แถบสเปกตรัมใดที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช?

พืชมีความไวต่อสเปกตรัมที่แตกต่างจากตามนุษย์ สเปกตรัมที่ละเอียดอ่อนที่สุดของดวงตามนุษย์คือ 555nm ซึ่งอยู่ระหว่างแสงสีเหลืองและสีเขียว มีความไวต่อแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงน้อยกว่า ในทางกลับกัน พืชมีความไวต่อสเปกตรัมแสงสีแดงมากที่สุดและไวต่อแสงสีเขียวน้อยกว่า แต่ความแตกต่างของความไวนั้นไม่กว้างเท่ากับตามนุษย์ พืชมีความไวต่อสเปกตรัมมากที่สุดที่ 400-700 นาโนเมตร บริเวณนี้ของสเปกตรัมมักถูกเรียกว่าบริเวณพลังงานสังเคราะห์แสง พลังงานของแสงแดดประมาณ 45% อยู่ในส่วนนี้ของสเปกตรัม ดังนั้นหากใช้แหล่งกำเนิดแสงเทียมเพื่อเสริมปริมาณแสง การกระจายสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงก็ควรอยู่ใกล้ช่วงนี้ด้วย.

พลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจะแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่น ตัวอย่างเช่น พลังงานความยาวคลื่น 400nm (แสงสีน้ำเงิน) คือ 1.75 เท่าของพลังงาน 700nm (แสงสีแดง) แต่สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง ผลกระทบของความยาวคลื่นทั้งสองจะเท่ากัน ส่วนเกินของสเปกตรัมสีน้ำเงินที่ไม่สามารถใช้เป็นพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงได้จะกลายเป็นความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัตราการสังเคราะห์แสงของพืชถูกกำหนดโดยจำนวนโฟตอนที่พืชดูดซึมในช่วง 400-700 นาโนเมตร และไม่เกี่ยวข้องกับจำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากแต่ละสเปกตรัม แต่สามัญสำนึกของคนคิดว่าสีของแสงมีผลต่ออัตราการสังเคราะห์แสง พืชมีความไวที่แตกต่างกันในทุกสเปกตรัม สาเหตุมาจากการดูดซึมเม็ดสีในใบเป็นพิเศษ ในหมู่พวกเขาคลอโรฟิลล์เป็นที่รู้จักมากที่สุด แต่คลอโรฟิลล์ไม่ใช่เม็ดสีที่มีประโยชน์เพียงชนิดเดียวสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง เม็ดสีอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วย ดังนั้นประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงไม่สามารถพิจารณาได้เฉพาะสเปกตรัมการดูดซึมของคลอโรฟิลล์เท่านั้น.

ความแตกต่างของเส้นทางการสังเคราะห์ด้วยแสงก็ไม่เกี่ยวข้องกับสีเช่นกัน พลังงานแสงถูกดูดซึมโดยคลอโรฟิลล์และแคโรทีนในใบ พลังงานจะถูกแปลงเป็นกลูโคสและออกซิเจนโดยระบบสังเคราะห์แสงสองระบบเพื่อตรึงน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้ใช้แสงที่มองเห็นได้ทั้งหมด ดังนั้นแหล่งกำเนิดแสงของสีต่างๆ จึงมีผลแตกต่างกันเล็กน้อยในการสังเคราะห์ด้วยแสง.

นักวิจัยบางคนเชื่อว่าความสามารถในการสังเคราะห์แสงส่วนใหญ่เกิดขึ้นในส่วนแสงสีส้ม-แดง อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าพืชควรได้รับการปลูกฝังภายใต้แหล่งกำเนิดแสงสีเดียว พืชควรได้รับแหล่งกำเนิดแสงที่สมดุลหลายชนิดสำหรับการพัฒนาทางสัณฐานวิทยาและสีของใบ.

แหล่งกำเนิดแสงสีน้ำเงิน (400-500 นาโนเมตร) มีความสำคัญมากสำหรับการสร้างความแตกต่างของพืชและการควบคุมปากใบ หากแสงสีฟ้าไม่เพียงพอและสัดส่วนของแสงสีแดงมากเกินไป ก้านจะโตมากเกินไป ซึ่งจะทำให้ใบเปลี่ยนเป็นสีเหลืองได้ง่าย อัตราส่วนของพลังงานของสเปกตรัมแสงสีแดง (655 ~ 665nm) ต่อพลังงานของสเปกตรัมแสงสีแดง (725 ~ 735 นาโนเมตร) อยู่ระหว่าง 1.0 ถึง 1.2 และการพัฒนาของโรงงานจะเป็นการเติบโตในเชิงบวก แต่พืชแต่ละต้นมีความไวต่ออัตราส่วนสเปกตรัมเหล่านี้ต่างกัน.

หลอดโซเดียมแรงดันสูงมักใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ภายในเรือนกระจก ยกตัวอย่างแหล่งกำเนิดแสง Son-Tpia Master Master ของ Philips มีพลังงานสูงสุดในภูมิภาคสเปกตรัมสีส้มแดง อย่างไรก็ตาม พลังงานของแสงอินฟราเรดไกลไม่สูง ดังนั้นอัตราส่วนพลังงานสีแดง/สีแดงจึงมากกว่า 2.0 แต่เนื่องจากเรือนกระจกยังคงมีแสงแดดธรรมชาติจึงไม่ทำให้พืชสั้นลง (ถ้าหากใช้แหล่งกำเนิดแสงนี้ในห้องเจริญเติบโตก็อาจมีผล.

ในแสงแดดธรรมชาติพลังงานแสงสีฟ้าใช้ 20% สำหรับแหล่งกำเนิดแสงเทียมไม่จำเป็นต้องใช้อัตราส่วนที่สูงเช่นนี้ สำหรับพืชที่กำลังพัฒนาตามปกติ พืชส่วนใหญ่ต้องการพลังงานแสงสีน้ำเงินเพียง 6% ในช่วง 400-700 นาโนเมตร ในแสงแดดธรรมชาติจะมีพลังงานแสงสีฟ้าเพียงพอ ดังนั้นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์จึงไม่จำเป็นต้องเสริมสเปกตรัมแสงสีน้ำเงินให้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อแหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติไม่เพียงพอ (เช่น ฤดูหนาว) แหล่งกำเนิดแสงเทียมจำเป็นต้องเพิ่มพลังงานแสงสีน้ำเงิน มิฉะนั้น แหล่งกำเนิดแสงสีน้ำเงินจะกลายเป็นปัจจัยจำกัดสำหรับการเจริญเติบโตของพืช.