Claudia Lutz, Urbana-Champaign İllinoys Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Esseks Universitetinin qabaqcıl STEPS laboratoriyasında kommersiya standartlı şaquli fermada Treysi Louson … Kredit: Esseks Universiteti

“Yaşıl baş barmaq” adlandırılan bitki sahibləri, bitkilərinin nəyə ehtiyacı olduğunu hamımızdan daha yaxşı başa düşürlər. Qapalı şaquli fermalar üçün yeni “ağıllı işıqlandırma” sistemi bu qabiliyyəti müəssisə miqyasında təmin edir, enerji səmərəsizliyini azaldarkən bitkilərin ehtiyaclarını cavablandırır və qapalı fermalar üçün enerjiyə qənaət edən qida təhlükəsizliyi strategiyası kimi yol açır.

Sistem, Esseks Universitetində tədqiqat aparan və hazırda İllinoys Urbana-Champaign Universitetinin Karl R. Voese Genom Biologiyası İnstitutunun üzvü olan Bitki Biologiyası professoru Treysi Lossonun rəhbərlik etdiyi bir araşdırmada dizayn edilmiş və sınaqdan keçirilmişdir. Smart Agricultural Technology jurnalında dərc olunmuş bu iş , onun genişmiqyaslı qida istehsalı üçün şaquli əkinçiliyin mümkünlüyünü müəyyən etməyə kömək etmək məqsədindən irəli gəlir.

“Əlbəttə ki, [şaquli əkinçiliyin] əsas aspektlərindən biri LED işıqlandırmasından istifadə ilə əlaqəli enerji xərcləridir”, – deyə Louson bildirib. “Beləliklə, hər şey enerjiyə qənaət etməyə çalışmaqla başladı.”

Şaquli əkinçiliyin vədi və enerji dəyəri

Müasir əkinçilik, dünya əhalisinin artması ilə qida istehsalına tələbat artmaqda davam etsə də, zərərvericilərə qarşı mübarizə və ekstremal hava şəraiti də daxil olmaqla, çoxsaylı çətinliklərlə üzləşir. Daha kiçik bir əraziyə və nəzarətli suvarma və işıqlandırmaya malik qapalı obyektlərdə yerləşən şaquli fermalar bu çətinliklərin bəzilərini kənara qoyur. Onlar həmçinin su istifadəsini xeyli azaldır və pestisid ehtiyaclarını demək olar ki, aradan qaldırır. Lakin, yüksək səmərəli LED işıqlandırma ilə belə, şaquli fermaların enerji xərcləri əhəmiyyətli bir maneədir.

Louson və əməkdaşları nəzarət olunan mühit kənd təsərrüfatı üçün LED işıqlandırmanın istifadə olunmamış potensialına diqqət yetirdilər. Daha az enerji tələbatına əlavə olaraq, bu tip işıqlandırma CEA-da ev kinoteatrlarında olduğu kimi eyni üstünlükləri təklif edir – intensivliyi və rəngi demək olar ki, sonsuz dərəcədə tənzimlənir. Buna baxmayaraq, mövcud şaquli ferma qurğularının əksəriyyəti sadə açma/söndürmə cədvəlləri üzrə işıqlandırmadan istifadə edir.

Flüoresans vasitəsilə bitkilərin səslərini dinləmək

Dinamik işıq rejimlərinin (məsələn, təbii mühitlərə xas olan) təsirlərini araşdıran əvvəlki tədqiqatlarına əsaslanaraq, Louson və komandası fotoperiodun sonuna doğru fotosintetik səmərəliliyin azaldığını müşahidə etdilər. Bu tapıntılar CEA-da sadə kvadrat dalğalı açıq/söndürülmüş işıqlandırma rejimlərinin geniş istifadəsini şübhə altına alır. Həm bitki alimləri, həm də yetişdiricilər bitkilərin hansı işıqlandırma cədvəllərinə üstünlük verə biləcəyi barədə məlumata malik deyillər.

Lawson komandası bitkilərdən nəyə ehtiyac duyduqlarını soruşmaqla bu çətinliyi həll edə biləcəklərini anladı. Bu necə mümkündür? Bitkilər işığa məruz qaldıqda, yarpaqlarındakı yaşıl xlorofil işığı udur və fotosintez üçün istifadə edir. Lakin istifadə olunmayan hər hansı bir işıq istilik kimi yayılmasa və ya yarpaqlardan xlorofil flüoresensiyası kimi geri qəbul edilməsə, bitkilərə zərər verə bilər . Xlorofil flüoresensiyası bitki işığından istifadəni və bir bitkinin hazırda istifadə edə biləcəyindən daha çox işıq alıb-almadığını anlamaq üçün bitki fiziologiyasında geniş yayılmış bir vasitədir.

“Mən fotosintezi ölçmək üçün bir vasitə kimi xlorofil flüoresensiyasından istifadə etmişəm”, – deyə Loson bildirib. “Düşündüm ki, fotosintez səmərəliliyini ölçdüyümüz və bundan bitkinin həqiqətən nə istədiyini real vaxt rejimində “deməsi” üçün bir yol kimi istifadə etdiyimiz bir sistem qura bilərik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Reyhan testlərində süni intellektlə idarə olunan işıq nəzarəti

Tədqiqatçılar belə bir işıqlandırma sistemi üçün sınaq məhsulu olaraq qapalı məkanda yaxşı məhsul verən reyhan yetişdirdilər. Onlar xlorofil flüoresans monitorinq sistemindən istifadə edərək reyhan yarpaqlarının fotosintetik səmərəliliyini birbaşa ölçdülər və süni intellektdən istifadə edərək bitkinin birbaşa yaydığı siqnallara əsasən işıqlandırmanı tənzimlədilər ki, bu da bitkilərin işıq intensivliyini tənzimləməsinə imkan verdi. Bitkilər kifayət qədər işığı istifadə edə bilmədikdə, işıqlar söndürüldü və bu da enerjiyə qənaət etdi və yarpaqların zədələnməsinin qarşısını aldı.

Tədqiqat göstərdi ki, altı saat ərzində işıq intensivliyinin pik nöqtəsinə çatdıqdan sonra, bitki ehtiyaclarına cavab verən işıqlandırma cədvəli son 12 saatlıq işıq ərzində tədricən azalıb.

“Bu niyə azalır? Bir çox fikir irəli sürülüb və belə bir fikir var ki, bitki kifayət qədər karbohidrat topladıqdan və kifayət qədər karbonu sabitləşdirdikdən sonra, əslində ehtiyac duymadığı şeyləri istifadə etməməklə enerjiyə qənaət etməyin bir yoludur”, – deyə Louson bildirib. “Bunun bir növ geribildirim siqnalı olduğuna dair bir fikir var – ‘Mən doymuşam’.”

Məhsuldarlıq artımları və praktik tətbiq

Şaquli fermada işıqlandırma əks-əlaqə sisteminin tətbiqi ilə məhsuldarlıq təxminən 13% artmış və enerji xərcləri eyni zamanda təxminən 6% azalmışdır ki, bu da şaquli əkinçiliyin əlçatan olmasına kömək edən təkmilləşdirmə növüdür. Sistem həmçinin fermerlər investisiya qoya bildikdən sonra tətbiq oluna biləcək qədər sadədir.

“Düşünürəm ki, [əks əlaqə sistemini] şaquli fermaya daxil etmək hazırda nisbətən asandır”, – deyə Louson bildirib. “Onun həmçinin, ola bilsin ki, digər alətlərlə birlikdə müxtəlif bitkilər üçün işıqlandırma rejimləri və nümunələri yaratmaq üçün istifadə etmək üçün böyük potensialı var. Buna görə də, davamlı monitorinqə ehtiyac olmadan işığı tənzimləyərək, CEA sənayesi üçün xüsusi işıqlandırma rejimləri proqnozlaşdırıla və uyğunlaşdırıla bilər.”

Məhsul işıqlandırmasını tənzimləməkdə növbəti addımlar

Gələcəkdə, Louson daha çox qapalı əkinçilik şəraitini və bitki növlərini araşdırmaq, reyhanın işıq istehlakı modelinin necə ümumiləşdirilə biləcəyini görmək istəyir. Bundan əlavə, o, işıqlandırmanın rəngi də daxil olmaqla, qapalı bitki istehsalının digər aspektlərini araşdırmaq və optimallaşdırmaq üzərində işləyir.

“Müəyyən bitkilər üçün ideal spektrlər hansılardır?” Louson soruşdu. “İşıq intensivliyi və spektral tənzimləmələrdən istifadə edərək, məhsul yığımından dərhal əvvəl ikinci dərəcəli metabolitləri manipulyasiya edə bilərik; sağlamlıq üçün faydaları ilə əlaqəli antioksidantlar olan antosiyaninlərin miqdarını artıra bilərik; 24 saat ərzində rok yarpaqlarının formasını dəyişməsinə və bənövşəyi rəngə çevrilməsinə səbəb ola bilərik… Mən həmçinin işıqlandırma şəraitini necə dəyişdirə və təravəti və qida maddələrini necə qoruya biləcəyimizlə maraqlanıram. İşıqlandırma mühitini manipulyasiya etməklə edə biləcəyimiz bir çox şey var.”

Daha çox məlumat

Jim Stevens və digərləri, Yaşıl təlimatlar: Real vaxt rejimində xlorofil flüoresans geribildirimi vasitəsilə ağıllı işıqlandırma: Nəzarətli mühitdə kənd təsərrüfatında məhsuldarlığın və enerji səmərəliliyinin artırılması, Ağıllı Kənd Təsərrüfatı Texnologiyası (2026). DOI: 10.1016/j.atech.2025.101593

Əsas anlayışlar

bağçılıqfotosinteznanə

Urbana-Champaign-də İllinoys Universiteti tərəfindən təmin edilir