چراغ های LED در کشت هیدروپونیک
مقدمه
هرکسی که برای مدتی گیاه می‌کارد احتمالاً نموداری را دیده است که مشخصات جذب کلروفیل A و B را نشان می‌دهد، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است به نظر می رسد که بیشتر نور جذب شده توسط گیاهان دارای طول موج کمتر از 500 نانومتر یا بالای 650 نانومتر است، بنابراین این فرضیه که گیاهان را می توان به طور موثر فقط با استفاده از نور در این مناطق رشد داد، بسیار ساده است. پاسخ تجاری به این فرضیه، نور LED به رنگ آبی/قرمز است و به گیاه انرژی می دهد که برای جذب “بهترین” مناسب است و از “هدر رفتن” انرژی در تولید نوری که جذب نمی شود جلوگیری می کند. با این حال، این چراغ‌های با رنگ آبی و قرمز تا کنون بازنده بوده‌اند و اکثریت قریب به اتفاق صنعت اکنون به چراغ‌های LED با طیف کامل روی آورده اند.
هنگامی که هزینه چراغ های قرمز/آبی به اندازه کافی کاهش یافت، بررسی های قابل توجهی برای ارزیابی آنها در جامعه علمی انجام شد تا مشخص شود چگونه آنها بر رشد گیاه تأثیر می گذارند. به سرعت مشخص شد که گیاهان را می‌توان با این چراغ‌های جدید رشد داد و محصولات می‌توانند به اندازه محصولات تولید شده در نورهای طیف کامل معمولی سالم باشند. با این حال، زمانی که این چراغ‌های قرمز/آبی شروع به حرکت به سمت برنامه‌های تجاری بزرگ‌تر کردند، برخی از مشکلات بوجود آمد. اگرچه کاربرد تجاری این چراغ‌ها در گیاهان میوه‌دهی بزرگ به دلیل هزینه بالای روشنایی تکمیلی عملاً وجود ندارد، استفاده از آنها برای برخی از گیاهان برگ‌دار کوچک مانند کاهو و اسفناج که می‌توان تحت شرایط تراکم بالا در تنظیمات شهری با این حال، استفاده اصلی آنها در فضای کاشت حشیش بود، که یکی از تنها محصولات پرهزینه است که تا حد زیادی تحت نور تکمیلی در زمانی که از خط استوا دور است، کشت می شود.
اکثر افرادی که این کار را انجام دادند به زودی متوجه شدند که رشد گیاهان با آنچه در هنگام استفاده از نورهای طیف کاملتر، مانند HPS یا حتی لامپ های متال هالید، حتی در مقادیر شار فوتون معادل به دست می آید، برابر نیست. اگرچه انتشارات علمی در مورد شاهدانه کمیاب است، این گزارش سال 2016 (1) نشان می دهد که نورهای سفید به طور کلی در رشد گیاهان در مقایسه با نورهای آبی/قرمز کار بهتری انجام می دهند. تحقیقات دیگر (2) نشان می‌دهد که نورهای آبی/قرمز نیز می‌توانند بر ترکیب شیمیایی متابولیت‌های ثانویه تأثیر بگذارند، که باعث می‌شود تصمیم برای حرکت به چراغ‌های رشد LED قرمز/آبی بر کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد.
همچنین نشان داده شده است که نور سبز به طور کامل توسط گیاهان بلااستفاده نمی شود، اما در واقع می تواند عملکردهای مهمی داشته باشد. این بررسی (3) به بسیاری از عملکردهای مهم سیگنالی نور سبز و اینکه چرا می تواند برای رشد گیاه سالم مهم باشد، می پردازد. برخی از محققین نیز آزمایش هایی را با چراغ های رشد قرمز/آبی/سبز آغاز کردند که اثرات مثبت گنجاندن مقداری نور سبز در ترکیب را نشان می دهد (4). همچنین نشان داده شده است که سایر مناطق طیف، مانند قرمز دور (5) نیز می توانند به طور قابل توجهی به فتوسنتز و تنظیم فرآیندهای بیولوژیکی گیاه کمک کنند. نور ماوراء بنفش همچنین می تواند به طور قابل توجهی به بیان مولکول های خاص در گیاهان کمک کند. مقاله ای که حشیش را تحت چندین رژیم نوری مختلف ارزیابی می کند نشان می دهد که چگونه ترکیب طیف نور می تواند ترکیب متابولیت ثانویه گیاهان را دستکاری کند (6).
در نهایت، آخرین مشکل در پدیده نور رشد، به ویژه در مورد گیاهانی مانند شاهدانه، از این واقعیت بود که گیاهان در زیر این نور قرمز/آبی سیاه به نظر می رسند. این بدان معناست که پرورش دهندگان از مشکلات احتمالی ایجاد شده کاملاً بی اطلاع بودند، زیرا گیاهان در تمام طول عمر خود عملاً برای آنها نامرئی بودند. این یکی از دلایل اصلی این بود که چرا این چراغ ها هرگز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفتند، زیرا آنها تشخیص مسائل مربوط به مواد مغذی و مشکلات حشرات را – که تشخیص آنها در زیر نورهای طیف کامل برای یک پرورش دهنده با تجربه نسبتاً آسان است – تقریباً غیرممکن می کردند با این قرمزها/ پانل های رشد آبی در عمل، یک عملیات تجاری بزرگ به شدت به تجربه و ارزیابی مداوم محصول توسط پرسنل در محل متکی است و عدم انجام این بررسی مفید در فرآیند، دستور العملی برای فاجعه است.
صنعت LED از این مشکلات درس گرفت و از آن زمان به سمت توسعه پانل های رشد با راندمان بالا با طیف کامل برای صنعت هیدروپونیک رفته است. اینها مطمئناً به آینده و استاندارد در صنعت هیدروپونیک داخلی تبدیل خواهند شد، به خصوص اگر قیمت ها در نتیجه پذیرش انبوه کاهش یابد. داشتن لامپ های طیف کامل که بسیار کارآمدتر از لامپ های HPS و MH هستند، این فرصت را به کشاورزان می دهد که در هزینه ها صرفه جویی زیادی کنند و در عین حال کیفیت و عملکرد محصولات خود را حفظ کنند یا حتی بهبود بخشند.