Autor: Yamin Li i Houcheng Liu, etc., de la Facultat d'Horticultura de la Universitat d'Agricultura del Sud de la Xina

Font de l'article: Horticultura d'hivernacle

Els tipus d'instal·lacions hortícoles inclouen principalment hivernacles de plàstic, hivernacles solars, hivernacles de diverses zones i fàbriques de plantes. Com que els edificis de les instal·lacions bloquegen les fonts de llum natural fins a cert punt, no hi ha prou llum interior, cosa que al seu torn redueix el rendiment i la qualitat dels cultius. Per tant, la llum suplementària juga un paper indispensable en els cultius d'alta qualitat i alt rendiment de la instal·lació, però també s'ha convertit en un factor important en l'augment del consum d'energia i els costos operatius de la instal·lació.

Durant molt de temps, les fonts de llum artificial utilitzades en el camp de l'horticultura d'instal·lacions inclouen principalment làmpades de sodi d'alta pressió, làmpades fluorescents, làmpades halògenes metàl·liques, làmpades incandescents, etc. Els desavantatges destacats són l'alta producció de calor, l'alt consum d'energia i l'alt cost operatiu. El desenvolupament del díode emissor de llum (LED) de nova generació permet utilitzar fonts de llum artificial de baix consum en el camp de l'horticultura d'instal·lacions. El LED té els avantatges d'una alta eficiència de conversió fotoelèctrica, alimentació de corrent continu, petit volum, llarga vida útil, baix consum d'energia, longitud d'ona fixa, baixa radiació tèrmica i protecció ambiental. En comparació amb les làmpades de sodi d'alta pressió i les làmpades fluorescents que s'utilitzen habitualment, el LED no només pot ajustar la quantitat i la qualitat de la llum (la proporció de diverses bandes de llum) segons les necessitats del creixement de les plantes, sinó que també pot irradiar plantes a curta distància a causa de la seva llum freda. Així, es pot millorar el nombre de capes de cultiu i la taxa d'utilització de l'espai, i es poden aconseguir les funcions d'estalvi d'energia, protecció ambiental i utilització eficient de l'espai que no es poden substituir per les fonts de llum tradicionals.

Basant-se en aquests avantatges, el LED s'ha utilitzat amb èxit en la il·luminació d'instal·lacions hortícoles, la investigació bàsica d'entorns controlables, el cultiu de teixits vegetals, les plàntules de fàbriques de plantes i l'ecosistema aeroespacial. En els darrers anys, el rendiment de la il·luminació de cultiu LED ha millorat, el preu ha disminuït i s'estan desenvolupant gradualment tot tipus de productes amb longituds d'ona específiques, de manera que la seva aplicació en el camp de l'agricultura i la biologia serà més àmplia.

Aquest article resumeix l'estat de la recerca dels LED en el camp de l'horticultura d'instal·lacions, se centra en l'aplicació de la llum suplementària LED en la base de la biologia de la llum, els llums de cultiu LED en la formació de llum vegetal, la qualitat nutricional i l'efecte de retardar l'envelliment, la construcció i aplicació de fórmules de llum, i analitza i planteja els problemes i perspectives actuals de la tecnologia de llum suplementària LED.

Efecte de la llum suplementària LED en el creixement dels cultius hortícoles

Els efectes reguladors de la llum sobre el creixement i desenvolupament de les plantes inclouen la germinació de les llavors, l'elongació de la tija, el desenvolupament de les fulles i les arrels, el fototropisme, la síntesi i la descomposició de la clorofil·la i la inducció de flors. Els elements de l'entorn d'il·luminació de les instal·lacions inclouen la intensitat de la llum, el cicle de llum i la distribució espectral. Els elements es poden ajustar mitjançant un suplement de llum artificial sense la limitació de les condicions meteorològiques.

Actualment, hi ha almenys tres tipus de fotoreceptors a les plantes: fitocrom (que absorbeix llum vermella i llum vermella llunyana), criptocrom (que absorbeix llum blava i llum ultraviolada propera) i UV-A i UV-B. L'ús d'una font de llum de longitud d'ona específica per irradiar cultius pot millorar l'eficiència fotosintètica de les plantes, accelerar la morfogènesi de la llum i promoure el creixement i desenvolupament de les plantes. La llum vermella taronja (610 ~ 720 nm) i la llum blava violeta (400 ~ 510 nm) s'utilitzen en la fotosíntesi de les plantes. Mitjançant la tecnologia LED, la llum monocromàtica (com ara la llum vermella amb un pic de 660 nm, la llum blava amb un pic de 450 nm, etc.) es pot irradiar en línia amb la banda d'absorció més forta de la clorofil·la, i l'amplada del domini espectral és de només ± 20 nm.

Actualment es creu que la llum vermella-taronja accelerarà significativament el desenvolupament de les plantes, promourà l'acumulació de matèria seca, la formació de bulbs, tubercles, bulbs de fulles i altres òrgans vegetals, farà que les plantes floreixin i donin fruits abans i tindrà un paper principal en la millora del color de les plantes; la llum blava i violeta pot controlar el fototropisme de les fulles de les plantes, promoure l'obertura dels estomes i el moviment dels cloroplasts, inhibir l'elongació de la tija, prevenir l'allargament de les plantes, retardar la floració de les plantes i promoure el creixement dels òrgans vegetatius; la combinació de LED vermells i blaus pot compensar la llum insuficient d'un sol color dels dos i formar un pic d'absorció espectral que és bàsicament coherent amb la fotosíntesi i la morfologia dels cultius. La taxa d'utilització de l'energia lumínica pot arribar al 80% al 90% i l'efecte d'estalvi d'energia és significatiu.

Equipar-se amb llums suplementàries LED en instal·lacions d'horticultura pot aconseguir un augment molt significatiu de la producció. Els estudis han demostrat que el nombre de fruits, la producció total i el pes de cada tomàquet cherry sota la llum suplementària de tires i tubs LED de 300 μmol/(m²·s) durant 12 h (8:00-20:00) augmenten significativament. La llum suplementària de la tira LED ha augmentat un 42,67%, un 66,89% i un 16,97% respectivament, i la llum suplementària del tub LED ha augmentat un 48,91%, un 94,86% i un 30,86% respectivament. La llum suplementària LED de la il·luminació de cultiu LED durant tot el període de creixement [la proporció de llum vermella i blava és de 3:2 i la intensitat de la llum és de 300 μmol/(m²·s)] pot augmentar significativament la qualitat d'un sol fruit i el rendiment per unitat de superfície de la chiehwa i l'albergínia. El chikuquan va augmentar un 5,3% i un 15,6%, i l'albergínia va augmentar un 7,6% i un 7,8%. Gràcies a la qualitat de la llum LED, la seva intensitat i durada de tot el període de creixement, es pot escurçar el cicle de creixement de la planta, millorar el rendiment comercial, la qualitat nutricional i el valor morfològic dels productes agrícoles, i aconseguir una producció intel·ligent, d'alta eficiència i estalvi energètic de cultius hortícoles en instal·lacions.

Aplicació de la llum suplementària LED en el cultiu de plàntules de verdures

La regulació de la morfologia, el creixement i el desenvolupament de les plantes mitjançant una font de llum LED és una tecnologia important en el camp del cultiu en hivernacles. Les plantes superiors poden detectar i rebre senyals de llum a través de sistemes fotoreceptors com el fitocrom, el criptocrom i els fotoreceptors, i dur a terme canvis morfològics a través de missatgers intracel·lulars per regular els teixits i òrgans vegetals. La fotomorfogènesi significa que les plantes depenen de la llum per controlar la diferenciació cel·lular, els canvis estructurals i funcionals, així com la formació de teixits i òrgans, incloent-hi la influència en la germinació d'algunes llavors, la promoció de la dominància apical, la inhibició del creixement lateral dels brots, l'elongació de la tija i el tropisme.

El cultiu de plàntules d'hortalisses és una part important de l'agricultura d'instal·lacions. El temps plujós continu provocarà una manca de llum a les instal·lacions, i les plàntules són propenses a allargar-se, cosa que afectarà el creixement de les hortalisses, la diferenciació dels brots florals i el desenvolupament del fruit, i en última instància afectarà el seu rendiment i qualitat. En la producció, alguns reguladors del creixement vegetal, com ara la giberel·lina, l'auxina, el paclobutrazol i el clormequat, s'utilitzen per regular el creixement de les plàntules. Tanmateix, l'ús irracional de reguladors del creixement vegetal pot contaminar fàcilment el medi ambient de les hortalisses i les instal·lacions, cosa que pot ser desfavorable per a la salut humana.

La llum suplementària LED té molts avantatges únics, i és una manera factible d'utilitzar la llum suplementària LED per cultivar plàntules. En l'experiment amb llum suplementària LED [25±5 μmol/(m²·s)] realitzat en condicions de poca llum [0~35 μmol/(m²·s)], es va trobar que la llum verda promou l'elongació i el creixement de les plàntules de cogombre. La llum vermella i la llum blava inhibeixen el creixement de les plàntules. En comparació amb la llum natural feble, l'índex de plàntules fortes de les plàntules suplementades amb llum vermella i blava va augmentar un 151,26% i un 237,98%, respectivament. En comparació amb la qualitat de la llum monocromàtica, l'índex de plàntules fortes que contenen components vermells i blaus sota el tractament amb llum suplementària composta va augmentar un 304,46%.

Afegir llum vermella a les plàntules de cogombre pot augmentar el nombre de fulles veritables, l'àrea foliar, l'alçada de la planta, el diàmetre de la tija, la qualitat seca i fresca, el fort índex de plàntules, la vitalitat de les arrels, l'activitat de SOD i el contingut de proteïnes solubles de les plàntules de cogombre. La suplementació amb UV-B pot augmentar el contingut de clorofil·la a, clorofil·la b i carotenoides a les fulles de les plàntules de cogombre. En comparació amb la llum natural, la suplementació amb llum LED vermella i blava pot augmentar significativament l'àrea foliar, la qualitat de la matèria seca i el fort índex de plàntules de les plàntules de tomàquet. La suplementació amb llum vermella LED i llum verda augmenta significativament l'alçada i el gruix de la tija de les plàntules de tomàquet. El tractament amb llum suplementària amb llum verda LED pot augmentar significativament la biomassa de les plàntules de cogombre i tomàquet, i el pes fresc i sec de les plàntules augmenta amb l'augment de la intensitat de la llum suplementària amb llum verda, mentre que la tija gruixuda i el fort índex de plàntules de les plàntules de tomàquet segueixen la llum suplementària amb llum verda. L'augment de la força augmenta. La combinació de llum vermella i blava LED pot augmentar el gruix de la tija, l'àrea foliar, el pes sec de tota la planta, la relació arrel-brot i el fort índex de plàntules de l'albergínia. En comparació amb la llum blanca, la llum vermella LED pot augmentar la biomassa de les plàntules de col i promoure el creixement de l'elongació i l'expansió de les fulles de les plàntules de col. La llum blava LED promou el creixement dens, l'acumulació de matèria seca i el fort índex de plàntules de les plàntules de col, i fa que les plàntules de col siguin nanes. Els resultats anteriors mostren que els avantatges de les plàntules de verdures cultivades amb tecnologia de regulació de la llum són molt evidents.

Efecte de la llum suplementària LED sobre la qualitat nutricional de les fruites i verdures

Les proteïnes, el sucre, l'àcid orgànic i les vitamines que contenen les fruites i verdures són nutrients beneficiosos per a la salut humana. La qualitat de la llum pot afectar el contingut de VC a les plantes regulant l'activitat de la síntesi de VC i l'enzim descomponent, i pot regular el metabolisme de les proteïnes i l'acumulació de carbohidrats a les plantes hortícoles. La llum vermella promou l'acumulació de carbohidrats, el tractament amb llum blava és beneficiós per a la formació de proteïnes, mentre que la combinació de llum vermella i blava pot millorar la qualitat nutricional de les plantes significativament més que la llum monocromàtica.

Afegir llum LED vermella o blava pot reduir el contingut de nitrats a l'enciam, afegir llum LED blava o verda pot promoure l'acumulació de sucre soluble a l'enciam, i afegir llum LED infraroja afavoreix l'acumulació de VC a l'enciam. Els resultats van mostrar que el suplement de llum blava podria millorar el contingut de VC i el contingut de proteïnes solubles del tomàquet; la llum vermella combinada amb la llum vermella blava podria promoure el contingut de sucre i àcid del tomàquet, i la proporció de sucre i àcid va ser la més alta sota la llum vermella combinada amb la llum vermella blava; la llum vermella combinada amb la llum blaua podria millorar el contingut de VC del cogombre.

Els fenols, flavonoides, antocianines i altres substàncies presents en fruites i verdures no només tenen una influència important en el color, el sabor i el valor nutricional de les fruites i verdures, sinó que també tenen activitat antioxidant natural i poden inhibir o eliminar eficaçment els radicals lliures del cos humà.

L'ús de llum blava LED per complementar la llum pot augmentar significativament el contingut d'antocianines de la pell de l'albergínia en un 73,6%, mentre que l'ús de llum vermella LED i una combinació de llum vermella i blava pot augmentar el contingut de flavonoides i fenols totals. La llum blava pot promoure l'acumulació de licopè, flavonoides i antocianines en els tomàquets. La combinació de llum vermella i blava promou la producció d'antocianines fins a cert punt, però inhibeix la síntesi de flavonoides. En comparació amb el tractament amb llum blanca, el tractament amb llum vermella pot augmentar significativament el contingut d'antocianines dels brots d'enciam, però el tractament amb llum blava té el contingut d'antocianines més baix. El contingut total de fenols de l'enciam de fulla verda, fulla porpra i fulla vermella va ser més alt sota llum blanca, llum combinada vermella-blava i llum blava, però va ser el més baix sota tractament amb llum vermella. Complementar la llum ultraviolada LED o la llum taronja pot augmentar el contingut de compostos fenòlics a les fulles d'enciam, mentre que complementar la llum verda pot augmentar el contingut d'antocianines. Per tant, l'ús de llums LED de cultiu és una manera eficaç de regular la qualitat nutricional de les fruites i verdures en el cultiu hortícola en instal·lacions.

L'efecte de la llum suplementària LED sobre l'antienvelliment de les plantes

La degradació de la clorofil·la, la pèrdua ràpida de proteïnes i la hidròlisi de l'ARN durant la senescència de les plantes es manifesten principalment com a senescència de les fulles. Els cloroplasts són molt sensibles als canvis en l'entorn lumínic extern, especialment afectats per la qualitat de la llum. La llum vermella, la llum blava i la llum combinada vermell-blava afavoreixen la morfogènesi dels cloroplasts, la llum blava afavoreix l'acumulació de grans de midó als cloroplasts, i la llum vermella i la llum vermella llunyana tenen un efecte negatiu sobre el desenvolupament dels cloroplasts. La combinació de llum blava i llum vermella i blava pot promoure la síntesi de clorofil·la a les fulles de les plàntules de cogombre, i la combinació de llum vermella i blava també pot retardar l'atenuació del contingut de clorofil·la de les fulles en una etapa posterior. Aquest efecte és més evident amb la disminució de la relació de llum vermella i l'augment de la relació de llum blava. El contingut de clorofil·la de les fulles de les plàntules de cogombre sota tractament amb llum combinada vermella i blava LED va ser significativament més alt que sota control de llum fluorescent i tractaments amb llum vermella i blava monocromàtica. La llum blava LED pot augmentar significativament el valor de clorofil·la a/b de les plàntules de Wutacai i all verd.

Durant la senescència, hi ha canvis en el contingut de citocinines (CTK), auxina (IAA), àcid abscísic (ABA) i diversos canvis en l'activitat enzimàtica. El contingut d'hormones vegetals es veu fàcilment afectat per l'entorn lumínic. Diferents qualitats de llum tenen diferents efectes reguladors sobre les hormones vegetals, i els passos inicials de la via de transducció del senyal lumínic impliquen citocinines.

La CTK promou l'expansió de les cèl·lules de les fulles, millora la fotosíntesi de les fulles, alhora que inhibeix les activitats de la ribonucleasa, la desoxiribonucleasa i la proteasa, i retarda la degradació dels àcids nucleics, les proteïnes i la clorofil·la, de manera que pot retardar significativament la senescència de les fulles. Hi ha una interacció entre la llum i la regulació del desenvolupament mediada per CTK, i la llum pot estimular l'augment dels nivells de citocinina endògena. Quan els teixits vegetals es troben en estat de senescència, el seu contingut de citocinina endògena disminueix.

L'IAA es concentra principalment en parts de creixement vigorós, i hi ha molt poc contingut en teixits o òrgans envellits. La llum violeta pot augmentar l'activitat de l'indol àcid acètic oxidasa, i els nivells baixos d'IAA poden inhibir l'elongació i el creixement de les plantes.

L'ABA es forma principalment en teixits de fulles senescents, fruits madurs, llavors, tiges, arrels i altres parts. El contingut d'ABA del cogombre i la col sota la combinació de llum vermella i blava és inferior al de la llum blanca i la llum blava.

La peroxidasa (POD), la superòxid dismutasa (SOD), l'ascorbat peroxidasa (APX) i la catalasa (CAT) són enzims protectors més importants i relacionats amb la llum en les plantes. Si les plantes envelleixen, les activitats d'aquests enzims disminuiran ràpidament.

Diferents qualitats de llum tenen efectes significatius sobre les activitats dels enzims antioxidants de les plantes. Després de 9 dies de tractament amb llum vermella, l'activitat APX de les plàntules de colza va augmentar significativament i l'activitat POD va disminuir. L'activitat POD del tomàquet després de 15 dies de llum vermella i llum blava va ser superior a la de la llum blanca en un 20,9% i un 11,7%, respectivament. Després de 20 dies de tractament amb llum verda, l'activitat POD del tomàquet va ser la més baixa, només un 55,4% de llum blanca. La suplementació de 4 hores de llum blava pot augmentar significativament el contingut de proteïnes solubles, les activitats dels enzims POD, SOD, APX i CAT en les fulles de cogombre en fase de plàntula. A més, les activitats de SOD i APX disminueixen gradualment amb la prolongació de la llum. L'activitat de SOD i APX sota llum blava i llum vermella disminueix lentament, però sempre és superior a la de la llum blanca. La irradiació amb llum vermella va disminuir significativament les activitats de peroxidasa i IAA peroxidasa de les fulles de tomàquet i IAA peroxidasa de les fulles d'albergínia, però va fer que l'activitat peroxidasa de les fulles d'albergínia augmentés significativament. Per tant, l'adopció d'una estratègia raonable de llum suplementària LED pot retardar eficaçment la senescència dels cultius hortícoles de les instal·lacions i millorar el rendiment i la qualitat.

Construcció i aplicació de la fórmula de la llum LED

El creixement i desenvolupament de les plantes es veuen afectats significativament per la qualitat de la llum i les seves diferents proporcions de composició. La fórmula de la llum inclou principalment diversos elements com la relació de qualitat de la llum, la intensitat de la llum i el temps de llum. Com que les diferents plantes tenen diferents requisits de llum i diferents etapes de creixement i desenvolupament, es requereix la millor combinació de qualitat de la llum, intensitat de la llum i temps de suplementació de llum per als cultius cultivats.

 ◆Relació de l'espectre de llum

En comparació amb la llum blanca i la llum vermella i blava única, la combinació de llum LED vermella i blava té un avantatge complet en el creixement i desenvolupament de les plàntules de cogombre i col.

Quan la proporció de llum vermella i blava és de 8:2, el gruix de la tija de la planta, l'alçada de la planta, el pes sec de la planta, el pes fresc, l'índex de plàntules fort, etc., augmenten significativament, i també és beneficiós per a la formació de la matriu de cloroplasts i la làmina basal i la producció de matèria d'assimilació.

L'ús d'una combinació de qualitat vermella, verda i blava per als brots de mongeta vermella és beneficiós per a la seva acumulació de matèria seca, i la llum verda pot promoure l'acumulació de matèria seca dels brots de mongeta vermella. El creixement és més evident quan la proporció de llum vermella, verda i blava és de 6:2:1. L'efecte d'elongació de l'hipocòtil de les plàntules de brots de mongeta vermella va ser el millor sota la proporció de llum vermella i blava de 8:1, i l'elongació de l'hipocòtil de brots de mongeta vermella es va inhibir òbviament sota la proporció de llum vermella i blava de 6:3, però el contingut de proteïna soluble va ser el més alt.

Quan la proporció de llum vermella i blava és de 8:1 per a les plàntules de lufa, l'índex de plàntules fort i el contingut de sucre soluble de les plàntules de lufa són els més alts. Quan s'utilitza una qualitat de llum amb una proporció de llum vermella i blava de 6:3, el contingut de clorofil·la a, la proporció de clorofil·la a/b i el contingut de proteïnes solubles de les plàntules de lufa van ser els més alts.

Quan s'utilitza una proporció de 3:1 de llum vermella i blava respecte a l'api, es pot promoure eficaçment l'augment de l'alçada de la planta d'api, la longitud del pecíol, el nombre de fulles, la qualitat de la matèria seca, el contingut de VC, el contingut de proteïnes solubles i el contingut de sucre soluble. En el cultiu de tomàquet, augmentar la proporció de llum blava LED promou la formació de licopè, aminoàcids lliures i flavonoides, i augmentar la proporció de llum vermella promou la formació d'àcids titulables. Quan la proporció de llum vermella i blava respecte a les fulles d'enciam és de 8:1, és beneficiós per a l'acumulació de carotenoides i redueix eficaçment el contingut de nitrats i augmenta el contingut de VC.

 ◆Intensitat de la llum

Les plantes que creixen sota llum feble són més susceptibles a la fotoinhibició que sota llum forta. La taxa fotosintètica neta de les plàntules de tomàquet augmenta amb l'augment de la intensitat lumínica [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], mostrant una tendència d'augment primer i després de disminució, i a 300 μmol/(m²·s) per assolir el màxim. L'alçada de la planta, l'àrea foliar, el contingut d'aigua i el contingut de vitamina C de l'enciam van augmentar significativament amb el tractament d'intensitat lumínica de 150 μmol/(m²·s). Sota el tractament d'intensitat lumínica de 200 μmol/(m²·s), el pes fresc, el pes total i el contingut d'aminoàcids lliures van augmentar significativament, i sota el tractament d'intensitat lumínica de 300 μmol/(m²·s), l'àrea foliar, el contingut d'aigua, la clorofil·la a, la clorofil·la a+b i els carotenoides de l'enciam van disminuir. En comparació amb la foscor, amb l'augment de la intensitat de la llum de creixement LED [3, 9, 15 μmol/(m²·s)], el contingut de clorofil·la a, clorofil·la b i clorofil·la a+b dels brots de mongeta negra va augmentar significativament. El contingut de VC és el més alt, amb 3 μmol/(m²·s), i el contingut de proteïna soluble, sucre soluble i sacarosa és el més alt, amb 9 μmol/(m²·s). En les mateixes condicions de temperatura, amb l'augment de la intensitat de la llum [(2~2.5)lx×10³ lx, (4~4.5)lx×10³ lx, (6~6.5)lx×10³ lx], el temps de plàntules de pebrot s'escurça, el contingut de sucre soluble augmenta, però el contingut de clorofil·la a i carotenoides disminueix gradualment.

 ◆Temps de llum

Prolongar adequadament el temps de llum pot alleujar fins a cert punt l'estrès lumínic baix causat per una intensitat lumínica insuficient, ajudar a l'acumulació de productes fotosintètics dels cultius hortícoles i aconseguir l'efecte d'augmentar el rendiment i millorar la qualitat. El contingut de VC dels brots va mostrar una tendència a l'augment gradual amb la prolongació del temps de llum (0, 4, 8, 12, 16, 20 h/dia), mentre que el contingut d'aminoàcids lliures, les activitats de SOD i CAT van mostrar una tendència a la disminució. Amb la prolongació del temps de llum (12, 15, 18 h), el pes fresc de les plantes de col xinesa va augmentar significativament. El contingut de VC a les fulles i les tiges de la col xinesa va ser el més alt a les 15 i 12 h, respectivament. El contingut de proteïnes solubles de les fulles de la col xinesa va disminuir gradualment, però les tiges van ser el més alt després de 15 h. El contingut de sucre soluble de les fulles de col xinesa va augmentar gradualment, mentre que les tiges van ser el més alt a les 12 h. Quan la proporció de llum vermella i blava és d'1:2, en comparació amb 12 hores de llum, el tractament amb llum de 20 hores redueix el contingut relatiu de fenols i flavonoides totals en l'enciam de fulla verda, però quan la proporció de llum vermella i blava és de 2:1, el tractament amb llum de 20 hores va augmentar significativament el contingut relatiu de fenols i flavonoides totals en l'enciam de fulla verda.

Del que s'ha esmentat, es pot veure que les diferents fórmules de llum tenen efectes diferents sobre la fotosíntesi, la fotomorfogènesi i el metabolisme del carboni i el nitrogen de diferents tipus de cultius. Per obtenir la millor fórmula de llum, configuració de la font de llum i formulació d'estratègies de control intel·ligent, cal tenir en compte les espècies vegetals com a punt de partida, i cal fer els ajustaments adequats segons les necessitats dels productes hortícoles, els objectius de producció, els factors de producció, etc., per aconseguir l'objectiu del control intel·ligent de l'entorn lumínic i els cultius hortícoles d'alta qualitat i alt rendiment en condicions d'estalvi d'energia.

Problemes existents i perspectives

L'avantatge significatiu de la llum de cultiu LED és que pot fer ajustaments de combinació intel·ligents segons l'espectre de demanda de característiques fotosintètiques, morfologia, qualitat i rendiment de diferents plantes. Diferents tipus de cultius i diferents períodes de creixement del mateix cultiu tenen requisits diferents pel que fa a la qualitat de la llum, la intensitat de la llum i el fotoperíode. Això requereix un major desenvolupament i millora de la investigació de fórmules de llum per formar una enorme base de dades de fórmules de llum. Combinat amb la investigació i el desenvolupament de làmpades professionals, es pot aconseguir el màxim valor de les llums suplementàries LED en aplicacions agrícoles, per tal d'estalviar millor energia, millorar l'eficiència de la producció i obtenir beneficis econòmics. L'aplicació de la llum de cultiu LED en horticultura d'instal·lacions ha demostrat una vigorosa vitalitat, però el preu dels equips o dispositius d'il·luminació LED és relativament alt i la inversió única és gran. Els requisits de llum suplementària de diversos cultius en diferents condicions ambientals no són clars, l'espectre de llum suplementària, la intensitat i el temps irracionals de la llum de cultiu inevitablement causaran diversos problemes en l'aplicació de la indústria de la il·luminació de cultiu.

Tanmateix, amb l'avanç i la millora de la tecnologia i la reducció del cost de producció de les llums de cultiu LED, la il·luminació suplementària LED s'utilitzarà més àmpliament en l'horticultura d'instal·lacions. Al mateix temps, el desenvolupament i el progrés del sistema de tecnologia de llum suplementària LED i la combinació de noves energies permetran el ràpid desenvolupament de l'agricultura d'instal·lacions, l'agricultura familiar, l'agricultura urbana i l'agricultura espacial per satisfer la demanda de cultius hortícoles en entorns especials.