هل يمكن للنباتات أن تقوم بعملية التمثيل الضوئي باستخدام الأضواء الأنبوبية؟
النباتات قادرة على الحفاظ على تطورها والمساهمة في بيئة الكوكب من خلال العملية الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، والتي تنطوي على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. تعد الأضواء الأنبوبية نوعًا نموذجيًا من مصادر الضوء الاصطناعي، وأحد الأسئلة الأكثر أهمية التي يحتاج البستانيون والبستانيون في الأماكن المغلقة إلى الإجابة عليها هو ما إذا كانوا قادرين على دعم هذه العملية الأساسية بنجاح أم لا. وعلينا أن نبحث في علم التمثيل الضوئي، وخصائص المصابيح الأنبوبية، وطرق تطبيق هذه الأشياء في مجال زراعة النباتات حتى نجد حلاً لهذه المشكلة.
الصباغ الرئيسي الموجود في الخلايا النباتية، الكلوروفيل، هو المسؤول عن العملية الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، والتي تنطوي على امتصاص الضوء. يحدث الامتصاص الأقصى في المناطق الزرقاء (400-500 نانومتر) والحمراء (600-700 نانومتر) من طيف الضوء للكلوروفيل أ والكلوروفيل ب، وهما شكلان من الكلوروفيل الموجودان بأكبر قدر من الوفرة. العمليات المعتمدة على الضوء - مدفوعة بهذه الأطوال الموجية، والتي تؤدي إلى انقسام الماء وإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ونيكوتيناميد أدنين ثنائي نوكليوتيد الفوسفات (NADPH)، وهي ناقلات الطاقة الضرورية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز. على الرغم من أن الضوء الأخضر (500-600 نانومتر) ينعكس بشكل أساسي، وهو ما يعطي النباتات لونها الأخضر، إلا أنه يمكن أن يكون له تأثير على وظيفة الثغور وتكاثر الأوراق في بعض الأنواع.
يتم توفير مجموعة كاملة من الأطوال الموجية بواسطة أشعة الشمس الطبيعية؛ إلا أن المساحات الداخلية في بعض الأحيان لا تتلقى كمية كافية من ضوء الشمس، مما يستلزم استخدام الإضاءة الاصطناعية. يعمل نوع من مصابيح الفلورسنت المعروفة باسم المصابيح الأنبوبية عن طريق إثارة بخار الزئبق، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء فوق البنفسجي. يتم بعد ذلك تحويل هذا الضوء إلى ضوء مرئي بواسطة طبقة فوسفورية موجودة داخل المصباح الأنبوبي. يتم تحديد خرج الطيف للضوء حسب نوع الفوسفور، مما يؤدي إلى تقلبات لها تأثير على نمو النباتات.
غالبية الضوء المنبعث من أنابيب الفلورسنت البيضاء الباردة يكون في الطيف الأزرق والأخضر، وتتراوح درجة حرارة اللون من 4100 كلفن إلى 6500 كلفن. إنهم يجدون تطبيقًا واسع النطاق في البيئات المنزلية والتجارية بغرض توفير الإضاءة العامة. على الرغم من أن الأطوال الموجية الزرقاء مفيدة للنمو الخضري، لأنها تشجع على نمو الأوراق وتحافظ على بنية نباتية مدمجة، إلا أن الكمية الكبيرة من الضوء الأخضر، والتي لا تستطيع النباتات امتصاصها جيدًا، تعيق قدرتها على القيام بعملية التمثيل الضوئي. هذه الأنابيب جيدة للنباتات التي تتطلب إضاءة منخفضة، مثل نباتات الثعبان أو البوثوس، لكنها قد تجد صعوبة في دعم الأنواع التي تتطور بسرعة أكبر.
تُعرف أنابيب الفلورسنت التي تنتج المزيد من الأطوال الموجية الحمراء والصفراء بأنابيب الفلورسنت البيضاء الدافئة. تتراوح درجة حرارة اللون من 2700 كلفن إلى 3000 كلفن. أحد أهم الأدوار التي يلعبها الضوء الأحمر في عملية الإزهار والإثمار هو أنه ضروري للعمليات الضوئية المستقلة- التي تحدث أثناء عملية التمثيل الضوئي. ومن ناحية أخرى، فإن انخفاض إنتاج الضوء الأزرق قد يعيق نمو الأوراق خلال المرحلة الخضرية، مما يجعلها أقل ملاءمة للشتلات أو الخضر الورقية. وهي أكثر فائدة للنباتات التي تكون في مرحلة التكاثر، مثل النباتات المزهرة التي وصلت إلى مرحلة النضج.
تتم موازنة الأطوال الموجية الزرقاء (400–500 نانومتر) والحمراء (600–700 نانومتر) لأنابيب الفلورسنت ذات الطيف الكامل- مع كميات أقل من الأطياف الخضراء والأطياف الأخرى. تم تصميم هذا الترتيب لمحاكاة أشعة الشمس الطبيعية الموجودة في البيئة. غالبًا ما يكون مؤشر تجسيد اللون (CRI) لهذه الأضواء أعلى من 85، مما يجعلها مصدر ضوء شامل- مناسب لجميع مراحل تطوير النبات. توضح الدراسات، مثل تلك التي تم نشرها في HortScience، أن الأعشاب التي يتم زراعتها في أنابيب الطيف{10} الكاملة تحتوي على كتلة حيوية ومحتوى من الكلوروفيل يعادل تلك التي تتم زراعتها تحت أشعة الشمس، وبالتالي يتم التحقق من فائدة هذه الطرق.
عند مقارنتها بالأنابيب التقليدية، توفر الأنابيب ذات الخرج العالي (H2O) وال-العالي جدًا (VHO) كثافة ضوء أعلى (والتي يتم قياسها بكثافة تدفق الفوتون الضوئي، أو PPFD). على مسافة 12 بوصة، تتمتع أنابيب HO بالقدرة على تحقيق قيم PPFD تبلغ 400-600 ميكرومول/م2/ثانية، مما يجعلها مقبولة للنباتات الخفيفة المتوسطة مثل الطماطم. تم تصميم أنابيب VHO، التي تتمتع بعامل قدرة تفريغ (PPFD) يصل إلى 800 ميكرومول/م2/ثانية، لاستيعاب أنواع الضوء العالية-. ومع ذلك، فهي تتطلب كوابح متخصصة وتنتج حرارة أكبر، مما يتطلب التهوية.
تعد شدة الضوء ذات أهمية قصوى، حيث تتطلب غالبية النباتات كثافة تدفق الفوتون (PPFD) تبلغ 100-2000 ميكرومول / م 2 / ثانية. على مسافة 12-18 بوصة، تكون الأنابيب القياسية قادرة على توصيل 50-300 ميكرومول/م²/ث، وهو ما يكفي للنباتات ذات الإضاءة المنخفضة مثل الخس والبقدونس. ولتوسيع هذا الطيف، توفر أنابيب HO المساعدة للنباتات ذات المتطلبات المتواضعة. نظرًا لأن شدة الضوء تتناسب مع قاعدة المربع العكسي، التي تنص على أن مضاعفة المسافة إلى ربع الشدة، فإن الطريقة المثلى لتحسين الامتصاص هي وضع الأنابيب بين 6 و12 بوصة فوق النباتات.
وقت الضوءالتعرض، المعروف غالبًا باسم الفترة الضوئية، له نفس القدر من الأهمية. يكفي الضوء لمدة 12-16 ساعة يوميًا لغالبية النباتات، لكن الظلام ضروري للتنفس. من أجل تقليل الضغط الذي يمكن أن يسببه أنماط الإضاءة غير المنتظمة، توفر الأضواء الأنبوبية، التي يمكن تنظيمها بسهولة بواسطة أجهزة ضبط الوقت، دورات ثابتة.
حتى لو كانت فعالة، فإن الأضواء الأنبوبية لها عيوب معينة. وتتميز بكفاءة أقل في استخدام الطاقة مقارنة بمصابيح LED، القادرة على تحويل المزيد من الكهرباء إلى ضوء وإصدار أطوال موجية مستهدفة، وبالتالي تقليل النفايات. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع مصابيح LED بعمر افتراضي أطول (50000 ساعة أو أكثر، مقارنة بـ 10000-20000 ساعة للأنابيب) وتولد حرارة أقل، مما يؤدي إلى تكاليف تبريد أقل. تتمتع مصابيح التفريغ عالية الكثافة (HID)-، والتي تشتمل على الهاليد المعدني (MH) والصوديوم عالي الضغط (HPS)-، بعامل طاقة أعلى (PPFD) للعمليات-الكبيرة الحجم؛ ومع ذلك، فإنها تحتاج إلى قدر أكبر من الطاقة وتنتج كمية كبيرة من الحرارة.
وعلى الرغم من ذلك، يستمر استخدام الأضواء الأنبوبية على نطاق واسع في أعمال البستنة على نطاق أصغر نظرًا لتكلفتها الأولية المعقولة وبساطة تركيبها وتوافرها على نطاق واسع. إنها تؤدي أداءً جيدًا بشكل استثنائي لنمو الشتلات والخضراوات الدقيقة والمحاصيل الورقية، والتي تتطلب جميعها ضوءًا أقل. وفقًا لنتائج بحث أجرته جامعة كاليفورنيا التعاونية، على سبيل المثال، فإن السبانخ التي تتم زراعتها في أنابيب كاملة الطيف- تحقق معدل نمو أعلى بنسبة تسعين بالمائة من معدل نمو السبانخ التي تتم زراعتها بالخارج.
ختاماً،أضواء أنبوبتتمتع بالقدرة على تسهيل عملية التمثيل الضوئي إذا توفرت أطوال موجية كافية باللونين الأزرق والأحمر، وكثافة مقبولة، والفترات الضوئية المناسبة اللازمة للعملية. إن الأنابيب ذات الطيف الكامل- الأمثل هي تلك التي تلبي المتطلبات الطيفية لغالبية النباتات. على الرغم من أنها ليست متطورة من الناحية التكنولوجية مثلالمصابيحأو HIDs، فهي توفر للبستانيين الداخليين حلاً عمليًا واقتصاديًا. لقد أثبتوا أن النباتات قد تزدهر تحت ضوء الأنبوب الاصطناعي بشرط استيفاء الظروف المناسبة.
مزيد من المعلومات :https://www.benweilight.com/lighting-أنبوب-مصباح/100 واط-200 واط-300 واط-نبات-led-tube-light.html
