¿Cuál es la relación entre el espectro y la fotosíntesis de las plantas?

Análisis:

◆La relación entre el espectro y la fotosíntesis de las plantas

En los últimos años, el impacto de la calidad de la luz en El crecimiento de las plantas y la influencia de la morfología han atraído la atención de los investigadores. Por ejemplo, los círculos académicos japoneses se centran en el impacto de la luz monocromática LED en las características de crecimiento de las plántulas de cultivo de tejidos. En Israel, se utilizan láminas de plástico de diferentes colores como materiales de revestimiento para explorar los efectos sobre el crecimiento de hortalizas de hoja y plantas de follaje.

El impacto del rango espectral en la fisiología de las plantas

280 ~ 315 nm tiene poco efecto en la morfología y los procesos fisiológicos.

La clorofila se absorbe menos a 315 ~ 400 nm, lo que afecta al efecto fotoperiódico y dificulta el alargamiento del tallo.

La clorofila y los carotenoides tienen la mayor tasa de absorción a 400 ~ 520 nm (azul) y tienen el mayor impacto en la fotosíntesis.

La tasa de absorción de los pigmentos de 520 ~ 610 nm no es alta.

La clorofila de 610 ~ 720 nm (roja) tiene una baja tasa de absorción y tiene un impacto significativo en la fotosíntesis y el efecto fotoperiódico.

La tasa de absorción a 720 ~ 1000 nm es baja, * * * las células se alargan, lo que afecta la floración y la germinación de las semillas.

> > 1000nm genera calor.

En la edición de julio de 2004 (2) de Flower Tech, había un artículo que analizaba el impacto del color de la luz en la fotosíntesis. El autor es el Sr. Harry Steagall. El subtítulo del artículo indica que generalmente se cree que el color de la luz tiene diferentes efectos en la fotosíntesis. De hecho, no existe diferencia en la influencia del color de la luz durante la fotosíntesis, por lo que utilizar todo el espectro es más beneficioso para el desarrollo de las plantas.

Las plantas tienen una sensibilidad al espectro luminoso diferente a la del ojo humano. El espectro más sensible del ojo humano es el de 555 nm, que se sitúa entre la luz amarilla y la luz verde. Es menos sensible a la luz azul y roja. Las plantas son más sensibles al espectro de luz roja y menos sensibles a la luz verde, pero la diferencia de sensibilidad no es tan grande como la del ojo humano. La región más sensible del espectro para las plantas es de 400 a 700 nm. Este espectro a menudo se denomina región de energía efectiva para la fotosíntesis. Aproximadamente el 45% de la energía de la luz solar se encuentra en este espectro. Por lo tanto, si se utilizan fuentes de luz artificiales para complementar la cantidad de luz, la distribución espectral de la fuente de luz también debería estar cerca de este rango.

La energía de los fotones emitidos por una fuente de luz varía con la longitud de onda. Por ejemplo, la energía de una longitud de onda de 400 nanómetros (luz azul) es 1,75 veces la de 700 nanómetros (luz roja). Pero para la fotosíntesis, ambas longitudes de onda funcionan de la misma manera. El exceso de energía en el espectro azul que no se puede utilizar para la fotosíntesis se convierte en calor. En otras palabras, la tasa fotosintética de las plantas está determinada por la cantidad de fotones que la planta puede absorber en el rango de 400-700 nm, y no tiene nada que ver con la cantidad de fotones emitidos por cada espectro. Sin embargo, generalmente se cree que el color de la luz afecta la tasa de fotosíntesis. Las plantas tienen diferentes sensibilidades a todos los espectros de luz. Esta razón proviene de la especial absorción de pigmentos por las hojas. Entre ellos, la clorofila es la más conocida. Pero la clorofila no es el único pigmento útil en la fotosíntesis. Otros pigmentos también participan en la fotosíntesis, por lo que la eficiencia fotosintética no puede considerar únicamente el espectro de absorción de la clorofila.

Las diferencias en las vías de fotosíntesis también son independientes del color. La energía luminosa es absorbida por la clorofila y el caroteno de las hojas. La energía se convierte en glucosa y oxígeno fijando agua y dióxido de carbono a través de dos sistemas fotosintéticos. Este proceso utiliza todo el espectro de luz visible, por lo que fuentes de luz de varios colores tienen casi el mismo efecto en la fotosíntesis.

Algunos investigadores creen que la parte de luz naranja tiene la mayor capacidad fotosintética. Pero esto no significa que las plantas deban cultivarse bajo esta fuente de luz monocromática. Para el desarrollo morfológico y el color de las hojas de las plantas, éstas deben recibir una variedad de fuentes de luz equilibradas.

La luz azul (400~500nm) es muy importante para la diferenciación de las plantas y la regulación estomática. Si no hay suficiente luz azul y demasiada luz roja lejana, los tallos crecerán excesivamente y las hojas se volverán amarillas fácilmente. Cuando la relación entre la energía del espectro de luz roja (655 ~ 665 nm) y la energía del espectro de luz roja lejana (725 ~ 735 nm) está entre 1,0 y 1,2, el desarrollo de la planta será positivo. Pero cada planta tiene una sensibilidad diferente a estas proporciones espectrales.

Las lámparas de sodio de alta presión se utilizan habitualmente como fuente de luz artificial en invernaderos.

Tomemos como ejemplo la fuente de luz Philips Master SON-TPIA, tiene la energía más alta en la región del espectro naranja. La energía de la luz infrarroja lejana no es alta, por lo que la relación de energía entre la luz roja y la luz roja lejana es superior a 2,0. Sin embargo, debido a que todavía hay luz solar natural en el invernadero, las plantas no se acortan. (Si esta fuente de luz se utiliza en una caja de crecimiento, puede tener un impacto).

En la luz solar natural, la energía de la luz azul representa el 20 %. Para fuentes de luz artificial, no se requiere una proporción tan alta. Para las plantas normales, la mayoría de las plantas sólo necesitan 6 energías de luz azul en el rango de 400~700 nm. Bajo la luz solar natural, hay suficiente energía de luz azul. Por lo tanto, las fuentes de luz artificial no necesitan complementar más espectro de luz azul. Pero cuando las fuentes de luz natural son insuficientes (como en el invierno), las fuentes de luz artificial necesitan aumentar la energía de la luz azul; de lo contrario, las fuentes de luz azul se convertirán en un factor limitante para el crecimiento de las plantas. Pero si no utiliza el método de mejora de la fuente de luz, todavía existen otras formas de solucionar el problema de la fuente de luz insuficiente. Los ejemplos incluyen la regulación de la temperatura o la administración de la hormona del crecimiento.

(Posdata):

Los resultados de la investigación del laboratorio BSE sobre la relación entre la fuente de luz y el desarrollo de las plántulas del cultivo de tejidos vegetales tienen dos conclusiones similares a las de este artículo:

1. El color de la fuente de luz no afecta la tasa de fotosíntesis, por lo que no afecta el peso fresco o seco. Los principales factores que afectan la tasa de fotosíntesis siguen siendo la cantidad de luz y la temperatura.

En segundo lugar, la calidad de la luz afecta la morfología de las plántulas de cultivo de tejidos, como la longitud de la semilla (altura de la plántula) de las plántulas de cultivo de tejidos, el contenido de clorofila de las hojas, la proporción de materiales subterráneos a materiales subterráneos, etc. (Chen Jiazhong, Laboratorio de Ingeniería de Biosistemas, Universidad Nacional Chung Hsing)