Avtor: Yamin Li in Houcheng Liu itd. z Fakultete za hortikulturo, Južnokitajske kmetijske univerze

Vir članka: Vrtnarstvo v rastlinjakih

Vrste vrtnarskih objektov vključujejo predvsem plastične rastlinjake, sončne rastlinjake, večrazponske rastlinjake in rastlinjake. Ker objekti do neke mere blokirajo naravne vire svetlobe, ni dovolj notranje svetlobe, kar posledično zmanjšuje pridelek in kakovost pridelkov. Zato ima dodatna svetloba nepogrešljivo vlogo pri visokokakovostnih in visokodonosnih pridelkih objekta, postala pa je tudi pomemben dejavnik pri povečanju porabe energije in obratovalnih stroškov v objektu.

Dolgo časa so se na področju vrtnarjenja uporabljali predvsem visokotlačne natrijeve sijalke, fluorescenčne sijalke, kovinsko-halogenske sijalke, žarnice z žarilno nitko itd. Med pomembne pomanjkljivosti sodijo visoka proizvodnja toplote, visoka poraba energije in visoki obratovalni stroški. Razvoj svetlečih diod (LED) nove generacije omogoča uporabo nizkoenergijskih umetnih virov svetlobe na področju vrtnarjenja. LED ima prednosti visoke učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe, enosmernega napajanja, majhne prostornine, dolge življenjske dobe, nizke porabe energije, fiksne valovne dolžine, nizkega toplotnega sevanja in varstva okolja. V primerjavi z visokotlačnimi natrijevimi sijalkami in fluorescenčnimi sijalkami, ki se trenutno pogosto uporabljajo, LED ne more le prilagajati količine in kakovosti svetlobe (delež različnih svetlobnih pasov) glede na potrebe rasti rastlin, temveč lahko zaradi hladne svetlobe obseva rastline na bližnji razdalji. Tako se lahko izboljša število slojev gojenja in stopnja izkoriščenosti prostora, hkrati pa se lahko dosežejo funkcije varčevanja z energijo, varstva okolja in učinkovite rabe prostora, ki jih tradicionalni svetlobni viri ne morejo nadomestiti.

Zaradi teh prednosti se LED uspešno uporablja v vrtnarski razsvetljavi objektov, osnovnih raziskavah nadzorovanega okolja, tkivnih kulturah rastlin, gojenju sadik rastlin in vesoljskih ekosistemih. V zadnjih letih se delovanje LED-razsvetljave za gojenje izboljšuje, cena se znižuje in postopoma se razvijajo vse vrste izdelkov s specifičnimi valovnimi dolžinami, zato se bo njena uporaba na področju kmetijstva in biologije razširila.

Ta članek povzema stanje raziskav LED na področju vrtnarstva, se osredotoča na uporabo dodatne LED razsvetljave v svetlobni biologiji, vpliv LED gojitvenih luči na oblikovanje svetlobe rastlin, prehransko kakovost in učinek odloženega staranja, konstrukcijo in uporabo svetlobne formule ter analizira in analizira trenutne probleme in možnosti tehnologije dodatne LED razsvetljave.

Vpliv dodatne LED svetlobe na rast vrtnarskih pridelkov

Regulativni učinki svetlobe na rast in razvoj rastlin vključujejo kalitev semen, podaljševanje stebla, razvoj listov in korenin, fototropizem, sintezo in razgradnjo klorofila ter indukcijo cvetenja. Elementi svetlobnega okolja v objektu vključujejo intenzivnost svetlobe, svetlobni cikel in spektralno porazdelitev. Elemente je mogoče prilagajati z umetno svetlobo brez omejitev vremenskih razmer.

Trenutno v rastlinah obstajajo vsaj tri vrste fotoreceptorjev: fitokrom (absorbira rdečo in daljno rdečo svetlobo), kriptokrom (absorbira modro in bližnjo ultravijolično svetlobo) ter UV-A in UV-B. Uporaba svetlobnega vira s specifično valovno dolžino za obsevanje poljščin lahko izboljša fotosintetsko učinkovitost rastlin, pospeši svetlobno morfogenezo ter spodbudi rast in razvoj rastlin. Pri fotosintezi rastlin se uporabljata rdeče-oranžna svetloba (610 ~ 720 nm) in modro-vijolična svetloba (400 ~ 510 nm). Z uporabo LED tehnologije se lahko monokromatska svetloba (kot je rdeča svetloba z vrhom 660 nm, modra svetloba z vrhom 450 nm itd.) seva v skladu z najmočnejšim absorpcijskim pasom klorofila, spektralna širina domene pa je le ± 20 nm.

Trenutno velja prepričanje, da rdeče-oranžna svetloba znatno pospeši razvoj rastlin, spodbudi kopičenje suhe snovi, nastanek čebulic, gomoljev, listnih čebulic in drugih rastlinskih organov, povzroči, da rastline prej cvetijo in obrodijo plodove, ter igra vodilno vlogo pri izboljšanju barve rastlin; modra in vijolična svetloba lahko nadzorujeta fototropizem rastlinskih listov, spodbujata odpiranje listnih rež in gibanje kloroplastov, zavirata podaljševanje stebel, preprečujeta podaljševanje rastlin, odložita cvetenje rastlin in spodbujata rast vegetativnih organov; kombinacija rdečih in modrih LED diod lahko kompenzira nezadostno svetlobo ene barve obeh in tvori spektralni absorpcijski vrh, ki je v osnovi skladen s fotosintezo in morfologijo pridelka. Stopnja izkoriščenosti svetlobne energije lahko doseže 80 % do 90 %, učinek varčevanja z energijo pa je znaten.

Z dodatno LED-lučmi v vrtnarstvu je mogoče doseči zelo znatno povečanje pridelkov. Študije so pokazale, da se število plodov, skupni pridelek in teža vsakega češnjevega paradižnika pod dodatno svetlobo 300 μmol/(m²·s) LED trakov in LED-cevi v 12 urah (8:00-20:00) znatno povečajo. Dodatna svetloba LED traku se je povečala za 42,67 %, 66,89 % oziroma 16,97 %, dodatna svetloba LED-cevi pa za 48,91 %, 94,86 % oziroma 30,86 %. Dodatna LED-luč LED-svetilke za rast med celotno rastno dobo [razmerje med rdečo in modro svetlobo je 3:2, intenzivnost svetlobe pa je 300 μmol/(m²·s)] lahko znatno poveča kakovost posameznega ploda in pridelek na enoto površine čičerike in jajčevcev. Prirast čikukvana se je povečal za 5,3 % oziroma 15,6 %, prirast jajčevcev pa za 7,6 % oziroma 7,8 %. S kakovostjo LED svetlobe ter njeno intenzivnostjo in trajanjem celotnega obdobja rasti se lahko skrajša rastni cikel rastlin, izboljša komercialni pridelek, hranilna kakovost in morfološka vrednost kmetijskih proizvodov ter doseže visoko učinkovita, energetsko varčna in inteligentna pridelava vrtnih pridelkov.

Uporaba dodatne LED luči pri gojenju sadik zelenjave

Regulacija morfologije ter rasti in razvoja rastlin z LED svetlobnim virom je pomembna tehnologija na področju gojenja v rastlinjakih. Višje rastline lahko zaznavajo in sprejemajo svetlobne signale prek fotoreceptorskih sistemov, kot so fitokrom, kriptokrom in fotoreceptor, ter izvajajo morfološke spremembe prek znotrajceličnih prenašalcev za regulacijo rastlinskih tkiv in organov. Fotomorfogeneza pomeni, da se rastline zanašajo na svetlobo za nadzor diferenciacije celic, strukturnih in funkcionalnih sprememb ter nastajanja tkiv in organov, vključno z vplivom na kalitev nekaterih semen, spodbujanjem apikalne dominantnosti, zaviranjem rasti stranskih popkov, podaljševanjem stebla in tropizmom.

Gojenje sadik zelenjave je pomemben del kmetijstva. Nenehno deževno vreme povzroča nezadostno svetlobo v obratu, sadike pa se podaljšujejo, kar vpliva na rast zelenjave, diferenciacijo cvetnih popkov in razvoj plodov ter na koncu vpliva na njihov pridelek in kakovost. V pridelavi se za uravnavanje rasti sadik uporabljajo nekateri regulatorji rasti rastlin, kot so giberelin, avksin, paklobutrazol in klormekvat. Vendar pa lahko nerazumna uporaba regulatorjev rasti rastlin zlahka onesnaži okolje zelenjave in obratov, kar negativno vpliva na zdravje ljudi.

Dopolnilna LED-svetloba ima številne edinstvene prednosti in je izvedljiv način uporabe dodatne LED-svetlobe za vzgojo sadik. V poskusu z dodatno LED-svetlobo [25 ± 5 μmol/(m²·s)], izvedenem v pogojih šibke svetlobe [0~35 μmol/(m²·s)], je bilo ugotovljeno, da zelena svetloba spodbuja podolgovanje in rast sadik kumar. Rdeča in modra svetloba zavirata rast sadik. V primerjavi z naravno šibko svetlobo se je indeks močnih sadik sadik, dopolnjenih z rdečo in modro svetlobo, povečal za 151,26 % oziroma 237,98 %. V primerjavi z monokromatsko kakovostjo svetlobe se je indeks močnih sadik, ki vsebujejo rdečo in modro komponento, pri obdelavi z dopolnilno svetlobo s sestavljeno svetlobo povečal za 304,46 %.

Dodajanje rdeče svetlobe sadikam kumar lahko poveča število pravih listov, površino listov, višino rastline, premer stebla, kakovost suhe in sveže snovi, močan indeks sadik, vitalnost korenin, aktivnost SOD in vsebnost topnih beljakovin v sadikih kumar. Dodatek UV-B lahko poveča vsebnost klorofila a, klorofila b in karotenoidov v listih sadik kumar. V primerjavi z naravno svetlobo lahko dodajanje rdeče in modre LED svetlobe znatno poveča površino listov, kakovost suhe snovi in ​​močan indeks sadik sadik paradižnika. Dodatek rdeče in zelene LED svetlobe znatno poveča višino in debelino stebla sadik paradižnika. Dodatek zelene LED svetlobe lahko znatno poveča biomaso sadik kumar in paradižnika, sveža in suha teža sadik pa se poveča z naraščajočo intenzivnostjo dodatne zelene svetlobe, medtem ko debelo steblo in močan indeks sadik sadik paradižnika sledita dodatni zeleni svetlobi. Povečanje moči se poveča. Kombinacija rdeče in modre LED svetlobe lahko poveča debelino stebla, površino listov, suho težo celotne rastline, razmerje med koreninami in poganjki ter močan indeks sadik jajčevcev. V primerjavi z belo svetlobo lahko rdeča LED svetloba poveča biomaso sadik zelja in spodbudi rast ter širjenje listov sadik zelja. Modra LED svetloba spodbuja gosto rast, kopičenje suhe snovi in ​​močan indeks rasti sadik zelja ter povzroči, da so sadike zelja pritlikave. Zgornji rezultati kažejo, da so prednosti sadik zelenjave, gojenih s tehnologijo regulacije svetlobe, zelo očitne.

Vpliv dodatne LED luči na hranilno vrednost sadja in zelenjave

Beljakovine, sladkor, organske kisline in vitamini, ki jih vsebuje sadje in zelenjava, so hranilne snovi, ki so koristne za zdravje ljudi. Kakovost svetlobe lahko vpliva na vsebnost VC v rastlinah z uravnavanjem aktivnosti encimov za sintezo in razgradnjo VC ter lahko uravnava presnovo beljakovin in kopičenje ogljikovih hidratov v vrtnarskih rastlinah. Rdeča svetloba spodbuja kopičenje ogljikovih hidratov, obdelava z modro svetlobo pa je koristna za tvorbo beljakovin, kombinacija rdeče in modre svetlobe pa lahko bistveno izboljša prehransko kakovost rastlin v primerjavi z monokromatsko svetlobo.

Dodajanje rdeče ali modre LED luči lahko zmanjša vsebnost nitratov v solati, dodajanje modre ali zelene LED luči lahko spodbudi kopičenje topnega sladkorja v solati, dodajanje infrardeče LED luči pa prispeva k kopičenju VC v solati. Rezultati so pokazali, da lahko dodatek modre svetlobe izboljša vsebnost VC in vsebnost topnih beljakovin v paradižniku; kombinirana rdeča svetloba in rdeče-modra svetloba lahko povečata vsebnost sladkorja in kislin v plodovih paradižnika, razmerje med sladkorjem in kislino pa je bilo najvišje pri kombinirani rdeče-modri svetlobi; kombinirana rdeče-modra svetloba pa lahko izboljša vsebnost VC v plodovih kumar.

Fenoli, flavonoidi, antocianini in druge snovi v sadju in zelenjavi ne vplivajo le na barvo, okus in vrednost sadja in zelenjave, temveč imajo tudi naravno antioksidativno delovanje in lahko učinkovito zavirajo ali odstranjujejo proste radikale v človeškem telesu.

Uporaba modre LED svetlobe kot dopolnilne svetlobe lahko znatno poveča vsebnost antocianinov v kožici jajčevca za 73,6 %, medtem ko lahko uporaba rdeče LED svetlobe in kombinacije rdeče in modre svetlobe poveča vsebnost flavonoidov in skupnih fenolov. Modra svetloba lahko spodbuja kopičenje likopena, flavonoidov in antocianinov v plodovih paradižnika. Kombinacija rdeče in modre svetlobe do neke mere spodbuja proizvodnjo antocianinov, vendar zavira sintezo flavonoidov. V primerjavi z obdelavo z belo svetlobo lahko obdelava z rdečo svetlobo znatno poveča vsebnost antocianinov v poganjkih solate, vendar ima obdelava z modro svetlobo najnižjo vsebnost antocianinov. Skupna vsebnost fenolov v zeleni, vijolični in rdeči listni solati je bila višja pri obdelavi z belo svetlobo, kombinirano rdeče-modro svetlobo in modro svetlobo, najnižja pa pri obdelavi z rdečo svetlobo. Dopolnjevanje ultravijolične LED svetlobe ali oranžne svetlobe lahko poveča vsebnost fenolnih spojin v listih solate, medtem ko lahko dopolnjevanje zelene svetlobe poveča vsebnost antocianinov. Zato je uporaba LED luči za rast učinkovit način za uravnavanje hranilne kakovosti sadja in zelenjave v vrtnarskih obratih.

Vpliv dodatne LED svetlobe na preprečevanje staranja rastlin

Razgradnja klorofila, hitra izguba beljakovin in hidroliza RNK med staranjem rastlin se kažejo predvsem kot staranje listov. Kloroplasti so zelo občutljivi na spremembe v zunanjem svetlobnem okolju, zlasti na kakovost svetlobe. Rdeča svetloba, modra svetloba in kombinirana rdeče-modra svetloba spodbujajo morfogenezo kloroplastov, modra svetloba spodbuja kopičenje škrobnih zrn v kloroplastih, rdeča svetloba in daljna rdeča svetloba pa negativno vplivata na razvoj kloroplastov. Kombinacija modre svetlobe in rdeče ter modre svetlobe lahko spodbudi sintezo klorofila v listih sadik kumar, kombinacija rdeče in modre svetlobe pa lahko v poznejši fazi tudi upočasni zmanjšanje vsebnosti klorofila v listih. Ta učinek je bolj očiten z zmanjšanjem razmerja rdeče svetlobe in povečanjem razmerja modre svetlobe. Vsebnost klorofila v listih sadik kumar pod kombinirano LED rdečo in modro svetlobo je bila bistveno višja kot pod nadzorom fluorescenčne svetlobe in monokromatsko rdečo in modro svetlobo. Modra LED svetloba lahko znatno poveča vrednost klorofila a/b pri sadikah sorte Wutacai in zelenega česna.

Med staranjem se pojavijo spremembe v vsebnosti citokinin (CTK), avksina (IAA), abscisinske kisline (ABA) in različne spremembe v aktivnosti encimov. Na vsebnost rastlinskih hormonov zlahka vpliva svetlobno okolje. Različne kakovosti svetlobe imajo različne regulatorne učinke na rastlinske hormone, začetni koraki poti prenosa svetlobnega signala pa vključujejo citokinine.

CTK spodbuja širjenje listnih celic, krepi fotosintezo listov, hkrati pa zavira aktivnost ribonukleaze, deoksiribonukleaze in proteaze ter upočasnjuje razgradnjo nukleinskih kislin, beljakovin in klorofila, zato lahko znatno upočasni staranje listov. Obstaja interakcija med svetlobo in razvojno regulacijo, ki jo posreduje CTK, svetloba pa lahko spodbudi povečanje ravni endogenih citokinin. Ko so rastlinska tkiva v stanju staranja, se njihova vsebnost endogenih citokininov zmanjša.

IAA je večinoma koncentrirana v delih z močno rastjo, v starajočih se tkivih ali organih pa je zelo malo. Vijolična svetloba lahko poveča aktivnost indol ocetne kisline oksidaze, nizke ravni IAA pa lahko zavirajo podolgovanje in rast rastlin.

ABA se tvori predvsem v starajočih se listnih tkivih, zrelih plodovih, semenih, steblih, koreninah in drugih delih. Vsebnost ABA v kumarah in zelju je pod kombinacijo rdeče in modre svetlobe nižja kot pri beli in modri svetlobi.

Peroksidaza (POD), superoksid dismutaza (SOD), askorbat peroksidaza (APX) in katalaza (CAT) so pomembnejši in s svetlobo povezani zaščitni encimi v rastlinah. Če se rastline starajo, se aktivnost teh encimov hitro zmanjša.

Različne kakovosti svetlobe imajo pomemben vpliv na aktivnost rastlinskih antioksidativnih encimov. Po 9 dneh tretiranja z rdečo svetlobo se je aktivnost APX sadik oljne repice znatno povečala, aktivnost POD pa zmanjšala. Aktivnost POD paradižnika je bila po 15 dneh rdeče in modre svetlobe za 20,9 % oziroma 11,7 % višja od aktivnosti bele svetlobe. Po 20 dneh tretiranja z zeleno svetlobo je bila aktivnost POD paradižnika najnižja, le 55,4 % bele svetlobe. Dodatek 4 ur modre svetlobe lahko znatno poveča vsebnost topnih beljakovin ter aktivnost encimov POD, SOD, APX in CAT v listih kumar v fazi sadik. Poleg tega se aktivnost SOD in APX postopoma zmanjšuje s podaljševanjem svetlobe. Aktivnost SOD in APX pod modro in rdečo svetlobo se počasi zmanjšuje, vendar je vedno višja kot pri beli svetlobi. Obsevanje z rdečo svetlobo je znatno zmanjšalo aktivnost peroksidaze in IAA peroksidaze v listih paradižnika ter IAA peroksidaze v listih jajčevcev, vendar je povzročilo znatno povečanje aktivnosti peroksidaze v listih jajčevcev. Zato lahko uporaba razumne dodatne LED razsvetljave učinkovito upočasni staranje vrtnih pridelkov ter izboljša pridelek in kakovost.

Konstrukcija in uporaba LED svetlobne formule

Rast in razvoj rastlin sta pomembno odvisna od kakovosti svetlobe in njenih različnih sestavnih razmerij. Formula svetlobe vključuje predvsem več elementov, kot so razmerje med kakovostjo svetlobe, intenzivnost svetlobe in čas osvetlitve. Ker imajo različne rastline različne potrebe po svetlobi in različne faze rasti in razvoja, je za gojene rastline potrebna najboljša kombinacija kakovosti svetlobe, intenzivnosti svetlobe in časa dodajanja svetlobe.

 ◆Razmerje svetlobnega spektra

V primerjavi z belo svetlobo in eno samo rdečo in modro svetlobo ima kombinacija LED rdeče in modre svetlobe celovito prednost pri rasti in razvoju sadik kumar in zelja.

Ko je razmerje med rdečo in modro svetlobo 8:2, se znatno povečajo debelina stebla rastline, višina rastline, suha teža rastline, sveža teža, indeks močne sadike itd., kar je koristno tudi za nastanek kloroplastne matrice in bazalnih lamel ter za asimilacijo.

Uporaba kombinacije rdeče, zelene in modre svetlobe pri kalčkih rdečega fižola je koristna za kopičenje suhe snovi, zelena svetloba pa lahko spodbuja kopičenje suhe snovi v kalčkih rdečega fižola. Rast je najbolj očitna, ko je razmerje med rdečo, zeleno in modro svetlobo 6:2:1. Učinek podaljševanja hipokotila pri sadikih rdečega fižola je bil najboljši pri razmerju rdeče in modre svetlobe 8:1, podaljševanje hipokotila pri kalčkih rdečega fižola pa je bilo očitno zavirano pri razmerju rdeče in modre svetlobe 6:3, vendar je bila vsebnost topnih beljakovin najvišja.

Ko je razmerje med rdečo in modro svetlobo 8:1 za sadike lufe, sta indeks močnih sadik in vsebnost topnega sladkorja v sadikih lufe najvišja. Pri uporabi kakovosti svetlobe z razmerjem med rdečo in modro svetlobo 6:3 so bile vsebnost klorofila a, razmerje med klorofilom a/b in vsebnost topnih beljakovin v sadikih lufe najvišje.

Pri uporabi razmerja 3:1 med rdečo in modro svetlobo ter zeleno lahko učinkovito spodbudi povečanje višine rastline zelene, dolžine pecljev, števila listov, kakovosti suhe snovi, vsebnosti VC, vsebnosti topnih beljakovin in vsebnosti topnega sladkorja. Pri gojenju paradižnika povečanje deleža modre LED svetlobe spodbuja nastajanje likopena, prostih aminokislin in flavonoidov, povečanje deleža rdeče svetlobe pa spodbuja nastajanje titriranih kislin. Ko je razmerje med rdečo in modro svetlobo ter listi solate 8:1, je to koristno za kopičenje karotenoidov in učinkovito zmanjša vsebnost nitratov ter poveča vsebnost VC.

 ◆Intenzivnost svetlobe

Rastline, ki rastejo pri šibki svetlobi, so bolj dovzetne za fotoinhibicijo kot pri močni svetlobi. Neto stopnja fotosinteze sadik paradižnika se povečuje z naraščanjem intenzivnosti svetlobe [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], pri čemer se najprej povečuje, nato zmanjšuje, pri 300 μmol/(m²·s) pa doseže maksimum. Višina rastline, površina listov, vsebnost vode in vsebnost VC v solati so se znatno povečale pri tretiranju z intenzivnostjo svetlobe 150 μmol/(m²·s). Pri tretiranju z intenzivnostjo svetlobe 200 μmol/(m²·s) so se znatno povečale sveža teža, skupna teža in vsebnost prostih aminokislin, pri tretiranju z intenzivnostjo svetlobe 300 μmol/(m²·s) pa so se zmanjšali površina listov, vsebnost vode, klorofil a, klorofil a+b in karotenoidi v solati. V primerjavi s temo se je z naraščajočo intenzivnostjo LED-svetlobe [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] znatno povečala vsebnost klorofila a, klorofila b in klorofila a+b v kalčkih črnega fižola. Vsebnost VC je najvišja pri 3 μmol/(m²·s), vsebnost topnih beljakovin, topnega sladkorja in saharoze pa je najvišja pri 9 μmol/(m²·s). Pri enakih temperaturnih pogojih se je z naraščajočo intenzivnostjo svetlobe [(2~2,5)lx×10³ lx, (4~4,5)lx×10³ lx, (6~6,5)lx×10³ lx] čas kaljenja sadik paprike skrajšal, vsebnost topnega sladkorja se je povečala, vendar se je vsebnost klorofila a in karotenoidov postopoma zmanjšala.

 ◆Svetlobni čas

Pravilno podaljšanje svetlobnega časa lahko do neke mere ublaži stres zaradi šibke svetlobe, ki ga povzroča nezadostna intenzivnost svetlobe, pomaga pri kopičenju fotosintetskih produktov vrtnarskih pridelkov ter doseže učinek povečanja pridelka in izboljšanja kakovosti. Vsebnost VC v kalčkih je s podaljševanjem svetlobnega časa (0, 4, 8, 12, 16, 20 ur/dan) kazala postopno naraščajoč trend, medtem ko so vsebnost prostih aminokislin, aktivnost SOD in CAT kazale padajoč trend. S podaljševanjem svetlobnega časa (12, 15, 18 ur) se je sveža teža rastlin kitajskega zelja znatno povečala. Vsebnost VC v listih in steblih kitajskega zelja je bila najvišja pri 15 oziroma 12 urah. Vsebnost topnih beljakovin v listih kitajskega zelja se je postopoma zmanjševala, vendar je bila v steblih najvišja po 15 urah. Vsebnost topnega sladkorja v listih kitajskega zelja se je postopoma povečevala, medtem ko je bila v steblih najvišja pri 12 urah. Ko je razmerje med rdečo in modro svetlobo 1:2, v primerjavi z 12-urno svetlobo, 20-urna svetlobna obdelava zmanjša relativno vsebnost skupnih fenolov in flavonoidov v zeleni solati, ko pa je razmerje med rdečo in modro svetlobo 2:1, 20-urna svetlobna obdelava znatno poveča relativno vsebnost skupnih fenolov in flavonoidov v zeleni solati.

Iz zgoraj navedenega je razvidno, da imajo različne svetlobne formule različne učinke na fotosintezo, fotomorfogenezo ter presnovo ogljika in dušika pri različnih vrstah poljščin. Za dosego najboljše svetlobne formule, konfiguracije svetlobnega vira in oblikovanja inteligentnih strategij nadzora je treba kot izhodišče izbrati rastlinsko vrsto, ustrezne prilagoditve pa je treba izvesti glede na potrebe vrtnarskih poljščin, proizvodne cilje, proizvodne dejavnike itd., da se doseže cilj inteligentnega nadzora svetlobnega okolja in visokokakovostnih ter visokodonosnih vrtnarskih poljščin v energetsko varčnih pogojih.

Obstoječe težave in obeti

Pomembna prednost LED luči za rast je, da lahko izvaja inteligentne kombinacijske prilagoditve glede na spekter potreb po fotosintetskih značilnostih, morfologiji, kakovosti in pridelku različnih rastlin. Različne vrste poljščin in različna obdobja rasti iste poljščine imajo različne zahteve glede kakovosti svetlobe, intenzivnosti svetlobe in fotoperiode. To zahteva nadaljnji razvoj in izboljšanje raziskav svetlobnih formul, da bi oblikovali ogromno podatkovno bazo svetlobnih formul. V kombinaciji z raziskavami in razvojem profesionalnih svetilk je mogoče doseči največjo vrednost dodatnih LED luči v kmetijski uporabi, da bi bolje prihranili energijo, izboljšali učinkovitost proizvodnje in dosegli ekonomske koristi. Uporaba LED luči za rast v vrtnarstvu je pokazala močno rast, vendar je cena LED svetlobne opreme ali naprav relativno visoka, enkratna naložba pa velika. Potrebe po dodatni svetlobi različnih poljščin v različnih okoljskih pogojih niso jasne, spekter dodatne svetlobe. Nerazumna intenzivnost in čas rastne svetlobe bosta neizogibno povzročila različne težave pri uporabi v industriji gojitvene razsvetljave.

Vendar pa se bo z napredkom in izboljšanjem tehnologije ter zmanjšanjem proizvodnih stroškov LED luči za rast razširila uporaba LED dodatne razsvetljave v vrtnarstvu. Hkrati bo razvoj in napredek tehnologije LED dodatne razsvetljave ter kombinacija nove energije omogočila hiter razvoj vrtnarjenja, družinskega kmetijstva, urbanega kmetijstva in vesoljskega kmetijstva, da bi zadostili povpraševanju ljudi po vrtnarskih pridelkih v posebnih okoljih.