A korszerű üvegházakban és beltéri növénytermesztő létesítményekben egyre elterjedtebb a LED-ek használata. Ez a technológia számos beállítási lehetőséget kínál, azonban ezek teljes körű kihasználásához sok vizsgálat szükséges.
2024. szeptember 8.
A Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Növénytermesztési-tudományok Intézetében a LED-fényreceptek hatásait vizsgáltuk paradicsom- és salátanövényeken.
A növények a 400-700 nanométeres hullámhossz-tartományban hasznosítják a fényt, ez a fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR). Ezen kívül esik a távoli vörös sugárzás, viszont számos kutatásban tapasztalták kedvező hatásait a növénytermesztésben, ezért érdemes ezt is bevonni a vizsgálatokba.
A fényforrásból érkező fotonokat egyrészt a növények fotoszintetikusan aktív pigmentjei – mint a klorofillok és a karotinoidok – nyelik el, ennek a folyamatnak a következménye a földi élet szempontjából létfontosságú fotoszintézis.
A fény mennyisége, iránya, spektrális összetétele azonban jelként is szolgál. E jelek továbbítását különböző fotoreceptorok végzik, amelyek fényérzékeny csoportokkal kapcsolt fehérjék. Ilyen fotoreceptorok például a fitokrómok, amelyek a vörös, távoli vörös fényt érzékelik és számos reakcióért felelősek (táblázat). A kriptokróm fotoreceptorok pedig a kék és a zöld fényre adott válaszokat közvetítik, ezzel hatást gyakorolva a morfogenezisre (táblázat), a gázcserére, a fény felé növekedésre és mozgásra.
Az alap a kék és a vörös
A növények számára elérhető fényt mesterséges megvilágítással szabályozni tudjuk. Erre a legalkalmasabbak a LED-ek, hiszen ezeknek a fényforrásoknak számos paramétere programozható. Egyik legfontosabb ezek közül a LED-ek hullámhossz-specifikussága, ami lehetővé teszi, hogy olyan paneleket, szalagokat készítsenek, amelyek kibocsátott fénye a növények igényeihez igazodik. Növénynevelésben a legáltalánosabban használt spektrumok a vörös és a kék, mivel a fotoszintézisben részt vevő pigmentek ebben a tartományban nyelik el a fényt. Jellemzően a vörös fény van túlsúlyban a kékkel szemben a fényreceptekben, mivel ez felelős a hatékonyabb vegetatív fejlődésért. A növények egészséges fejlődéséhez azonban a kék fény is nélkülözhetetlen, ugyanakkor költséghatékonyság szempontjából fontos figyelembe venni azt, hogy a kék LED-ek gyártása és üzemeltetése is drágább, mint a vörösöké. Kultúrafüggő, de egyes esetekben már az 1/19-es kék-vörös arány megfelelő.
Az úgynevezett vertikális farmok beruházási költsége nagyon nagy, ezért fontos a maximális helykihasználás. A LED-ek alacsony hőkibocsátása lehetővé teszi, hogy a paneleket közel helyezzük a növényekhez, így a beltéri termesztésre jellemző polcrendszer növeli a termelés hatékonyságát.
A fény intenzitását hajtatásban árnyékolóhálókkal befolyásolják. Ahol mesterséges megvilágítást alkalmaznak, ott a LED-ek programozásával szabályozható a fotonok mennyisége. Fontos tulajdonságuk még a LED-es világítótesteknek, hogy egyenletes a fénykibocsátásuk, így a sorok szélén is megfelelően fejlődnek a növények.
Ahhoz, hogy a növények optimálisan növekedjenek és fejlődjenek, a megfelelő fényrecept összeállítása során a LED-ek előbb felsorolt összes tulajdonságát figyelembe kell venni. Kutatásainkban különböző fényreceptek hatásait szeretnénk megismerni a növények élettani és beltartalmi mutatóinak elemzése alapján.
Nőtt a saláta mérete
Az egyik kísérletet bordó levelű tépősalátákon végeztük, két különböző fénybeállítással. Azért választottuk a salátát, mert a vertikális farmokban főként ezt termesztik a rövid tenyészideje és könnyű nevelése miatt. Az egyik fényreceptben a hagyományos kék és vörös fényen kívül zöld és távoli vörös kiegészítés is volt, a másikban pedig csak zöld kiegészítés. A salátákat vízkultúrás rendszerben neveltük vetéstől számítva 7 hétig, miközben több alkalommal mértük a növények különböző paramétereit a fénykezelések függvényében.
Az eredmények azt mutatták, hogy a távoli vörös kiegészítés kedvezően hatott a levélfelület növekedésére, illetve a biomasszára, ami a saláta esetében a piaci érték növekedését jelentheti.
Ez az árnyékkerüléssel magyarázható, amit a fitokrómok távoli vörös megvilágítás hatására történő deaktivációja váltott ki. Az antioxidáns hatású karotinoidok mennyisége jelentősen lecsökkent a távoli vörös kiegészítés hatására, azonban az összes antioxidáns hatású vegyületet együttvéve nem volt megfigyelhető csökkenés.
Több lett a termés a paradicsomon
A frisspiacra szánt paradicsom legnagyobb részét korszerű üvegházakban hajtatják, ahol a tenyészidőszak megnyújtásának egyik eszköze (a fűtés mellett) a kiegészítő világítás. Ebben az esetben is két fénybeállítást hasonlítottunk össze. Mindkét fénykezelés tartalmazott kéket és vöröset, ezenfelül pedig az egyikben távoli vörös fénykiegészítés volt, a másikban pedig zöld. Mértük a növények fiziológiai teljesítményét és a termések beltartalmi jellemzőit. Balkonparadicsom-fajtával kísérleteztünk, 17 hétig neveltük a növényeket perlit közegben.
Azt tapasztaltuk, hogy a távoli vörös kiegészítésnél számos olyan hatás mutatkozott, ami a fitokróm deaktivációjával járó árnyékkerülési reakció következménye. Például lecsökkent a levelek klorofilltartalma, ezért gyengébb lett a növények fotoszintézise, magasabbra nőttek, és előbb kezdtek el virágozni, mint a zöld fénykezelésű növények. A termések beltartalmát vizsgálva kiderült, hogy a cukortartalom és a savtartalom is magasabb volt a zöld fény alkalmazásával, továbbá az antioxidáns-kapacitás is.
A termések ízében nem volt különbség fénykezelésenként, de a bogyók tömege és száma, így az össz-biomasszája is a távoli vörös fénykezelésnél volt magasabb.
Eredményeink mindkét növénynél azt bizonyították, hogy érdemes foglalkozni a fényrecept helyes összeállításával, mert a zöldségek számos tulajdonságát megváltoztathatja. Az általános kék és vörös fényt fontos kiegészíteni távoli vörössel: salátánál a méret, paradicsomnál pedig a termésmennyiség növekedése érdekében; illetve zöld fénnyel javíthatók a beltartalmi jellemzők. Fontos, hogy ezeket a kutatásokat a gyakorlatban hasznosítani tudjuk, így érdemes lehet tovább kísérletezni más fajtákkal üvegházakban vagy akár vertikális farmokon.
Forrás: Kertészet és Szőlészet
Szerzők: Venczel Lilla, Harsányi Ádám, Balogh János, Fóti Szilvia MATE Növénytermesztési-tudományok Intézet, HUN-REN–MATE Agroökológiai Kutatócsoport
Fotó: Kertészet és Szőlészet
