Tarımda Yapay Aydınlatma
Bitkilerin ışık olmadan büyüyemeyeceği uzun zamandır bilinmektedir; yine de, bilim ve teknolojideki gelişmeler sayesinde, ışığın bitkiler üzerindeki kesin etkisi ancak son yüz yılda tam olarak keşfedilebilmiştir.
Tarımda yapay aydınlatma kullanımı, güneş tarafından sağlanan ışığa benzer bir ışık kaynağı sağlamayı amaçlar. Teknolojideki ilerlemeler nedeniyle, LED ışıklar, özellikle spektrumları bitkinin ihtiyaçlarına göre özel olarak uyarlanabilenler olmak üzere, bahçecilik aydınlatması için en iyi seçenek olarak ortaya çıkmıştır. Yüksek basınçlı sodyum (HPS) ve flüoresan gibi daha geleneksel aydınlatma seçenekleriyle karşılaştırıldığında, LED kullanan ışıklar çevre üzerindeki etkileri ve üretim verimlilikleri açısından önemli faydalar sağlar.
Tarımda yapay aydınlatmanın kullanımına ilişkin bir rapor, Valoya tarafından kaleme alınmış ve Almeria Üniversitesi ile Buresinnova'dan araştırmacılar tarafından ortak yazılmıştır. Rapor Ocak 2018'de yayınlandı. Araştırma, yetiştirildikleri koşullara bağlı olarak her tür ışığın bitkiler üzerinde yaratabileceği etkiyi belirlemek için çeşitli ışık spektrumları ve türlerinden yararlanan testler sunuyor. Aşağıda, okuyabileceğiniz çalışmadan bir pasaj bulunmaktadır.
1. Işık ve bitkiler arasındaki iletişim
Elektromanyetik dalgalar, enerjinin atmosfer boyunca iletilmesinden sorumludur. Elektromanyetik dalga örnekleri arasında mikrodalgalar, radyo veya televizyon dalgaları, X-ışınları, ultraviyole ışınları veya görünür ışık yer alır. Elektromanyetik dalgalar, değişen frekansları ve dalga boyları ile birbirinden ayırt edilebilir. Elektromanyetik spektrum, bazıları diğerlerinden daha iyi tanınan (örneğin, mikrodalgalar, radyo dalgaları, görünür ışık vb.) geniş bir frekans ve dalga boyu aralığından oluşur.
Elektromanyetik radyasyon ikili bir yapıya sahiptir; uzayda dalgalar halinde hareket ederken, aynı zamanda parçacıklar (fotonlar) şeklinde enerji alışverişi yapar. 1905 yılında, Albert Einstein, ışığın aynı anda hem parçacık hem de dalga özelliklerine sahip olduğunu iddia eden ilk kişiydi. Fotonlar, bir ışık huzmesi içinde bulunan parçacıkların adlarıdır. Dalga boyları daha uzun mesafelere (düşük frekanslar) karşılık gelen fotonlar, dalga boyları daha kısa mesafelere karşılık gelen fotonlardan daha az enerji taşır.
İnsan gözü, dalga boyları 400 ila 700 nanometre (nm) arasında olan ışığı algılayabilir; bu, kabaca bitkiler tarafından fotosentez işlemi sırasında kullanılan elektromanyetik spektrum kısmına karşılık gelir. Bu nedenle, dalga boyu 400 ile 700 nm arasında olan ışık, fotosentetik olarak aktif radyasyon (veya kısaca PAR) olarak adlandırılır. Güneş ışığında görülebilen dalga boylarının spektrumu süreklidir ve görsel aralığın çok ötesine uzanır. İnsan gözü, çeşitli dalga boylarını daha sonra insan beyninde işlenen renklere dönüştürmekten sorumludur. Mavi renk, dalga boyu 400 nm'ye yakın olan ışık tarafından üretilirken, kırmızı renk, dalga boyu 600 nm'ye yakın olan ışık tarafından üretilir. Sarı-yeşil dalga boyu aralığı, insan gözünün en hassas şekilde tepki verdiği aralıktır.
2. Pigmentler, fotoreseptörler ve bitkilerde fotosentezin kimyasal süreci
İnsan gözüyle neredeyse aynı aralıkta, ışık spektrumu bitkiler tarafından emilir; bununla birlikte, insanların aksine bitkiler kırmızı ve mavi ışığı daha iyi alabilirler.
Klorofil, bitkilerin ışığı emmesini ve sağladığı enerjiyi su ve karbondioksiti oksijene ve diğer karmaşık organik moleküllere dönüştürmek için kullanmasını sağlayan birincil kimyasallardan biridir. Bu süreç fotosentez olarak bilinir. Klorofil, hücre içi kloroplastlarda bulunabilen bir bitki pigmentidir. Klorofil molekülleri yeşil renklidir ve aslında gövde ve yapraklarda bulunan yeşil rengin nedenidir. Daha yüksek bitkilerde bulunabilecek iki ana klorofil formu vardır. Bunlar klorofil a ve klorofil b'dir ve ışık soğurma eğrileri birbirinden çok küçük bir şekilde farklıdır. Bu nispeten küçük fark nedeniyle, farklı dalga boylarını yakalayabilirler, böylece güneş ışığı spektrumunun daha büyük bir bölümünü yakalarlar. Klorofillerin yeşil dalga boylarını yansıtırken öncelikle kırmızı ve mavi ışığı absorbe etme yeteneğinin bir sonucu olarak bitkiler gözümüze yeşil görünür.
Bununla birlikte, bitkilerde bulunan tek pigment klorofil değildir; aksesuar pigmentler (diğerlerinin yanı sıra karotenoidler ve ksantofiller gibi) ve fenolik maddeler (flavonoidler, antosiyaninler, flavonlar ve flavonoidler gibi) sadece kırmızı ve mavi dışındaki dalga boylarını emer. Sarı, kırmızı ve menekşe, aksesuar pigmentlerini oluşturan renklerdir. Kuşları ve böcekleri cezbetmenin yanı sıra, bu renk tonlarının kullanılması, dokuların yoğun ışık ışınlaması gibi dış stres faktörlerinin zararlı etkilerinden korunmasına yardımcı olur.
Fotoreseptörler, ışığı emebilen başka bir parçacık türüdür. Üç ana fotoreseptör sınıfı, fitokromlar, fototropinler ve kriptokromlar olarak adlandırılır. Ek olarak, UVR8 fotoreseptörü, yalnızca ultraviyole ışığa tepki veren özel bir fotoreseptördür. Her bir fotoreseptör türü, ışığın belirli bir dalga boyu aralığına duyarlıdır ve bitkilerde belirli bir fizyolojik reaksiyondan sorumludur. Bu cevaplar şu şekildedir:
Fototropinlerin hem kloroplastların fiziksel konumu hem de stomaların açılması üzerinde etkisi vardır. Mavi ışığı emebilirler.
Bitkilerin iç saati, ışıkla ilgili sinyaller için çevrelerini izleyen kriptokromlar tarafından kontrol edilir. Buna ek olarak, gövde uzamasının baskılanması, kotiledonların genişlemesi, antosiyaninlerin gelişimi ve fotoperiyodik çiçeklenme gibi morfolojik tepkilerle ilişkilidirler. UVA (ultraviyole), mavi ve yeşil ışığın dalga boyları kriptokromlar tarafından alınır.
Çiçeklenme, tohumların oluşumundan da sorumlu olan fitokromlar tarafından tetiklenir. Gövde uzaması, yaprak genişlemesi ve "gölgeden kaçınma sendromu" bitkilerde fitokromlar tarafından kontrol edilir. Ortamda bulunan kırmızı ve uzak kırmızı ışığın oranı, fitokrom molekülünün fotostatik durumu üzerinde bir etkiye sahiptir ve bu da fitokromlar tarafından düzenlenen reaksiyonlara aracılık eder.
Çiçeklenme, tohumların gelişimi ve çimlenme, çiçeklenme zamanlaması ve bitki şekli gibi diğer işlevlerin tümü ışığa bağlı olan etkinliklerdir. Biyokütle oluşumu için gereken enerjiyi sağlayan süreç olan fotosentez de bu süreçlerden sadece bir tanesidir. Bu davranışlar, bitkinin çevresinden aldığı ışığın kalitesiyle karmaşık bir şekilde bağlantılıdır; bu, bitkinin çevresinden gelen sinyalleri yorumlama şeklidir. Bu tepkilere, UV ve uzak kırmızı ışınlama dahil olmak üzere PAR bölgesinin hem içindeki hem de dışındaki dalga boyları aracılık eder.
Daha fazla bilgi için lütfen dikkat edinBenwei'nin resmi web sitesi!
