Brauchen Reispflanzen Wachstumslampen? Welches Lichtspektrum ist am effektivsten?
Reis ist eine der wichtigsten Nahrungspflanzen in meinem Land und seine stabile Produktion ist für die nationale Ernährungssicherheit von entscheidender Bedeutung. Derzeit gefährden der sich beschleunigende globale Klimawandel und häufige extreme Wetterereignisse die Reisproduktion ernsthaft. Um dieser Herausforderung zu begegnen, ist es wichtig, den Reiszüchtungsprozess zu beschleunigen und mehr qualitativ hochwertige, ertragreiche und multi{4}resistente neue Sorten zu kultivieren, um den Anforderungen des zukünftigen Bevölkerungswachstums gerecht zu werden. Die Landwirtschaftstechnologie mit kontrollierter Umgebung, die sich durch eine präzise Licht- und Temperatursteuerung auszeichnet, bietet einen neuen Weg für die Pflanzenzüchtung. LED-Lichtquellen weisen aufgrund ihres einstellbaren Spektrums, ihrer Energieeffizienz und anderer Eigenschaften ein großes Anwendungspotenzial in Pflanzenfabriken auf. Durch den Einsatz von LED-Kunstlichtumgebungen für die Reiszüchtung können die Unsicherheiten des natürlichen Klimas wirksam vermieden werden, wodurch ein kontinuierlicher ganzjähriger Anbau und mehrere Zuchtgenerationen pro Jahr ermöglicht werden, wodurch der Zuchtzyklus erheblich verkürzt und der genetische Gewinn sowie die Zuchteffizienz verbessert werden.
Die Kernfragen lauten: Ist bei natürlichem Sonnenlicht eine zusätzliche Beleuchtung erforderlich? Welches Lichtspektrum ist am besten geeignet?
Die Lichtqualität ist ein wichtiger Umweltfaktor, der das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung reguliert. Unterschiedliche Lichtqualitätsverhältnisse können die Pflanzenmorphogenese und den physiologischen Stoffwechsel gezielt beeinflussen und so sowohl das vegetative als auch das reproduktive Wachstum fördern. Bei Zierpflanzen haben Studien gezeigt, dass blaues LED-Licht für das Höhenwachstum der Taro-Pflanze und die Anreicherung von Anthocyanen am vorteilhaftesten ist, während ein rotes-blaues-weißes-grünes zusammengesetztes Licht (1:1:1:1) die Blattfläche und den Anthocyangehalt der Blätter deutlich erhöhen kann. In Dendrobium-Gewebekulturen können spezifische Kombinationen von rotem -blauem-grünem Licht die Proliferation und Wurzelbildung klonaler Sämlinge effektiv fördern und den Anteil primärer Sämlinge erhöhen. Untersuchungen an Anthurium-Gewebekulturen bestätigen, dass der Bedarf an Lichtqualität stadienspezifisch ist: Rotes Licht eignet sich am besten für die Kallusinduktion, ein Rot-Blau-Verhältnis von 3:1 ist vorteilhaft für die Proliferationskultur und ein Rot-Blau-Verhältnis von 4:1 eignet sich besser für die Knospendifferenzierung und das Keimlingswachstum. Bei Gramineenkulturen ist auch der Lichtqualitätseffekt von Bedeutung. Blaues Licht kann die Entwicklung der Gerstenwurzeln und die Ansammlung von Biomasse fördern, während eine rot-blaue Lichtkombination die Biomassezunahme und das Pflanzenwachstum ausgleichen kann.
Bei Reissämlingen kann rotes Licht die Blattausdehnung und die Ansammlung von Trockenmasse fördern, während blaues Licht dazu beiträgt, die Stammbasisbreite und den Vitalitätsindex der Sämlinge zu erhöhen. Im Vergleich zum natürlichen Sonnenlicht zeigten die Verhältnisse des LED-Lichtspektrums in der Pflanzenfabrik signifikante wachstumsfördernde Wirkungen sowohl im grundlegenden Ernährungsstadium als auch im photoperiodischen-empfindlichen Stadium von Reis. Es gab signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Lichtspektrum-Verhältnis-Behandlungen. Hohe Rotlichtanteile fördern zwar die Pflanzenhöhe und die Blattlänge, erhöhen aber auch das Risiko von Ablagerungen; Hohe Blaulichtanteile hemmten das vegetative Wachstum wie Pflanzenhöhe und Bestockung deutlich. Darüber hinaus identifizierte die Studie die Lichtspektrum-Behandlungskombination, die zu der größten Verkürzung der Wachstumsphase führte. Die Hauptkomponentenanalyse zeigte jedoch, dass diese Kombination sowohl bei den Japonica- als auch bei den Indica-Reissorten den höchsten Gesamtertrag erzielte und gleichzeitig die gesamte Wachstumsphase des Reises verkürzte, während gleichzeitig eine synergistische Ertragsverbesserung erzielt wurde. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Sortenanwendbarkeit, Wachstumsperiode, Samenertrag und Energieverbrauch kann das Lichtspektrumverhältnis als allgemeine Lichtumgebungslösung für die schnelle Reiszüchtung in LED-Pflanzenfabriken dienen.
