Синий свет — важная часть светового спектра, которая влияет на рост и развитие растений. Хотя растениям для здорового роста необходим синий свет, его избыток может быть вреден. Существует несколько основных причин, по которым избыточный синий свет может быть вреден для растений.
Синий свет в первую очередь влияет на вегетативный рост растений. Он влияет на такие процессы, как расширение листьев, удлинение стебля и фототропизм или направленный рост растений к свету. В то время как умеренное количество синего света способствует компактному, крепкому росту, избыток синего света может привести к чрезмерному удлинению и слабому росту, поскольку растения слишком вытягиваются, чтобы достичь источника света.
Исследования показали, что рассада томатов и огурцов, выращенная при 100%-ном синем светодиодном освещении, имела на 50–100% больше удлинения гипокотиля по сравнению с рассадой, выращенной при сочетании красного и синего света. Баклажаны, выращенные при 100%-ном синем свете, были выше с более крупными листьями, но имели более слабые стебли и были более подвержены болезням. Слишком много синего света также вызывает аномальное развитие хлорофилла, придавая листьям желтоватый оттенок.
Оптимальный уровень синего света для компактного роста растений составляет около 10-20% от общего светового спектра. Превышение 30-50% синего света может привести к нежелательному росту вытянутых растений.
Хотя синий свет важен для вегетативного роста, он может быть пагубным для растений, переходящих в стадию цветения/плодоношения. Воздействие синих длин волн поддерживает растения в активном режиме роста и задерживает цветение. Это происходит потому, что синий свет активирует криптохромы, которые подавляют цветение, подавляя выработку белков флоригена, которые вызывают цветение.
Растения томатов, получающие 17%-ный синий свет, зацветали на 13 дней дольше по сравнению с растениями, получающими всего 2%-ный синий свет. Слишком много синего света также может вызвать опадание цветов и плодов у некоторых растений. Например, орхидеи, получающие более высокий процент синего света во время цветения, имели до 40% абортов цветов.
Таким образом, процент синего света следует уменьшить, как только растения переходят из вегетативной в репродуктивную стадию. Соотношение красного и синего света 90:10 является оптимальным для цветения по сравнению с соотношением 60:40, используемым для роста листьев.
Хотя синий свет полезен для расширения листьев, его чрезмерное количество может нарушить другие физиологические процессы растений и вызвать у них стресс. Синие длины волн стимулируют открытие устьиц больше, чем другие цвета, что может привести к избыточной потере воды через транспирацию, если устьица остаются открытыми слишком долго под интенсивным синим светом. Это особенно проблематично для саженцев и рассады, которые не могут справиться с быстрой потерей влаги.
| Обработка светом | Устьичная проводимость |
|---|---|
| 100% синий | 0,4 моль/м2с |
| 100% красный | 0,25 моль/м2с |
| Синий + красный | 0,3 моль/м2с |
Более высокая транспирация при чрезмерном синем свете также охлаждает поверхности листьев. Более холодные листья означают менее эффективный фотосинтез и получение углерода для растений.
Кроме того, синий свет активирует ферменты, участвующие в производстве пигмента антоциана. Антоцианы действуют как солнцезащитные кремы, защищая растительные ткани от интенсивного света. Слишком много синего света побуждает растения синтезировать больше антоцианов в качестве защитной реакции, что может истощать ресурсы, необходимые для роста и воспроизводства.
Фотоингибирование относится к снижению эффективности фотосинтеза, когда растения подвергаются воздействию избыточного света. Молекулы хлорофилла, которые осуществляют фотосинтез, перевозбуждаются и повреждаются под интенсивным светом, что снижает их фотосинтетическую способность.
Растения более восприимчивы к фотоингибированию при синих длинах волн по сравнению с другими цветами. Одно исследование показало, что листья шпината при 100% синих светодиодах имели на 76% более низкие показатели фотосинтеза по сравнению с листьями, получающими только красный свет, из-за сильного фотоингибирования и повреждения хлоропластов высокоэнергетическими синими фотонами.
Слишком много синего света также может привести к окислительному стрессу и фотоокислению, поскольку избыточная поглощенная световая энергия реагирует с кислородом, образуя активные формы кислорода, которые повреждают клетки. Поэтому поддержание правильного баланса синего света важно для минимизации фотоингибирования и обеспечения беспрепятственного фотосинтеза.
Изменения в морфологии, физиологии и метаболизме растений при чрезмерном синем свете могут повлиять на внешний вид, вкус и питательную ценность урожая. Как упоминалось ранее, слишком много синего света может сделать растения вытянутыми и длинноногими со слабыми стеблями, что снижает визуальную привлекательность декоративных садовых культур.
Более высокий уровень антоцианов и более низкий уровень хлорофилла при синем свете делает листовую зелень и овощи менее яркими зелеными. Синий свет также снижает уровень каротиноидов, отвечающих за оранжевые и желтые пигменты в томатах, перце и других плодовых культурах. Это приводит к более бледным, менее красочным продуктам.
Исследования показывают, что синий свет влияет на упругость тканей, содержание сухого вещества и концентрацию сахаров, органических кислот и биологически активных соединений, которые влияют на вкус и питание урожая. Например, синий свет сделал клубнику, чернику и виноград мягче, одновременно увеличивая содержание сахаров для лучшей сладости. Но это снизило уровень полезных полифенолов в салате и уровень витамина С в томатах.
Поэтому оптимизация уровней синего света имеет решающее значение для балансировки роста растений с улучшением визуального и съедобного качества для коммерческих культур.
Подводя итог, можно сказать, что хотя синий свет является неотъемлемой частью светового спектра для растений, его чрезмерное количество может негативно повлиять на морфологию, цветение, физиологию, фотосинтез и качество урожая. Как правило, процент синего света должен поддерживаться в пределах 10-20% от общего количества света во время вегетативного роста и еще больше снижаться во время цветения/плодоношения. Тщательное регулирование воздействия синего света позволяет производителям максимизировать производительность и качество растений.