Kevin Folta, profesor z wydziału Nauk Ogrodniczych Uniwersytetu Florydy, w swoich doświadczeniach badał światło o trzech długościach fali, mające największy wpływ na rośliny. Jak ustalił światło czerwone (daleka czerwień) oraz niebieskie wpływają nie tylko na produkcję, ale także uwalnianie lotnych substancji organicznych, wpływających na smak i zapach owoców. Badania prowadzone przez jego zespół z użyciem lamp LED w uprawie truskawek, borówek, pomidorów oraz petunii sugerują, że poprzez precyzyjne dawkowanie światła o konkretnym spectrum światła będzie można wkrótce „zaprojektować” smak, kolor czy zapach owoców bądź kwiatów.

Liczne badania przeprowadzone przez naukowców dowodzą, że rośliny potrafią, w odpowiednich warunkach, wytwarzać związki chemiczne, które odstraszają szkodniki (bądź wabią ich naturalnych drapieżców), lub zapobiegają chorobom grzybowym. K. Folta dostrzega również możliwość sterowania odpornością roślin przy użyciu technologii LED. Zakłada on, że dokładne ustawienie długości fali świetlnej docierającej do rośliny może stymulować, bądź hamować wytwarzanie wspomnianych substancji.

***

O wpływie długości fali świetlnej na wzrost i plonowanie roślin – na procesy fotosyntezy, a także niezależne od niej procesy fotomorfogenezy (czyli wpływu światła na wzrost, rozwój i różnicowanie roślin) pisaliśmy w czwartym numerze czasopisma „ Pod Osłonami”. Jak pisze autorka tekstu, pracownik UR w Krakowie, dr Gabriela Wyżgolik, fotoreceptory znajdujące się w komórkach roślin odpowiedzialne za procesy fotomorfogenezy dostarczają roślinom kluczowych informacji o środowisku na podstawie natężenia i długości spektrum światła, które do nich docierają. Fotoreceptory te mają wpływ na m.in. skracanie lub wydłużanie łodygi, kiełkowanie nasion, formowanie pąków, otwieranie aparatów szparkowych czy fototropizm. Dotychczas stosowane do doświetlania roślin lampy sodowe, emitujące w przewadze światło o długości fali 550-600 nm (zielone), nie dostarczały roślinom kluczowych w procesach fotosyntezy i fotomorfogenezy czerwonego i niebieskiego światła. Natomiast lampy LED są źródłem światła dającym możliwość pełnej kontroli składu spektralnego. Działając odpowiednią długością fali na fotoreceptory rośliny można wpływać na procesy fotomorfogenezy, a także intensyfikować fotosyntezę. Dodatkowo, ze względu na niewielkie rozmiary i niską emisję ciepła instalacje LED-owe (np. „kurtyny”) można montować między rzędami – tam, gdzie często rośliny są niedoświetlone. Zastosowanie LED-ów emitujących światło niebieskie i czerwone daje również dobre wyniki w produkcji rozsady.

Światło – ważne pojęcia i jednostki

Promieniowanie elektromagnetyczne jest emitowane i absorbowane w postaci elementarnych cząstek (porcji) energii zwanych kwantami lub fotonami. Pomiarami energii promieniowania elektromagnetycznego zajmują się dwa działy fizyki – radiometria i fotometria. Fotometria ogranicza się do badań nad częścią promieniowana o długości fal oddziałujących na oko ludzkie, wywołujących wrażenia wzrokowe, pozwalających określić kształt, wielkość, barwę, ruch. Oko cechuje się największą wrażliwością na fale o długości 500-600 nm, z maksimum absorpcji przy 550 nm.

Pojęciami charakteryzującymi źródła światła, których głównym odbiorcą jest oko ludzkie są strumień świetlny wyrażany w lumenach (lm) i natężenie oświetlenia wyrażane w luxach (lx). Rozbieżność pomiędzy największą wrażliwością oka a spektrum czynnym fotosyntezy (400-500 nm i 600-700 nm) sprawia, że źródła światła stosowane do doświetlania roślin powinny być charakteryzowane pojęciem gęstości strumienia fotosyntetycznych fotonów (PPFD – ang. Photosynthetic Photon Flux Density) wyrażanym w μmol ∙ m-2 ∙ s-1. Zamiana jednostek wymaga zastosowania odpowiednich współczynników przeliczeniowych. Współczynnik zamiany jednostek fotometrycznych (lx) na PPFD (μmol ∙ m-2 ∙ s-1) i odwrotnie jest orientacyjny i silnie zróżnicowany dla różnych źródeł promieniowania.

Pojęcia najczęściej stosowane w radiometrii:

Strumień energii promienistej – szybkość przepływu energii promienistej w postaci fal elektromagnetycznych wat (W), 1 W = 1 J ∙ s-1
Natężenie napromieniowania – strumień promieniowania padającego ze wszystkich kierunków na jednostkę powierzchni odbierającej (W ∙ m-2)
Strumień fotonów (mol)
PPFD (ang. Photosynthetic Photon Flux Density)

                                                                                        (opracowała dr Gabriela Wyżgolik)