พืชสามารถสังเคราะห์แสงด้วยหลอดไฟได้หรือไม่?
พืชสามารถรักษาการพัฒนาและมีส่วนร่วมในระบบนิเวศของโลกผ่านกระบวนการพื้นฐานของการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี หลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ประเภทหนึ่งทั่วไป และหนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุดที่ชาวสวนในร่มและนักปลูกพืชสวนต้องตอบก็คือ พวกเขาสามารถสนับสนุนกระบวนการสำคัญนี้ได้หรือไม่ เราจำเป็นต้องตรวจสอบวิทยาศาสตร์ของการสังเคราะห์ด้วยแสง คุณลักษณะของหลอดไฟ และวิธีการนำสิ่งเหล่านี้ไปใช้ในสาขาการเพาะเลี้ยงพืช เพื่อหาทางแก้ไขปัญหานี้
เม็ดสีหลักที่พบในเซลล์พืช คือ คลอโรฟิลล์ มีหน้าที่ในกระบวนการสังเคราะห์แสงที่สำคัญ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูดกลืนแสง การดูดกลืนแสงสูงสุดเกิดขึ้นในพื้นที่สีน้ำเงิน (400–500 นาโนเมตร) และสีแดง (600–700 นาโนเมตร) ของสเปกตรัมแสงสำหรับคลอโรฟิลล์ a และคลอโรฟิลล์ b ซึ่งเป็นคลอโรฟิลล์สองรูปแบบที่พบในความอุดมสมบูรณ์มากที่สุด กระบวนการที่ขึ้นอยู่กับแสง-ถูกขับเคลื่อนโดยความยาวคลื่นเหล่านี้ ซึ่งส่งผลให้เกิดการแยกตัวของน้ำและการผลิตอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) และนิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต (NADPH) ซึ่งเป็นตัวพาพลังงานที่จำเป็นสำหรับการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์เป็นกลูโคส แม้ว่าแสงสีเขียว (500–600 นาโนเมตร) จะสะท้อนออกมาเป็นหลัก ซึ่งทำให้พืชมีสีเขียว แต่ก็อาจส่งผลต่อการทำงานของปากใบและการแพร่กระจายของใบในบางชนิดได้
ความยาวคลื่นทั้งหมดมาจากแสงแดดธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม พื้นที่ภายในบางครั้งไม่ได้รับแสงแดดเพียงพอ ซึ่งจำเป็นต้องใช้แสงประดิษฐ์ แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ประเภทหนึ่งที่เรียกว่าหลอดไฟทำงานโดยทำให้ไอปรอทเกิดความตื่นเต้น ส่งผลให้เกิดการปล่อยแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ต่อมาแสงนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นแสงที่มองเห็นได้โดยการเคลือบฟอสเฟอร์ที่อยู่ภายในหลอดไฟ สเปกตรัมที่ปล่อยออกมาของแสงจะถูกกำหนดโดยชนิดของสารเรืองแสง ซึ่งส่งผลให้เกิดความผันผวนที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืช
แสงส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาจากหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็นจะอยู่ในสเปกตรัมสีน้ำเงินและสีเขียว และอุณหภูมิสีอยู่ในช่วง 4100K ถึง 6500K พวกเขาพบการประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในบ้านและในเชิงพาณิชย์โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้แสงสว่างทั่วไป แม้ว่าความยาวคลื่นสีน้ำเงินจะเป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช เนื่องจากความยาวคลื่นสีน้ำเงินช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของใบและรักษาโครงสร้างของพืชให้กะทัดรัด แสงสีเขียวจำนวนมากซึ่งพืชไม่สามารถดูดซับได้ดีมาก จะเป็นอุปสรรคต่อความสามารถในการสังเคราะห์แสง หลอดเหล่านี้เหมาะสำหรับพืชที่ต้องการแสงน้อย เช่น ต้นงูหรือโปทอส แต่อาจประสบปัญหาในการรองรับสายพันธุ์ที่เติบโตเร็วกว่า
หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่สร้างความยาวคลื่นสีแดงและสีเหลืองมากกว่าเรียกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวนวล อุณหภูมิสีอยู่ระหว่าง 2700K ถึง 3000K บทบาทที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่แสงสีแดงมีบทบาทในการเบ่งบานและติดผลก็คือ มันจำเป็นสำหรับกระบวนการอิสระของแสง-ที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ในทางกลับกัน แสงสีฟ้าที่ลดลงอาจขัดขวางการเจริญเติบโตของใบในระหว่างระยะการเจริญเติบโต ซึ่งทำให้ไม่เหมาะสมกับต้นกล้าหรือผักใบเขียว มีประโยชน์มากกว่าสำหรับพืชที่อยู่ในระยะสืบพันธุ์ เช่น พืชที่ออกดอกจนโตเต็มที่
ความยาวคลื่นสีน้ำเงิน (400–500 นาโนเมตร) และสีแดง (600–700 นาโนเมตร) ของหลอดฟลูออเรสเซนต์เต็ม-จะสมดุลกับสีเขียวและสเปกตรัมอื่นๆ ในปริมาณที่น้อยกว่า การจัดวางนี้ออกแบบมาเพื่อจำลองแสงแดดธรรมชาติที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม ดัชนีการเรนเดอร์สี (CRI) ของแสงเหล่านี้มักจะสูงกว่า 85 ทำให้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ครอบคลุมทั้งหมดซึ่งเหมาะสำหรับทุกขั้นตอนของการพัฒนาพืช การศึกษา เช่น การศึกษาที่ตีพิมพ์ใน HortScience แสดงให้เห็นว่าสมุนไพรที่ปลูกในหลอดสเปกตรัมเต็ม-มีปริมาณชีวมวลและคลอโรฟิลล์ที่เทียบเท่ากับสมุนไพรที่ปลูกในแสงแดด ดังนั้นจึงเป็นการตรวจสอบประโยชน์ของวิธีการเหล่านี้
เมื่อเปรียบเทียบกับหลอดทั่วไป หลอด-เอาท์พุต (H O) สูง และ-เอาท์พุตที่สูงมาก (VHO) ให้ความเข้มของแสงที่สูงกว่า (ซึ่งวัดจากความหนาแน่นของโฟตอนฟลักซ์สังเคราะห์แสงหรือ PPFD) ที่ระยะ 12 นิ้ว ท่อ HO มีความสามารถในการรับค่า PPFD ที่ 400–600 μmol/m2/s ทำให้เป็นที่ยอมรับสำหรับพืชที่มีแสงปานกลาง- เช่น มะเขือเทศ หลอด VHO ซึ่งมีตัวประกอบกำลังการปล่อย (PPFD) สูงถึง 800 μmol/m2/s ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับ-สายพันธุ์ที่มีแสงสูง อย่างไรก็ตาม ต้องใช้บัลลาสต์เฉพาะทางและผลิตความร้อนได้มากกว่า ซึ่งจำเป็นต้องระบายอากาศ
ความเข้มของแสงมีความสำคัญสูงสุด เนื่องจากพืชส่วนใหญ่ต้องการความหนาแน่นของโฟตอนฟลักซ์ (PPFD) ที่ 100–2000 μmol/m2/s ที่ระยะ 12–18 นิ้ว หลอดมาตรฐานสามารถส่งสารได้ 50–300 μmol/m²/s ซึ่งเพียงพอสำหรับพืชที่มีแสงน้อย- เช่น ผักกาดหอมและผักชีฝรั่ง การขยายสเปกตรัมนี้ หลอด HO จะให้ความช่วยเหลือสำหรับพืชที่มีความต้องการพอประมาณ เนื่องจากความเข้มของแสงเป็นสัดส่วนกับกฎกำลังสองผกผัน ซึ่งระบุว่าการเพิ่มระยะห่างเป็นสองเท่าของความเข้ม วิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดกลืนแสงคือวางท่อไว้เหนือต้นไม้ระหว่าง 6 ถึง 12 นิ้ว
เวลาแห่งแสงสว่างการเปิดรับแสงหรือที่เรียกกันว่าช่วงแสงก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน แสงสว่างวันละ 12-16 ชั่วโมงก็เพียงพอสำหรับพืชส่วนใหญ่ แต่ความมืดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจ เพื่อลดความเครียดที่อาจเกิดจากรูปแบบแสงที่ผิดปกติ หลอดไฟแบบหลอดไฟซึ่งสามารถควบคุมได้โดยตัวจับเวลาจึงจัดให้มีวงจรที่สม่ำเสมอ
แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพ แต่หลอดไฟก็มีข้อเสียอยู่บ้าง มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ LED ซึ่งสามารถแปลงไฟฟ้าให้เป็นแสงได้มากขึ้นและปล่อยความยาวคลื่นตามเป้าหมาย และลดของเสียลง นอกจากนี้ LED ยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า (50,000 ชั่วโมงขึ้นไป เมื่อเทียบกับหลอดที่ใช้งานได้ 10,000–20,000 ชั่วโมง) และสร้างความร้อนน้อยลง ซึ่งส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นถูกกว่า หลอดไฟปล่อยความเข้มสูง (HID) ซึ่งรวมถึงเมทัลฮาไลด์ (MH) และ-โซเดียมความดันสูง (HPS) มีตัวประกอบกำลังที่สูงกว่า (PPFD) สำหรับการดำเนินงานขนาดใหญ่- อย่างไรก็ตาม พวกมันต้องการพลังงานปริมาณมากขึ้นและผลิตความร้อนในปริมาณมาก
อย่างไรก็ตาม หลอดไฟแบบหลอดยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการจัดสวนในระดับที่เล็กลง เนื่องจากมีต้นทุนเริ่มต้นที่สมเหตุสมผล ติดตั้งง่าย และมีจำหน่ายอย่างแพร่หลาย พวกมันทำงานได้ดีเป็นพิเศษสำหรับการเจริญเติบโตของต้นกล้า ไมโครกรีน และพืชใบ ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องการแสงน้อยกว่า จากผลการวิจัยที่จัดทำโดย University of California Cooperative Extension ตัวอย่างเช่น ผักโขมที่ปลูกในหลอดสเปกตรัม-เต็มมีอัตราการเติบโตที่สูงกว่าผักโขมที่ปลูกภายนอกถึงเก้าสิบเปอร์เซ็นต์
สรุปแล้ว,ไฟหลอดมีศักยภาพในการอำนวยความสะดวกในการสังเคราะห์แสงหากมีความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีแดงเพียงพอ ความเข้มที่ยอมรับได้ และช่วงแสงที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการ หลอดสเปกตรัมเต็ม-ที่เหมาะสมที่สุดคือหลอดที่ตรงตามข้อกำหนดสเปกตรัมของพืชส่วนใหญ่ แม้ว่าจะไม่ซับซ้อนทางเทคโนโลยีเท่าก็ตามไฟ LEDหรือ HIDs พวกเขามอบโซลูชันที่ใช้งานได้จริงและประหยัดให้กับชาวสวนในร่ม พวกเขาแสดงให้เห็นว่าพืชอาจเจริญเติบโตได้ภายใต้หลอดไฟเทียมหากตรงตามเงื่อนไขที่เหมาะสม
ข้อมูลเพิ่มเติม:https://www.benweilight.com/lighting-หลอด-หลอดไฟ/100w-200w-300w-พืช-led-tube-light.html
