แสงสีแดงมีประโยชน์ต่อพืชจริงหรือไม่? คู่มือฉบับสมบูรณ์

ถ้าคุณชอบมัน ปลูกเองที่บ้าน หากคุณทำงานเกี่ยวกับเรือนกระจก คุณอาจเคยสงสัยบ้างในบางครั้งว่า แสงสีแดงมีประโยชน์ต่อพืชจริงๆ หรือว่านี่เป็นเพียงความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับการทำสวนอีกเรื่องหนึ่ง?

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา หลอดไฟ LED สี แผงโซลาร์เซลล์แบบเต็มสเปกตรัม และแม้แต่พลาสติกเรือนกระจก "มหัศจรรย์" ได้แพร่หลายมากขึ้น และการแยกแยะวิทยาศาสตร์ออกจากกลยุทธ์การตลาดนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป

ความจริงแล้วพืชใช้แสงในรูปแบบที่ซับซ้อนกว่าที่เห็น แต่ละสีในสเปกตรัมทำหน้าที่เป็นสัญญาณที่แตกต่างกันและมีฤทธิ์ การตอบสนองทางสรีรวิทยาที่เฉพาะเจาะจงมากตั้งแต่การงอกจนถึงการออกดอก รวมถึงการเจริญเติบโตของลำต้น ราก และใบ แสงสีแดงและแสงสีแดงไกล (ใกล้รังสีอินฟราเรด) มีบทบาทสำคัญในภาษาแห่งแสงนี้

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับสเปกตรัมแสงที่พืชใช้

พืชไม่สามารถมองเห็นแสงได้เหมือนกับที่เราเห็นพวกมัน "แยกแสง" ออกเป็นความยาวคลื่น และขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นเหล่านี้ จะกระตุ้นกระบวนการต่างๆ ช่วงความยาวคลื่นที่เราสนใจมากที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของพืชคือช่วงความยาวคลื่นที่เรียกว่า รังสีที่กระตุ้นการสังเคราะห์แสง ซึ่งอยู่ระหว่างประมาณ 400 ถึง 700 นาโนเมตร (nm) ซึ่งตรงกับแสงที่มองเห็นได้

ภายในช่วงคลื่นนี้ คลอโรฟิลล์เอและบีจะถูกดูดซับอย่างเข้มข้นมากขึ้นในสองบริเวณ ได้แก่ บริเวณหนึ่งใน... สีน้ำเงิน (ประมาณ 400-450 นาโนเมตร) และอีกอันใน สีแดง (ประมาณ 600-700 นาโนเมตร)นั่นเป็นเหตุผลที่การใช้ไฟ LED สีแดงและสีน้ำเงินร่วมกันได้รับความนิยมอย่างมากในการปลูกพืชในร่ม เพราะมันช่วยรวมพลังงานไปยังจุดที่พืชต้องการมากที่สุด

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์แสง รงควัตถุอื่นๆ และตัวรับเฉพาะ เช่น ไฟโตโครม คริปโตโครม และโฟโตโทรปิน ก็สามารถจับข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์แสงได้เช่นกัน คุณภาพ ระยะเวลา และทิศทางของแสงข้อมูลนี้จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในรูปร่างของพืช (การเจริญเติบโตตามแสง) การกระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานของยีน ช่วงเวลาการออกดอก และแม้กระทั่งการตอบสนองต่อร่มเงา

ดังนั้น หัวใจสำคัญจึงไม่ใช่แค่การ "ให้แสงสว่างมาก ๆ" แต่เป็นการเสนอสิ่งที่ดีกว่านั้น การผสมสีที่เหมาะสมและช่วงเวลาแสงที่ถูกต้อง สำหรับแต่ละสายพันธุ์และแต่ละขั้นตอนการเพาะปลูก แสงสีแดงและแสงสีแดงเข้มจึงมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ

แสงสีแดง: 600 ถึง 700 นาโนเมตร

เมื่อเราพูดถึงแสงสีแดงในด้านพืชสวน โดยทั่วไปเราหมายถึงความยาวคลื่นระหว่าง ประมาณ 620 และ 700 นาโนเมตรช่วงคลื่นแสงช่วงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทั้งกระบวนการสังเคราะห์แสงและการควบคุมการเจริญเติบโต

จากมุมมองด้านการสังเคราะห์แสง แถบสีแดง (เรียกว่า Qy) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญ ผลผลิตควอนตัมที่สูงขึ้นสำหรับทุกๆ โฟตอนสีแดงที่ถูกดูดซับ พืชจะสามารถสร้างพลังงานเคมีที่มีประโยชน์ได้มากมาย ดังนั้น การเสริมสเปกตรัมส่วนนี้จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแสงธรรมชาติมีจำกัด

แต่สีแดงที่มองเห็นได้ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น มันยังมีส่วนร่วมในกระบวนการที่ควบคุมโดยไฟโตโครม เช่น การงอกของเมล็ด การยืดตัวของลำต้น หรือการเริ่มต้นของการออกดอก ในพืชหลายชนิดที่ต้องการแสงน้อยหรือแสงมาก ที่จริงแล้ว การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอัตราส่วนของสีแดงต่อสีอื่นๆ สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของพืชได้อย่างสิ้นเชิง

ในการปลูกพืชในร่มหรือในเรือนกระจกที่ควบคุมแสงได้อย่างแม่นยำ การเพิ่มแสงสีแดงในสัดส่วนที่เหมาะสมจะช่วยให้ ใช้พลังงานทุกวัตต์ให้เกิดประโยชน์สูงสุดควบคุมรูปแบบการเจริญเติบโตและลดระยะเวลาการผลิต โดยเฉพาะในพืชดอกและผลไม้

แสงสีแดงเข้ม (700 ถึง 800 นาโนเมตร)

นอกเหนือจากสีแดงที่มองเห็นได้แล้ว เรายังพบสิ่งที่เรียกว่า... สีแดงไกลหรืออินฟราเรดใกล้อยู่ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 700 ถึง 800 นาโนเมตร เมื่อมองด้วยตาเปล่า เราแทบจะไม่เห็นหรือไม่เห็นเลย แต่พืชสามารถตรวจจับได้ด้วยความไวสูงมากผ่านทางไฟโตโครม

ส่วนนี้มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับคำตอบต่างๆ เช่น การหลีกเลี่ยงร่มเงาพืชที่ได้รับแสงสีแดงเข้มในปริมาณมากเมื่อเทียบกับแสงสีแดง จะตีความว่าตนเองถูกบังแสงจากใบของพืชชนิดอื่น เนื่องจากใบส่วนบนจะดูดซับแสงสีแดงไว้มาก ทำให้แสงสีแดงเข้มผ่านเข้ามาได้มากขึ้น ด้วยเหตุนี้ พืชจึงมักยืดลำต้นและก้านใบเพื่อพยายาม "หนี" จากการถูกบังแสง

ในขณะเดียวกัน แสงสีแดงเข้มก็มีอิทธิพลต่อ... การกระตุ้นการออกดอก และสามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการสังเคราะห์แสงได้เมื่อรวมกับสเปกตรัมอื่นๆ ความยาวคลื่นเฉพาะประมาณ 730 นาโนเมตร มักถูกใช้ในระบบไฟส่องสว่างสำหรับการปลูกพืชระดับสูง เพื่อปรับแต่งการตอบสนองเหล่านี้ให้เหมาะสมยิ่งขึ้น

ตัวอย่างที่ชัดเจนมากคือไฟ LED สำหรับการปลูกพืชขั้นสูง เช่น ไฟ LED ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ Moonleds Horticulture ซึ่งผสานรวมไดโอดหลายชนิดเข้าด้วยกัน 730 นาโนเมตร พร้อมเป้าหมายสเปกตรัมกว้างกลยุทธ์นี้จำลองแสงแดดจริงได้ดีกว่า โดยแสงแดดจริงจะมีแสงสีแดงเข้มอยู่เสมอ และช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้อย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็ควบคุมระยะการเจริญเติบโตและการออกดอกได้อย่างแม่นยำ

พืชใช้แสงสีแดงที่มีอยู่ได้อย่างไร?

ภายในโรงงาน โฟตอนสีแดงและสีแดงเข้มจะถูกจับโดยระบบที่แตกต่างกัน ในอีกด้านหนึ่ง รงควัตถุสังเคราะห์แสงของคลอโรพลาสต์ (คลอโรฟิลล์และสารอื่นๆ) ส่วนใหญ่ใช้สีแดงในการสร้างคาร์โบไฮเดรต ในขณะที่ไฟโตโครมทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์ที่แปลงคุณภาพของแสงให้เป็นสัญญาณทางชีวเคมี

บทบาทสองด้านของแสงสีแดงนี้อธิบายได้ว่าทำไมมันจึงสามารถในเวลาเดียวกัน เพิ่มการผลิตชีวมวล และกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระยะต่างๆ เช่น การเปลี่ยนจากระยะเจริญเติบโตทางลำต้นไปสู่ระยะเจริญเติบโตทางสืบพันธุ์ ความเร็วในการตอบสนองของพืชจะขึ้นอยู่กับชนิดของพืช ระยะการเจริญเติบโต และสภาพแวดล้อมอื่นๆ

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าการเสริมองค์ประกอบสีแดงในผักกาดหอม มะเขือเทศ หรือไม้ดอกประดับ จะช่วยเพิ่มปริมาณผลผลิตได้ อัตราการสังเคราะห์แสงและการสะสมชีวมวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแสงสีขาวพื้นฐานไม่เพียงพอ หรือเมื่อวงจรการเจริญเติบโตสั้น ในไม้ประดับ การออกดอกอาจมีปริมาณมากและสม่ำเสมอกว่า

อย่างไรก็ตาม แสงสีแดงเพียงอย่างเดียวมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นให้พืชเจริญเติบโต ยาวเกินไปและโครงสร้างแย่กว่าด้วยเหตุนี้จึงเน้นย้ำว่าควรใช้สีแดงร่วมกับสีอื่นๆ โดยเฉพาะสีน้ำเงิน ซึ่งจะช่วยให้รูปทรงของพืชดูแน่นขึ้นและปรับปรุงคุณภาพของใบไม้ให้ดีขึ้น

ไฟโตโครม: เซนเซอร์ตรวจจับแสงสีแดงและแสงอินฟราเรด

ไฟโตโครมเป็นโปรตีนชนิดพิเศษที่ทำหน้าที่เป็น... สวิตช์โมเลกุลแบบสองตำแหน่งเซลล์เหล่านี้มีอยู่สองรูปแบบ คือ Pr ซึ่งดูดซับแสงสีแดงเป็นหลัก และ Pfr ซึ่งตอบสนองต่อแสงอินฟราเรดได้ดีกว่า พืชจะสลับไปมาระหว่างสถานะเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง ขึ้นอยู่กับแสงที่ได้รับ

เมื่อไฟโตโครมในรูป Pr ดูดซับแสงสีแดง มันจะเปลี่ยนไปเป็น Pfr ซึ่งเป็น... รูปแบบแอคทีฟ ซึ่งก่อให้เกิดปฏิกิริยาหลายอย่าง ตั้งแต่การงอกของเมล็ดบางชนิด ไปจนถึงการยับยั้งการยืดตัวของลำต้นมากเกินไป หรือการกระตุ้นการออกดอกในพืชบางชนิด

หากโมเลกุลเดียวกันนั้นในสถานะ Pfr ถูกแสงอินฟราเรดใกล้ (แสงสีแดงไกล) อีกครั้ง มันจะสามารถเปลี่ยนกลับไปเป็น Pr ได้ กระบวนการไปมานี้ ขึ้นอยู่กับสีของแสง ทำให้พืชสามารถประเมินได้ ความสัมพันธ์ระหว่างสีแดงและสีแดงไกล และตัดสินใจโดยพิจารณาจากว่าอยู่ในที่ที่มีแดดจัด ในที่ร่มบางส่วน ตอนรุ่งเช้า หรือตอนพลบค่ำ

นอกจากนี้ ในช่วงเวลากลางคืน Pfr จะค่อยๆ เปลี่ยนไปเป็น Pr เองโดยธรรมชาติ การลดลงอย่างต่อเนื่องของ Pfr นี้เป็นกุญแจสำคัญในการควบคุม การตอบสนองต่อแสงและจังหวะชีวภาพเนื่องจากพืช "วัด" ความยาวของกลางคืนโดยพิจารณาจากปริมาณ Pfr ที่เหลืออยู่เมื่อถึงรุ่งเช้า

พืชตอบสนองต่อแสงสีแดงอย่างไร?

การตอบสนองที่ถูกควบคุมโดยแสงสีแดงและไฟโตโครมมีตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในวงจรชีวิต บางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูกมากที่สุด ได้แก่ การงอกของเมล็ด การยืดตัวของลำต้น การออกดอก และการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์.

ในเมล็ดพืชที่ไวต่อแสง การได้รับแสงสีแดงเพียงช่วงสั้นๆ อาจเพียงพอแล้ว กระตุ้นการงอกในขณะที่แสงสีแดงเข้มที่ส่องตามมาอาจลบล้างผลกระทบนั้นได้ พฤติกรรมนี้สอดคล้องกับตรรกะทางนิเวศวิทยา กล่าวคือ พืชต้องการงอกเมื่อสภาพแสงบ่งชี้ว่ามันอยู่ใกล้ผิวดิน ไม่ใช่ถูกฝังอยู่ใต้ชั้นเศษซากพืช

ในระดับการเจริญเติบโต ไฟโตโครมจะปรับเปลี่ยน... ความยาวของปล้องและลำต้นภายใต้แสงที่มีสีแดงที่มองเห็นได้ชัดเจน ลำต้นมักจะกะทัดรัดและแข็งแรงกว่า แต่เมื่อแสงสีแดงเข้มเป็นแสงหลัก พืชจะเกิดปฏิกิริยาหลีกเลี่ยงร่มเงา โดยยืดลำต้นเพื่อหนีการแข่งขัน

การออกดอกอาจเป็นปฏิกิริยาที่น่าตื่นตาตื่นใจที่สุด ในพืชวันสั้น (SDP) พืชวันยาว (LDP) หรือพืชที่มีการตอบสนองต่อช่วงแสงที่ซับซ้อนกว่านั้น ปริมาณ Pfr ที่เหลืออยู่ระหว่างคืนจะเป็นสัญญาณที่กำหนดว่ากระบวนการออกดอกจะถูกกระตุ้นหรือไม่ ฟลอริเจน (FT mRNA)โปรตีนตัวกลางที่กระตุ้นการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระยะสืบพันธุ์ร่วมกับยีนอื่นๆ เช่น ยีน CONSTANS

การเปลี่ยนแปลงนั้นไม่ได้เกิดขึ้นในชั่วข้ามคืน: มันต้องใช้เวลา จำนวนคืนที่กำหนด โดยมีระยะเวลาแห่งความมืดที่เหมาะสมในช่วงเวลาดังกล่าว นาฬิกาชีวภาพภายในร่างกาย (จังหวะเซอร์คาเดียน) และสถานะของไฟโตโครมจะประสานกัน การรบกวนช่วงกลางคืนสั้นๆ ด้วยแสงสีแดงสามารถชะลอการออกดอกของพืชวันสั้นได้ ในขณะที่การให้แสงสีแดงหรือแสงอินฟราเรดในจังหวะที่เหมาะสมสามารถเร่งการออกดอกของพืชวันยาวได้

ตัวรับแสงอื่นๆ ได้แก่ แสงสีฟ้า รังสียูวี และการปรับสมดุลด้วยแสงสีแดง

แม้ว่าบทความนี้จะเน้นไปที่สีแดง แต่พฤติกรรมของพืชชนิดนี้ก็ไม่สามารถเข้าใจได้หากไม่พิจารณาสีอื่นๆ ด้วย ตัวรับแสงที่สำคัญ: คริปโตโครมและโฟโตโทรปินซึ่งตอบสนองต่อแสงสีฟ้าและแสงอัลตราไวโอเลตเป็นหลัก

คริปโตโครมจับแสงในช่วงความยาวคลื่น 320 ถึง 500 นาโนเมตร และมีส่วนร่วมในกระบวนการดังกล่าว การควบคุมการเปิดของปากใบ การสังเคราะห์เม็ดสี เช่น แอนโทไซยานินการจัดวางทิศทางของใบ และการยับยั้งการยืดตัวมากเกินไปกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พวกมันช่วยให้พืชมีทรงพุ่มกะทัดรัด มีสีสันสวยงาม และจัดการน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โฟโตโทรพิน ซึ่งไวต่อแสงสีฟ้าและรังสียูวีด้วยนั้น มีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องต่อไปนี้ โฟโตโทรปิสซึม (ทำให้พืชโน้มตัวเข้าหาแสง) และการเคลื่อนที่ของคลอโรพลาสต์ภายในเซลล์เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากแสงที่มากเกินไป นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการควบคุมการเปิดปิดของปากใบด้วย

หากให้แสงสีแดงมากเกินไปโดยที่แสงสีฟ้าไม่เพียงพอ พืชจะมีลำต้นยาวและอ่อนแอ ใบจะบาง และควบคุมสมดุลน้ำได้ไม่ดี การผสมผสานสเปกตรัมทั้งสองเข้าด้วยกันจะช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ พืชที่มีลำต้นแข็งแรง สมบูรณ์ และมีความสามารถในการสังเคราะห์แสงที่ดี.

ดังนั้น ในทางปฏิบัติ จึงแนะนำให้ใช้สัดส่วนสีแดงและสีน้ำเงินที่แตกต่างกันไปตามแต่ละระยะ: ใช้สีน้ำเงินมากขึ้นในระยะ... การเจริญเติบโตของพืช (สีน้ำเงิน 70-80% และสีแดง 20-30%) เพื่อส่งเสริมให้ใบหนาแน่นและทนทาน และมีสีแดงมากขึ้นในระยะต่างๆ การออกดอกและติดผล (สีแดง 60-80% และส่วนที่เหลือเป็นสีน้ำเงิน) เพื่อส่งเสริมการออกดอก ออกผล และการสะสมน้ำตาล

นวัตกรรม: การแปลงรังสียูวีให้เป็นแสงสีแดงที่มีประโยชน์

แนวทางการวิจัยที่น่าสนใจอย่างยิ่งแนวทางหนึ่ง ไม่เพียงแต่ต้องการเพิ่มไฟ LED สีแดงเท่านั้น แต่ยัง... ใช้ประโยชน์จากแสงแดดที่มีอยู่ให้ดียิ่งขึ้นในบริบทนี้ วัสดุที่สามารถเปลี่ยนรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ให้เป็นแสงสีแดงที่สามารถนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสงได้จึงปรากฏขึ้น

ทีมสหวิทยาการจากมหาวิทยาลัยฮอกไกโดและสถาบัน WPI-ICReDD ได้พัฒนา... แผ่นพลาสติกเคลือบด้วยสารประกอบยูโรเปียม (Eu³+)สารเคลือบนี้จะเปลี่ยนรังสียูวีบางส่วนให้เป็นสีแดง ซึ่งจะเพิ่มสัดส่วนของโฟตอนที่เป็นประโยชน์ต่อคลอโรฟิลล์โดยไม่ปิดกั้นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งเป็นประโยชน์ส่วนที่เหลือ

ในเรือนกระจก ฟิล์มพลาสติกมักจะมีสารเติมแต่งที่ช่วยป้องกันรังสี UV เพื่อป้องกันความเสียหายของ DNA และการยับยั้งการสังเคราะห์แสง โดยปกติแล้ว พลังงานนี้จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน แต่ด้วยวัสดุใหม่เหล่านี้ แทนที่จะกระจายไป พลังงานจะถูกดูดซับไว้ แสงยูวีเปลี่ยนเป็นแสงสีแดง ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ได้ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบโดยไม่สิ้นเปลืองไฟฟ้า

จากการทดลองกับผักสวิสชาร์ด พบว่า ในฤดูหนาวซึ่งแสงแดดอ่อนลง พืชที่ปลูกใต้แผ่นเคลือบด้วย Eu³+ สามารถเจริญเติบโตได้ดีขึ้น สูงกว่า 1,2 เท่า และมีมวลชีวภาพมากกว่า 1,4 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับต้นที่ปลูกในพลาสติกแบบดั้งเดิมหลังจาก 63 วัน ในช่วงฤดูร้อนที่มีแสงแดดจัด ความแตกต่างจะน้อยลง

มีการสังเกตพบปรากฏการณ์ที่คล้ายกันในต้นกล้าสนญี่ปุ่น: ในช่วงเดือนแรกของการเจริญเติบโตภายใต้แผ่นฟิล์มเหล่านี้ ต้นไม้สามารถเติบโตได้สูงถึง... เส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นใหญ่กว่า 1,2 เท่า และมวลชีวภาพรวมใหญ่กว่า 1,4 เท่าซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาที่จำเป็นในการปลูกป่าให้ได้ขนาดมาตรฐานในอุตสาหกรรมป่าไม้ของฮอกไกโดจากสองปีเหลือหนึ่งปี

นอกจากจะช่วยเพิ่มผลผลิตในสภาพอากาศหนาวเย็นแล้ว เทคโนโลยีนี้ยังมีข้อดีอย่างมากอีกด้วย: ไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้านักวิจัยชี้ให้เห็นว่า การปรับเปลี่ยนไอออนที่ปล่อยออกมา จะช่วยให้พวกเขาสามารถปรับแต่งสีที่ปล่อยออกมา (เช่น สีเขียว สีเหลือง) และออกแบบสารเคลือบที่เหมาะสมกับพืชผลชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นการเปิดเส้นทางใหม่แห่งนวัตกรรมในด้านวิศวกรรมการเกษตรและป่าไม้

ช่วงเวลาของแสง จังหวะชีวภาพ และบทบาทของแสงสีแดง

นอกเหนือจากการให้พลังงานแล้ว แสงยังทำหน้าที่เป็น... เครื่องกระตุ้นหัวใจสำหรับจังหวะทางชีวภาพ ของพืช จังหวะชีวภาพเหล่านี้จะควบคุมกระบวนการต่างๆ ที่จะถูกกระตุ้นในแต่ละช่วงเวลาของวัน เช่น เมื่อมีการสร้างเม็ดสี เมื่อปากใบเปิด เมื่อโครงสร้างการออกดอกถูกเตรียม เป็นต้น

การตอบสนองต่อแสงแดด (Photoperiodism) อธิบายถึงการตอบสนองของพืชต่อแสงแดด ระยะเวลาสัมพัทธ์ของแสงสว่างและความมืดพืชหลายชนิดไม่ได้ตัดสินใจออกดอกโดยพิจารณาจากปริมาณแสงทั้งหมดในแต่ละวัน แต่พิจารณาจากความยาวของช่วงเวลากลางคืนที่ไม่ถูกรบกวน ในการนับจำนวนพืชในเวลากลางคืนนี้ สถานะของไฟโตโครม (อัตราส่วน Pr/Pfr) เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจ

การรบกวนช่วงกลางคืนด้วยแสงสีแดงเป็นจังหวะสามารถ "หลอก" พืชที่ต้องการแสงน้อยไม่ให้ออกดอก ซึ่งมีประโยชน์ในด้านการปลูกไม้ดอกเพื่อควบคุมฤดูกาลขาย ในทางตรงกันข้าม การผสมแสงสีแดงกับแสงฟาร์เรดสามารถช่วยได้ ปรับระยะเวลาการออกดอก ในพืชที่ต้องการช่วงแสงยาว หรือในพืชผลทางการเกษตรที่ต้องการให้ผลผลิตมีความสอดคล้องกัน

นอกจากนี้ยังมีสัตว์บางชนิดที่ไม่ไวต่อช่วงแสง ซึ่งตอบสนองต่อปัจจัยอื่นๆ เป็นหลัก (อุณหภูมิ ภาวะโภชนาการ ฮอร์โมน) ถึงกระนั้น ในสัตว์เหล่านี้ คุณภาพของแสง (รวมถึงแถบสีแดง) ก็มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของพวกมัน โครงสร้างของพืชและประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง.

ระบบไฟ LED สีแดงและระบบปลูกพืชในร่ม

ในการปลูกพืชในร่ม ซึ่งมีแสงธรรมชาติจำกัดหรือไม่มีเลย หลอดไฟ LED ได้เข้ามาแทนที่เทคโนโลยีต่างๆ เช่น HPS หรือ LEC เป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากคุณสมบัติเด่นหลายประการ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น การปล่อยความร้อนที่ลดลง และการควบคุมสเปกตรัมที่แม่นยำยิ่งขึ้นวิธีนี้ช่วยให้สามารถ "ออกแบบ" แสงให้เหมาะสมกับความต้องการของพืชได้

โดยทั่วไป ระบบที่ใช้สำหรับการออกดอกโดยเฉพาะ มักจะมีส่วนประกอบสีแดงเข้ม ซึ่งมักผสมกับสีแดงเข้ม เพื่อ... กระตุ้นไฟโตโครมและส่งเสริมการออกดอกอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไฟ HPS แบบดั้งเดิม หลอด LED ช่วยให้สามารถปรับอัตราส่วนระหว่างสีแดง สีน้ำเงิน และแถบสีอื่นๆ ได้ดีกว่า หลีกเลี่ยงปัญหาการยืดตัวและความร้อนสูงเกินไปบางประการ

แผงไฟแบบเต็มสเปกตรัมสำหรับงานด้านพืชสวนโดยทั่วไปจะผสานรวม LED สีขาว (ครอบคลุมช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่) กับ LED สีแดง สีแดงเข้ม และในหลายกรณีอาจมี LED สีน้ำเงินเพิ่มเติมด้วย โซลูชันอย่างเช่นโคมไฟสำหรับงานด้านพืชสวนของ Moonleds ใช้การผสมผสานนี้ โดยเพิ่ม... 730 นาโนเมตร เพื่อจำลองแสงอาทิตย์ตกดิน และเพิ่มประสิทธิภาพทั้งการเจริญเติบโตและการกระตุ้นการออกดอก

การใช้ไฟ LED ยังช่วยให้การควบคุมช่วงเวลาแสงสว่างง่ายขึ้นด้วย: ตัวตั้งเวลาและตัวควบคุมช่วยให้คุณปรับชั่วโมงแสงสว่างและความมืดได้อย่างแม่นยำ และยังสามารถปรับเปลี่ยนช่วงเวลาแสงสว่างได้อีกด้วย การปล่อยแสงสีเฉพาะเป็นช่วงสั้นๆ ในช่วงกลางดึกเพื่อควบคุมการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจงมากโดยไม่กระตุ้นให้เกิดการบริโภค

หากเปรียบเทียบหลอดไฟ HPS, LEC และ LED ในช่วงออกดอก หลอดไฟ LED จะได้ผลดีที่สุด การบริโภค อายุการใช้งาน และความสามารถในการปรับแต่งสเปกตรัมหลอด HPS ยังคงให้ความเข้มของแสงสีแดงที่ดี แต่แลกมาด้วยความร้อนสูงและความยืดหยุ่นที่น้อยกว่า ในขณะที่หลอด LEC ปรับปรุงประสิทธิภาพด้านสเปกตรัมเมื่อเทียบกับ HPS แม้ว่าจะยังใช้งานได้หลากหลายน้อยกว่าระบบ LED ที่ออกแบบมาอย่างดีก็ตาม

วิธีใช้ประโยชน์จากแสงสีแดงในบ้านและในเรือนกระจก

การนำสิ่งเหล่านี้ไปประยุกต์ใช้ในระดับเล็กๆ นั้นไม่ซับซ้อนนัก สำหรับผู้ที่ทำเป็นงานอดิเรกหรือผู้ผลิตรายเล็ก สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่า สีแดงเป็นสีเสริม ไม่ใช่สีเดียวที่พืชต้องการการใช้แสงสีแดงเพียงอย่างเดียวมักให้ผลลัพธ์ด้านโครงสร้างที่ไม่ดีนัก

ทางเลือกที่ง่ายกว่าคือหลอดไฟ LED หรือแผงไฟ LED ที่รวมฟังก์ชันต่างๆ เข้าด้วยกัน สีแดง สีน้ำเงิน และสีขาวสำหรับไม้ประดับใบ (ต้นไม้ในร่มหลายชนิดแนะนำให้ผสมสีโดยเน้นสีขาวเป็นหลักและมีสีฟ้าบ้างเล็กน้อย โดยใช้สีแดงเป็นส่วนประกอบเสริมในปริมาณปานกลาง สำหรับผักที่มีวงจรการเจริญเติบโตสั้น (เช่น ผักกาดหอม โหระพา) หรือไม้ดอกกระถางประดับ การเพิ่มสัดส่วนของสีแดงในช่วงออกดอกสามารถช่วยเพิ่มจำนวนและคุณภาพของดอกได้อย่างมาก

ในการปลูกพืชในร่มขั้นสูง มักใช้รอบแสง 16-18 ชั่วโมง และความมืด 6-8 ชั่วโมง โดยปรับสัดส่วนของแสงสีแดงตามต้องการ กระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชหรือการออกดอกนอกจากนี้ ยังมีการใช้กลยุทธ์ที่ซับซ้อนกว่า เช่น การปล่อยแสงสีฟ้าเป็นช่วงสั้นๆ ในเวลากลางคืน เพื่อกระตุ้นปากใบโดยไม่รบกวนช่วงเวลาการได้รับแสงที่ควบคุมโดยแสงสีแดงและแสงอินฟราเรด

ในเรือนกระจก นอกเหนือจากแสงไฟเสริมแล้ว สิ่งต่อไปนี้เริ่มมีความสำคัญมากขึ้น: โซลูชันแบบพาสซีฟ เช่น ฟิล์มแปลงรังสียูวีเป็นสีแดงเทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากแสงแดดที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มการใช้ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูหนาวหรือในพื้นที่ละติจูดสูง เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากต่อระยะเวลาการเจริญเติบโตและผลผลิต

ด้วยการลองปรับเปลี่ยนองค์ประกอบเหล่านี้และจำนวนชั่วโมงของแสงแดด จึงเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนแสงสีแดงให้กลายเป็นแสงที่แท้จริง เป็นพันธมิตรในการเพิ่มผลผลิต ลดระยะเวลาการผลิต และควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ดียิ่งขึ้นทั้งในด้านการปลูกพืชเชิงพาณิชย์และในสวนบ้านที่ต้องการการดูแลเป็นพิเศษ

จากความรู้ทั้งหมดที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน บ่งชี้ว่าแสงสีแดงและแสงสีแดงเข้มไม่ใช่เพียงแค่กระแสที่ผ่านมาแล้วก็ผ่านไป แต่เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพ ตราบใดที่มันถูกนำไปใช้งานอย่างเหมาะสม ระบบแสงสว่างที่สมดุล ปรับให้เข้ากับช่วงเวลาที่มีแสงแดด และได้รับการสนับสนุนด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมตั้งแต่หลอด LED ที่ปรับสเปกตรัมให้เหมาะสม ไปจนถึงฟิล์มที่แปลงรังสียูวีเป็นสีแดง การทำความเข้าใจว่าแต่ละสีส่งผลต่อพืชอย่างไร จะช่วยให้คุณเปลี่ยนจากการ "พึ่งโชค" ไปสู่การเพาะปลูกโดยมีหลักเกณฑ์และผลลัพธ์ที่คาดการณ์ได้มากขึ้น