутого середовища. Це можна легко впровадити в існуючі системи вирощування в приміщенні, просто включивши правильний спектр посилення забарвлення наприкінці циклу вирощування.
Valoya провела внутрішні випробування, в яких для перевірки цього ефекту якості світла використовувалися два світлові спектри з покращеним світлом УФ-A/синього спектру (S46) та нашим стандартним світлом для вегетативного росту з листовою зеленню (AP673L). Рівні інтенсивності світла були взяті до уваги та протестовані у попередньому порядку. Кількість антоціану вимірювали наприкінці випробування за допомогою оптичного приладу для вимірювання поліфенолів (Dualex, ForceA). Експеримент проводився з двома сортами червоного салату-латуку: «Садаві» та «Діаблотін», з дуже схожими результатами.
Світлова обробка проводилася з двома спектрами, а у разі спектру AP673L – з трьома різними інтенсивностями. Дані були проаналізовані у SPSS із двостороннім аналізатором Anova. Однорідність дисперсій аналізувалась за допомогою критерію Левена, а нормальність даних – за допомогою критерію Шапіро-Вілкса.
Результати накопичення антоціанів підтвердили гіпотезу про те, що посилений синій та УФ-A спектр збільшить продукцію антоціанів у листі червоних молодих листових салатів, що призведе до тієї ж кількості, що і при високоінтенсивній обробці. Збільшення інтенсивності світла AP673L від 200 μ molm -2 s - до 400 μ molm -2 s - мала тенденцію лінійності зі збільшенням інтенсивності (рисунок 2).
Мал. 1. Випробування антоціанів червоного салату-латуку із різними спектрами. Кількість антоціанів вимірювали тричі і три вимірювання проводили з однієї рослини. Антоціановий індекс = Log* (флуоресцентне випромінювання у ближній інфрачервоній області. Збуджене червоне/флуоресцентне випромінювання у ближній інфрачервоній області. Збуджене зелене).
Мал. 1. Випробування антоціанів червоного молодого салату з різною інтенсивністю (у мікромолях). Кількість антоціанів вимірювали тричі і три вимірювання проводили з однієї рослини. Антоціановий індекс = Log* (флуоресцентне випромінювання у ближній інфрачервоній області. Збуджене червоне/флуоресцентне випромінювання у ближній інфрачервоній області. Збуджене зелене).
Це накопичення антоціанів можна було спостерігати візуально (рис. 3). Обидва протестовані сорти молодого червоного салату-латуку поводилися однаково при різному спектрі та освітленні.
Малюнок 1 Червона дитина листя салат «Sadawi» , вирощений у розширеному спектрі синього / УФ-А з 200 мкм стандартні листовий зелений спектр з 400 мкм molm -2 сек - (праворуч).
Для деяких виробників салату високе накопичення нітратів у листі під час вирощування в теплиці викликало проблеми, і в деяких дослідженнях це було пов'язано із зимовими умовами освітлення (Burns et al. 2010). Стандарт Європейського Союзу регулює, що вміст нітратів у салаті, вирощеному під укриттям, не може перевищувати 4500 частин на мільйон через наслідки для здоров'я людини (EUR-LAX, 2006). У нашому експерименті вміст нітратів у молодому червоному салаті залишалося значно нижчим від цієї регульованої межі, що варіюється від 1130 до 2420 частин на мільйон.
Це випробування є добрим прикладом того, як вертикальний фермер може вплинути не тільки на швидкість росту листової зелені, але і на якість без великих витрат на енергію. Вибір правильного спектра в потрібний час виробничого циклу підвищує цінність кінцевого продукту, і це може вплинути не тільки на колір продукту, але й на смак, запах та вміст поживних речовин у листовій зелені.
