Autor: Yamin Li a Houcheng Liu a ďalší z Fakulty záhradníctva Juhočínskej poľnohospodárskej univerzity

Zdroj článku: Skleníkové záhradníctvo

Medzi typy záhradníckych zariadení patria najmä plastové skleníky, solárne skleníky, viacrozmerné skleníky a závody na výrobu rastlín. Keďže budovy zariadení do určitej miery blokujú prirodzené zdroje svetla, vnútorné svetlo je nedostatočné, čo následne znižuje výnosy a kvalitu plodín. Doplnkové osvetlenie preto zohráva nenahraditeľnú úlohu pre vysokokvalitné a vysokovýnosné plodiny zariadenia, ale stalo sa aj hlavným faktorom zvyšovania spotreby energie a prevádzkových nákladov v zariadení.

Dlhodobo sa v oblasti záhradníctva používali najmä vysokotlakové sodíkové výbojky, žiarivky, halogénové výbojky, žiarovky atď. Medzi významné nevýhody patrí vysoká produkcia tepla, vysoká spotreba energie a vysoké prevádzkové náklady. Vývoj novej generácie svetelných diód (LED) umožňuje použitie nízkoenergetických umelých svetelných zdrojov v oblasti záhradníctva. LED diódy majú výhody vysokej účinnosti fotoelektrickej konverzie, jednosmerného napájania, malého objemu, dlhej životnosti, nízkej spotreby energie, pevnej vlnovej dĺžky, nízkeho tepelného žiarenia a ochrany životného prostredia. V porovnaní s vysokotlakovými sodíkovými výbojkami a žiarivkami, ktoré sa v súčasnosti bežne používajú, LED diódy dokážu nielen upravovať množstvo a kvalitu svetla (pomer rôznych pásiem svetla) podľa potrieb rastu rastlín, ale vďaka svojmu studenému svetlu dokážu ožarovať rastliny na krátku vzdialenosť. Tým sa dá zlepšiť počet pestovateľských vrstiev a miera využitia priestoru a realizovať funkcie úspory energie, ochrany životného prostredia a efektívneho využitia priestoru, ktoré nemožno nahradiť tradičnými svetelnými zdrojmi.

Vďaka týmto výhodám sa LED diódy úspešne používajú v záhradníckom osvetlení, základnom výskume kontrolovateľného prostredia, tkanivových kultúrach rastlín, pestovaní rastlín v továrňach a v leteckom ekosystéme. V posledných rokoch sa výkon LED pestovateľského osvetlenia zlepšuje, cena klesá a postupne sa vyvíjajú všetky druhy produktov so špecifickými vlnovými dĺžkami, takže ich uplatnenie v oblasti poľnohospodárstva a biológie sa rozšíri.

Tento článok sumarizuje stav výskumu LED v oblasti záhradníctva, zameriava sa na aplikáciu doplnkového LED osvetlenia v základoch svetelnej biológie, vplyv LED pestovateľských svetiel na tvorbu svetla rastlín, nutričnú kvalitu a vplyv oddialenia starnutia, konštrukciu a aplikáciu svetelného zloženia a analyzuje a vyhliadky súčasných problémov a perspektív technológie doplnkového LED osvetlenia.

Vplyv doplnkového LED osvetlenia na rast záhradných plodín

Regulačné účinky svetla na rast a vývoj rastlín zahŕňajú klíčenie semien, predlžovanie stonky, vývoj listov a koreňov, fototropizmus, syntézu a rozklad chlorofylu a indukciu kvetenia. Medzi prvky svetelného prostredia v zariadení patrí intenzita svetla, svetelný cyklus a spektrálne rozloženie. Tieto prvky je možné upraviť doplnkom umelého svetla bez obmedzenia poveternostnými podmienkami.

V súčasnosti existujú v rastlinách najmenej tri typy fotoreceptorov: fytochróm (absorbujúci červené svetlo a ďaleké červené svetlo), kryptochróm (absorbujúci modré svetlo a blízke ultrafialové svetlo) a UV-A a UV-B. Použitie svetelného zdroja so špecifickou vlnovou dĺžkou na ožarovanie plodín môže zlepšiť fotosyntetickú účinnosť rastlín, urýchliť svetelnú morfogenézu a podporiť rast a vývoj rastlín. Pri fotosyntéze rastlín sa používa červenooranžové svetlo (610 ~ 720 nm) a modrofialové svetlo (400 ~ 510 nm). Pomocou LED technológie je možné vyžarovať monochromatické svetlo (ako napríklad červené svetlo s vrcholom 660 nm, modré svetlo s vrcholom 450 nm atď.) v súlade s najsilnejším absorpčným pásmom chlorofylu a šírka spektrálnej domény je iba ± 20 nm.

V súčasnosti sa predpokladá, že červenooranžové svetlo výrazne urýchli vývoj rastlín, podporí hromadenie sušiny, tvorbu cibúľ, hľúz, listových cibúľ a iných rastlinných orgánov, spôsobí, že rastliny skôr kvitnú a prinášajú plody, a zohrá vedúcu úlohu pri zlepšovaní farby rastlín. Modré a fialové svetlo dokáže kontrolovať fototropizmus listov rastlín, podporiť otváranie prieduchov a pohyb chloroplastov, inhibovať predlžovanie stonky, zabrániť predlžovaniu rastlín, oneskoriť kvitnutie rastlín a podporiť rast vegetatívnych orgánov. Kombinácia červených a modrých LED diód dokáže kompenzovať nedostatočné svetlo jednej farby z dvoch a vytvoriť spektrálny absorpčný vrchol, ktorý je v podstate v súlade s fotosyntézou a morfológiou plodín. Miera využitia svetelnej energie môže dosiahnuť 80 % až 90 % a efekt úspory energie je významný.

Vybavenie záhradníckych zariadení doplnkovým LED osvetlením môže dosiahnuť veľmi výrazný nárast produkcie. Štúdie ukázali, že počet plodov, celková úroda a hmotnosť každej čerešňovej paradajky pri doplnkovom svetle 300 μmol/(m²·s) LED pásikov a LED trubíc počas 12 hodín (8:00-20:00) sa výrazne zvýšili. Doplnkové svetlo LED pásika sa zvýšilo o 42,67 %, 66,89 % a 16,97 % a doplnkové svetlo LED trubice sa zvýšilo o 48,91 %, 94,86 % a 30,86 %. Doplnkové LED svetlo LED pestovateľského svietidla počas celého obdobia rastu [pomer červeného a modrého svetla je 3:2 a intenzita svetla je 300 μmol/(m²·s)] môže výrazne zvýšiť kvalitu jednotlivých plodov a výnos na jednotku plochy chiewy a baklažánu. Čikučchüan sa zvýšil o 5,3 % a 15,6 % a baklažán o 7,6 % a 7,8 %. Vďaka kvalite LED svetla, jeho intenzite a trvaniu počas celého vegetačného obdobia je možné skrátiť rastový cyklus rastlín, zlepšiť komerčný výnos, nutričnú kvalitu a morfologickú hodnotu poľnohospodárskych produktov a dosiahnuť vysoko efektívnu, energeticky úspornú a inteligentnú produkciu záhradníckych plodín.

Aplikácia doplnkového LED svetla pri pestovaní sadeníc zeleniny

Regulácia morfológie, rastu a vývoja rastlín pomocou LED svetelného zdroja je dôležitou technológiou v oblasti pestovania v skleníkoch. Vyššie rastliny dokážu vnímať a prijímať svetelné signály prostredníctvom fotoreceptorových systémov, ako sú fytochróm, kryptochróm a fotoreceptor, a vykonávať morfologické zmeny prostredníctvom intracelulárnych poslov na reguláciu rastlinných tkanív a orgánov. Fotomorfogenéza znamená, že rastliny sa spoliehajú na svetlo na riadenie diferenciácie buniek, štrukturálnych a funkčných zmien, ako aj na tvorbu tkanív a orgánov, vrátane vplyvu na klíčenie niektorých semien, podpory apikálnej dominancie, inhibície rastu laterálnych púčikov, predlžovania stonky a tropizmu.

Pestovanie sadeníc zeleniny je dôležitou súčasťou poľnohospodárstva v prevádzkach. Neustále daždivé počasie spôsobuje nedostatočné svetlo v prevádzkach a sadenice sú náchylné na predlžovanie, čo ovplyvňuje rast zeleniny, diferenciáciu kvetných pukov a vývoj plodov a v konečnom dôsledku ovplyvňuje ich úrodu a kvalitu. Pri produkcii sa na reguláciu rastu sadeníc používajú niektoré regulátory rastu rastlín, ako je giberelín, auxín, paklobutrazol a chlórmequat. Neprimerané používanie regulátorov rastu rastlín však môže ľahko znečistiť životné prostredie zeleniny a prevádzok, čo môže byť nepriaznivé pre ľudské zdravie.

Doplnkové LED osvetlenie má mnoho jedinečných výhod a je uskutočniteľným spôsobom, ako ho použiť na pestovanie sadeníc. V experimente s doplnkovým LED osvetlením [25 ± 5 μmol/(m²·s)], ktorý sa uskutočnil za podmienok slabého osvetlenia [0 ~ 35 μmol/(m²·s)], sa zistilo, že zelené svetlo podporuje predlžovanie a rast sadeníc uhoriek. Červené a modré svetlo brzdia rast sadeníc. V porovnaní s prirodzeným slabým svetlom sa index silných sadeníc sadeníc doplnených červeným a modrým svetlom zvýšil o 151,26 %, respektíve o 237,98 %. V porovnaní s kvalitou monochromatického svetla sa index silných sadeníc, ktoré obsahujú červenú a modrú zložku, pri ošetrení doplnkovým svetlom so zloženým svetlom zvýšil o 304,46 %.

Pridanie červeného svetla k sadeniciam uhoriek môže zvýšiť počet pravých listov, plochu listov, výšku rastliny, priemer stonky, kvalitu suchej a čerstvej hmoty, silný index sadeníc, vitalitu koreňov, aktivitu SOD a obsah rozpustných bielkovín v sadeniciach uhoriek. Doplnenie UV-B žiarenia môže zvýšiť obsah chlorofylu a, chlorofylu b a karotenoidov v listoch sadeníc uhoriek. V porovnaní s prirodzeným svetlom môže doplnenie červeného a modrého LED svetla výrazne zvýšiť plochu listov, kvalitu sušiny a silný index sadeníc sadeníc paradajok. Doplnenie červeného a zeleného LED svetla výrazne zvyšuje výšku a hrúbku stonky sadeníc paradajok. Doplnkové svetlo LED zeleným svetlom môže výrazne zvýšiť biomasu sadeníc uhoriek a paradajok a čerstvá a suchá hmotnosť sadeníc sa zvyšuje so zvyšujúcou sa intenzitou doplnkového svetla zeleným svetlom, zatiaľ čo hrubá stonka a silný index sadeníc sadeníc paradajok nasledujú po doplnkovom svetle zeleným svetlom. Zvýšenie intenzity sa zvyšuje. Kombinácia červeného a modrého LED svetla môže zvýšiť hrúbku stonky, plochu listov, suchú hmotnosť celej rastliny, pomer koreňov k výhonkom a silný index sadeníc baklažánu. V porovnaní s bielym svetlom môže červené LED svetlo zvýšiť biomasu sadeníc kapusty a podporiť rast a rozširovanie listov sadeníc kapusty. Modré LED svetlo podporuje hustý rast, akumuláciu sušiny a silný index sadeníc sadeníc kapusty a spôsobuje, že sadenice kapusty sú zakrpatené. Vyššie uvedené výsledky ukazujú, že výhody sadeníc zeleniny pestovaných s technológiou regulácie svetla sú veľmi zrejmé.

Vplyv doplnkového LED svetla na nutričnú kvalitu ovocia a zeleniny

Bielkoviny, cukor, organické kyseliny a vitamíny obsiahnuté v ovocí a zelenine sú nutričné ​​látky, ktoré sú prospešné pre ľudské zdravie. Kvalita svetla môže ovplyvniť obsah VC v rastlinách reguláciou aktivity enzýmov syntézy a rozkladu VC a môže regulovať metabolizmus bielkovín a akumuláciu sacharidov v záhradníckych rastlinách. Červené svetlo podporuje akumuláciu sacharidov, ošetrenie modrým svetlom je prospešné pre tvorbu bielkovín, zatiaľ čo kombinácia červeného a modrého svetla môže výrazne zlepšiť nutričnú kvalitu rastlín v porovnaní s monochromatickým svetlom.

Pridanie červeného alebo modrého LED svetla môže znížiť obsah dusičnanov v šaláte, pridanie modrého alebo zeleného LED svetla môže podporiť hromadenie rozpustného cukru v šaláte a pridanie infračerveného LED svetla prispieva k hromadeniu VC v šaláte. Výsledky ukázali, že doplnok modrého svetla môže zlepšiť obsah VC a obsah rozpustných bielkovín v paradajkách; kombinované červené svetlo a červenomodré svetlo môže zvýšiť obsah cukru a kyselín v plodoch paradajok a pomer cukru k kyselinám bol najvyšší pri kombinovanom červenomodrom svetle; kombinované červenomodré svetlo môže zlepšiť obsah VC v plodoch uhorky.

Fenoly, flavonoidy, antokyány a ďalšie látky v ovocí a zelenine majú nielen dôležitý vplyv na farbu, chuť a komoditnú hodnotu ovocia a zeleniny, ale majú aj prirodzenú antioxidačnú aktivitu a môžu účinne inhibovať alebo odstraňovať voľné radikály v ľudskom tele.

Použitie modrého LED svetla ako doplnok svetla môže výrazne zvýšiť obsah antokyánov v šupke baklažánu o 73,6 %, zatiaľ čo použitie červeného LED svetla a kombinácie červeného a modrého svetla môže zvýšiť obsah flavonoidov a celkových fenolov. Modré svetlo môže podporovať akumuláciu lykopénu, flavonoidov a antokyánov v plodoch paradajok. Kombinácia červeného a modrého svetla do určitej miery podporuje produkciu antokyánov, ale inhibuje syntézu flavonoidov. V porovnaní s ošetrením bielym svetlom môže ošetrenie červeným svetlom výrazne zvýšiť obsah antokyánov vo výhonkoch šalátu, ale ošetrenie modrým svetlom má najnižší obsah antokyánov. Celkový obsah fenolov v zelených, fialových a červených listoch šalátu bol vyšší pri ošetrení bielym svetlom, kombinovaným červeno-modrým svetlom a modrým svetlom, ale najnižší pri ošetrení červeným svetlom. Doplnenie ultrafialového LED svetla alebo oranžového svetla môže zvýšiť obsah fenolových zlúčenín v listoch šalátu, zatiaľ čo doplnenie zeleného svetla môže zvýšiť obsah antokyánov. Preto je použitie LED pestovateľského svetla účinným spôsobom regulácie nutričnej kvality ovocia a zeleniny v záhradníckych pestovateľských zariadeniach.

Vplyv doplnkového LED svetla na proti starnutiu rastlín

Degradácia chlorofylu, rýchla strata bielkovín a hydrolýza RNA počas starnutia rastlín sa prejavujú najmä ako starnutie listov. Chloroplasty sú veľmi citlivé na zmeny vonkajšieho svetelného prostredia, najmä na zmeny ovplyvnené kvalitou svetla. Červené svetlo, modré svetlo a kombinované červeno-modré svetlo prispievajú k morfogenéze chloroplastov, modré svetlo prispieva k akumulácii škrobových zŕn v chloroplastoch a červené svetlo a ďalekočervené svetlo majú negatívny vplyv na vývoj chloroplastov. Kombinácia modrého svetla a červeného a modrého svetla môže podporiť syntézu chlorofylu v listoch sadeníc uhoriek a kombinácia červeného a modrého svetla môže tiež oddialiť útlm obsahu chlorofylu v listoch v neskoršom štádiu. Tento účinok je výraznejší so znížením pomeru červeného svetla a zvýšením pomeru modrého svetla. Obsah chlorofylu v listoch sadeníc uhoriek pri kombinovanom LED svetle s červeným a modrým svetlom bol výrazne vyšší ako pri kontrolnom svetle s fluorescenčným svetlom a monochromatickom červenom a modrým svetlom. Modré LED svetlo môže výrazne zvýšiť hodnotu chlorofylu a/b sadeníc cesnaku Wutacai a zeleného cesnaku.

Počas starnutia dochádza k zmenám obsahu cytokinínov (CTK), auxínov (IAA), kyseliny abscisovej (ABA) a k rôznym zmenám v aktivite enzýmov. Obsah rastlinných hormónov je ľahko ovplyvnený svetelným prostredím. Rôzne vlastnosti svetla majú rôzne regulačné účinky na rastlinné hormóny a počiatočné kroky dráhy prenosu svetelného signálu zahŕňajú cytokiníny.

CTK podporuje expanziu listových buniek, zvyšuje fotosyntézu listov, pričom inhibuje aktivitu ribonukleázy, deoxyribonukleázy a proteázy a spomaľuje degradáciu nukleových kyselín, proteínov a chlorofylu, takže môže výrazne oddialiť starnutie listov. Existuje interakcia medzi svetlom a reguláciou vývoja sprostredkovanou CTK a svetlo môže stimulovať zvýšenie hladín endogénnych cytokinínov. Keď sú rastlinné tkanivá v stave starnutia, ich obsah endogénnych cytokinínov sa znižuje.

IAA sa koncentruje hlavne v častiach rastlín s intenzívnym rastom a v starnúcich tkanivách alebo orgánoch sa nachádza len veľmi málo. Fialové svetlo môže zvýšiť aktivitu indolovej kyseliny octovej oxidázy a nízke hladiny IAA môžu inhibovať predlžovanie a rast rastlín.

ABA sa tvorí hlavne v starnúcich listových tkanivách, zrelých plodoch, semenách, stonkách, koreňoch a iných častiach. Obsah ABA v uhorkách a kapuste je pri kombinácii červeného a modrého svetla nižší ako v prípade bieleho a modrého svetla.

Peroxidáza (POD), superoxiddismutáza (SOD), askorbátperoxidáza (APX) a kataláza (CAT) sú dôležitejšie a so svetlom súvisiace ochranné enzýmy v rastlinách. Ak rastliny starnú, aktivita týchto enzýmov sa rýchlo znižuje.

Rôzne kvality svetla majú významný vplyv na aktivitu antioxidačných enzýmov rastlín. Po 9 dňoch ošetrenia červeným svetlom sa aktivita APX sadeníc repky výrazne zvýšila a aktivita POD sa znížila. Aktivita POD paradajok po 15 dňoch červeného a modrého svetla bola o 20,9 % a 11,7 % vyššia ako aktivita bieleho svetla. Po 20 dňoch ošetrenia zeleným svetlom bola aktivita POD paradajok najnižšia, iba 55,4 % bieleho svetla. Doplnenie 4-hodinového modrého svetla môže výrazne zvýšiť obsah rozpustných bielkovín, aktivitu enzýmov POD, SOD, APX a CAT v listoch uhorky v štádiu sadeníc. Okrem toho sa aktivita SOD a APX postupne znižuje s predlžovaním svetla. Aktivita SOD a APX pod modrým a červeným svetlom klesá pomaly, ale vždy je vyššia ako pod bielym svetlom. Ožiarenie červeným svetlom významne znížilo aktivitu peroxidázy a IAA peroxidázy listov paradajok a IAA peroxidázy listov baklažánu, ale spôsobilo výrazné zvýšenie aktivity peroxidázy listov baklažánu. Preto prijatie rozumnej stratégie doplnkového osvetlenia LED môže účinne oddialiť starnutie záhradníckych plodín a zlepšiť výnosy a kvalitu.

Konštrukcia a použitie LED svetelného vzorca

Rast a vývoj rastlín sú významne ovplyvnené kvalitou svetla a jeho rôznymi pomermi zloženia. Svetelný vzorec zahŕňa najmä niekoľko prvkov, ako je pomer kvality svetla, intenzita svetla a dĺžka osvetlenia. Keďže rôzne rastliny majú rôzne požiadavky na svetlo a rôzne štádiá rastu a vývoja, pre pestované plodiny je potrebná najlepšia kombinácia kvality svetla, intenzity svetla a dĺžky doplnkového svetla.

 ◆Pomer svetelného spektra

V porovnaní s bielym svetlom a jedným červeným a modrým svetlom má kombinácia červeného a modrého svetla LED komplexnú výhodu pre rast a vývoj sadeníc uhoriek a kapusty.

Keď je pomer červeného a modrého svetla 8:2, výrazne sa zvýši hrúbka stonky rastliny, výška rastliny, suchá hmotnosť rastliny, čerstvá hmotnosť, index silnej sadenice atď., čo je tiež prospešné pre tvorbu chloroplastovej matrice a bazálnych lamiel a výstup asimilačných látok.

Použitie kombinácie červenej, zelenej a modrej farby pre klíčky červenej fazule je prospešné pre akumuláciu sušiny a zelené svetlo môže podporiť akumuláciu sušiny v klíčkoch červenej fazule. Rast je najzreteľnejší, keď je pomer červeného, ​​zeleného a modrého svetla 6:2:1. Účinok predĺženia hypokotylu u klíčkov červenej fazule a zeleninových klíčkov bol najlepší pri pomere červeného a modrého svetla 8:1 a predĺženie hypokotylu klíčkov červenej fazule bolo zjavne inhibované pri pomere červeného a modrého svetla 6:3, ale obsah rozpustných bielkovín bol najvyšší.

Keď je pomer červeného a modrého svetla 8:1 pre sadenice lufy, index silných sadeníc a obsah rozpustných cukrov v sadeniciach lufy sú najvyššie. Pri použití svetla s pomerom červeného a modrého svetla 6:3 bol obsah chlorofylu a, pomer chlorofylu a/b a obsah rozpustných bielkovín v sadeniciach lufy najvyšší.

Pri použití pomeru 3:1 červeného a modrého svetla k zeleru môže účinne podporiť zvýšenie výšky rastliny zeleru, dĺžky stopky, počtu listov, kvality sušiny, obsahu VC, obsahu rozpustných bielkovín a obsahu rozpustných cukrov. Pri pestovaní paradajok zvýšenie podielu modrého svetla LED podporuje tvorbu lykopénu, voľných aminokyselín a flavonoidov a zvýšenie podielu červeného svetla podporuje tvorbu titrovateľných kyselín. Keď je pomer svetla červeného a modrého svetla k listom šalátu 8:1, je to prospešné pre akumuláciu karotenoidov a účinne znižuje obsah dusičnanov a zvyšuje obsah VC.

 ◆Intenzita svetla

Rastliny rastúce pri slabom svetle sú náchylnejšie na fotoinhibíciu ako pri silnom svetle. Čistá rýchlosť fotosyntézy sadeníc paradajok sa zvyšuje so zvyšujúcou sa intenzitou svetla [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], pričom vykazuje trend najprv nárastu a potom poklesu a pri 300 μmol/(m²·s) dosahuje maximum. Výška rastliny, plocha listov, obsah vody a obsah VC v šaláte sa pri ošetrení intenzitou svetla 150 μmol/(m²·s) významne zvýšili. Pri ošetrení intenzitou svetla 200 μmol/(m²·s) sa významne zvýšila čerstvá hmotnosť, celková hmotnosť a obsah voľných aminokyselín a pri ošetrení intenzitou svetla 300 μmol/(m²·s) sa znížila plocha listov, obsah vody, chlorofyl a, chlorofyl a+b a karotenoidy v šaláte. V porovnaní s tmou sa so zvyšujúcou sa intenzitou LED pestovateľského svetla [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] výrazne zvýšil obsah chlorofylu a, chlorofylu b a chlorofylu a+b v klíčkoch čiernej fazule. Obsah VC je najvyšší pri 3 μmol/(m²·s) a obsah rozpustných bielkovín, rozpustných cukrov a sacharózy je najvyšší pri 9 μmol/(m²·s). Za rovnakých teplotných podmienok sa so zvyšujúcou sa intenzitou svetla [(2~2,5)lx×10³ lx, (4~4,5)lx×10³ lx, (6~6,5)lx×10³ lx] skracuje čas klíčenia sadeníc papriky, zvyšuje sa obsah rozpustného cukru, ale postupne sa znižuje obsah chlorofylu a a karotenoidov.

 ◆Svetlý čas

Správne predĺženie svetelného času môže do určitej miery zmierniť stres zo slabého svetla spôsobený nedostatočnou intenzitou svetla, pomôcť akumulácii fotosyntetických produktov záhradných plodín a dosiahnuť efekt zvýšenia výnosu a zlepšenia kvality. Obsah VC v klíčkoch vykazoval postupne rastúci trend s predlžovaním svetelného času (0, 4, 8, 12, 16, 20 h/deň), zatiaľ čo obsah voľných aminokyselín, aktivita SOD a CAT vykazovali klesajúci trend. S predlžovaním svetelného času (12, 15, 18 h) sa výrazne zvýšila čerstvá hmotnosť rastlín čínskej kapusty. Obsah VC v listoch a stonkách čínskej kapusty bol najvyšší po 15 a 12 h. Obsah rozpustných bielkovín v listoch čínskej kapusty postupne klesal, ale v stonkách bol najvyšší po 15 h. Obsah rozpustných cukrov v listoch čínskej kapusty sa postupne zvyšoval, zatiaľ čo v stonkách bol najvyšší po 12 h. Keď je pomer červeného a modrého svetla 1:2 v porovnaní s 12-hodinovým časom osvetlenia, 20-hodinové ošetrenie svetlom znižuje relatívny obsah celkových fenolov a flavonoidov v zelenom šaláte, ale keď je pomer červeného a modrého svetla 2:1, 20-hodinové ošetrenie svetlom významne zvyšuje relatívny obsah celkových fenolov a flavonoidov v zelenom šaláte.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že rôzne svetelné vzorce majú rôzny vplyv na fotosyntézu, fotomorfogenézu a metabolizmus uhlíka a dusíka rôznych druhov plodín. Získanie najlepšieho svetelného zloženia, konfigurácie svetelného zdroja a formulácie inteligentných stratégií riadenia si vyžaduje ako východiskový bod rastlinný druh a vhodné úpravy by sa mali vykonať podľa potrieb komodít záhradných plodín, produkčných cieľov, produkčných faktorov atď., aby sa dosiahol cieľ inteligentného riadenia svetelného prostredia a vysokokvalitných a vysoko výnosných záhradných plodín za energeticky úsporných podmienok.

Existujúce problémy a perspektívy

Významnou výhodou LED pestovateľského svetla je, že dokáže vykonávať inteligentné kombinované úpravy podľa spektra požiadaviek fotosyntetických charakteristík, morfológie, kvality a výnosu rôznych rastlín. Rôzne druhy plodín a rôzne obdobia rastu tej istej plodiny majú rôzne požiadavky na kvalitu svetla, intenzitu svetla a fotoperiódu. To si vyžaduje ďalší rozvoj a zlepšovanie výskumu svetelných vzorcov s cieľom vytvoriť rozsiahlu databázu svetelných vzorcov. V kombinácii s výskumom a vývojom profesionálnych lámp je možné dosiahnuť maximálnu hodnotu doplnkových LED svetiel v poľnohospodárskych aplikáciách, aby sa lepšie šetrila energia, zlepšila sa efektivita výroby a priniesli sa ekonomické výhody. Aplikácia LED pestovateľského svetla v záhradníctve preukázala dynamický rast, ale cena LED osvetľovacích zariadení je relatívne vysoká a jednorazová investícia je veľká. Požiadavky na doplnkové svetlo rôznych plodín za rôznych environmentálnych podmienok nie sú jasné, spektrum doplnkového svetla, neprimeraná intenzita a čas pestovateľského svetla nevyhnutne spôsobia rôzne problémy v aplikácii pestovateľského osvetlenia.

Avšak s pokrokom a zdokonaľovaním technológií a znižovaním výrobných nákladov na LED pestovateľské osvetlenie sa doplnkové LED osvetlenie bude v záhradníctve využívať čoraz širšie. Zároveň vývoj a pokrok v technológii doplnkového LED osvetlenia a kombinácia novej energie umožnia rýchly rozvoj poľnohospodárstva v budovách, rodinného poľnohospodárstva, mestského poľnohospodárstva a vesmírneho poľnohospodárstva, aby sa uspokojil dopyt ľudí po záhradníckych plodinách v špecifických prostrediach.