La lumière joue un rôle important dans la croissance et le développement des plantes. Il affecte presque toutes les étapes de la croissance des plantes.
L'effet de la lumière sur les plantes se manifeste principalement sous deux aspects:
L'une consiste à fournir de l'énergie radiante pour la photosynthèse.
Deuxièmement, en tant que signal permettant de réguler de nombreux processus physiologiques tout au long du cycle de vie des plantes.
Effets de la lumière sur la croissance des plantes - photosynthèse et pigments photosensibles
Généralement, la croissance et le développement des plantes dépendent de la lumière du soleil, mais la production en usine de légumes, de fleurs et d’autres cultures commerciales, la culture tissulaire et la reproduction de plants in vitro, etc. nécessitent également une source de lumière artificielle pour compléter la lumière, promouvoir la photosynthèse.
La photosynthèse est le processus par lequel les plantes vertes utilisent l'énergie lumineuse à travers les chloroplastes pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en organismes stockant de l'énergie et libérer de l'oxygène. Les chloroplastes dans les cellules végétales sont un acteur clé dans ce processus. Sous l'action de la lumière du soleil, les chloroplastes transforment le dioxyde de carbone pénétrant dans la feuille à travers les stomates et l'eau absorbée par les racines en glucose, tout en libérant de l'oxygène.
Le photosystème dans lequel se produisent les réactions lumineuses est composé de divers pigments, tels que la chlorophylle a, la chlorophylle b et les catoténoïdes. Les principaux spectres d'absorption de la chlorophylle a, de la chlorophylle b et des caroténoïdes sont concentrés à 450 nm et 660 nm. Par conséquent, afin de promouvoir la photosynthèse, on adopte principalement des LED bleu profond de 450 nm et des DEL super rouges de 660 nm, et quelques LED blanches sont ajoutées pour obtenir un complément efficace de la lumière des plantes à LED, comme illustré à la figure 1:
Afin de pouvoir percevoir l'intensité de la lumière, la qualité de la lumière, la direction de la lumière et la photopériode du milieu environnant et de réagir à ses changements, les plantes ont développé le système de détection de la lumière (récepteur de lumière).
Les photorécepteurs sont la clé pour que les plantes perçoivent les changements dans l'environnement externe. Les photorécepteurs les plus importants chez les plantes sont le phytochrome, qui absorbe la lumière rouge / rouge lointaine.
Les pigments photosensibles sont un groupe de protéines pigmentaires qui inversent l'absorption de la lumière rouge et rouge lointaine, participent à la photomorphogenèse et régulent le développement des plantes. Ils sont extrêmement sensibles à la lumière rouge (R) et à la lumière rouge lointaine (FR) et jouent un rôle important dans l’ensemble du processus de croissance et de développement, de la germination à la maturité.
Les pigments photosensibles dans les plantes existent dans deux états stables: le type à absorption de lumière rouge (Pr, lmax = 660nm) et le type à absorption de lumière rouge lointain (Pfr, lmax = 730nm). Les deux types d'absorption de la lumière peuvent être inversés en lumière rouge et rouge lointain.
Les études sur la corrélation des pigments photosensibles et les effets des pigments photosensibles (Pr, Pfr) sur la morphologie des plantes comprennent la germination des graines, la désulfuration, l'élongation de la tige, l'expansion des feuilles, l'évitement de l'ombre et l'induction de la floraison.
Par conséquent, le schéma complet de l'installation à LED nécessite non seulement une lumière bleue de 450 nm et une lumière rouge de 666 nm, mais également une lumière rouge intense de 730 nm. La lumière bleue profonde (450 nm) et la lumière ultra rouge (660 nm) fournissent le spectre nécessaire à la photosynthèse, tandis que la lumière rouge intense (730 nm) contrôle le processus, de la germination à la croissance végétative en passant par la floraison.
Comme le montre la figure 2, une combinaison appropriée de bleu profond (450 nm), ultra rouge (660 nm) et de rouge lointain (730 nm) offre une meilleure couverture chromatographique et des profils de croissance optimaux.
Il y a deux effets des leds de couleur rouge foncé à 730nm sur les plantes
1. Éviter les ombres de la lumière rouge lointaine à 730nm
Un des effets les plus importants de la lumière rouge lointaine à 730 nm sur les plantes est l’évitement de l’ombre (Figure 3).
Si une plante n’est exposée qu’à 660 nm de lumière rouge intense, elle aura l’impression de se trouver directement au soleil et se développera normalement. Si la plante est principalement exposée à la lumière rouge lointaine de 730nm, elle aura l’impression d’être bloquée par une autre plante plus exposée au soleil, de sorte que la plante travaillera plus difficile à sortir de l’ombre, ce qui l’aidera à pousser plus haut. , mais ne signifie pas nécessairement qu’il y aura plus de biomasse (biomasse).
2. Effet d'induction de floraison d'une lumière rouge lointaine à 730 nm
Un autre rôle important de la lumière rouge vif 730nm dans les applications horticoles est qu’elle peut contrôler le cycle de floraison à 660nm et 730nm sans compter uniquement sur l’influence des saisons, ce qui est très utile pour les fleurs ornementales.
La conversion du pigment photosensible de Pr en Pfr est principalement induite par la lumière rouge foncé de 660nm (représentant la lumière du soleil pendant le jour), tandis que la conversion de Pfr en Pr se produit généralement de manière naturelle la nuit et peut également être stimulée par la feu rouge de 730 nm, comme illustré à la figure 4.
Il est généralement admis que les fleurs des plantes contrôlées par des pigments photosensibles dépendent principalement du rapport Pfr / Pr, ce qui permet de contrôler la valeur Pfr / Pr par 730 nm de lumière rouge lointaine et de contrôler ainsi plus précisément le cycle de floraison.
3. Prescription de plantes à LED pour éclairage fixe
Les leds sont utilisées en horticulture et peuvent stimuler la croissance des plantes jusqu'à 40% ou en floraison flexible. Parce que la seule LED est indépendante l’une de l’autre, elle permet de contrôler facilement les performances dans la serre.
Le flux de photons photosynthétiques (PPF) de la LED elle-même est très efficace, et le PPF typique des LED bleu foncé (450 nm) et rouge lointain (730nm) est de 2,3. Mol / J, LED ultra rouge (660nm) avec une photoactivité typique de PPF de 3,1? À propos de mol / J, et la longueur d’onde de ces LED est bien assortie au spectre d’absorption de la chlorophylle a / b, du caroténoïde et du pigment photosensible Pr / Pfr, qui permet d’obtenir un rendement élevé et de réduire considérablement la consommation d’énergie.
Les Leds n'émettent pas de chaleur dans la direction de la plante et n'endommagent pas la plante. Elles conviennent à la culture par le haut, à l'intérieur et à plusieurs couches. Le rapport R / FR est le rapport entre la lumière rouge (660 nm) et la lumière rouge lointaine (730 nm). Le rapport R / B est le rapport entre la lumière rouge (660 nm) et la lumière bleue (450 nm). Grâce au contrôle du rapport R / FR et du rapport R / B, il est possible d’obtenir une prescription de lumière optimale pour diverses plantes.
