Autor: Yamin Li ja Houcheng Liu jt, Lõuna-Hiina Põllumajandusülikooli aianduskolledžist

Artikli allikas: Kasvuhoonete aiandus

Aiandusrajatiste hulka kuuluvad peamiselt plastkasvuhooned, päikesepaneelidega kasvuhooned, mitmeavalised kasvuhooned ja taimetehased. Kuna rajatiste hooned blokeerivad teatud määral looduslikke valgusallikaid, on siseruumides ebapiisav valgus, mis omakorda vähendab saagikust ja kvaliteeti. Seetõttu mängib lisavalgustus asendamatut rolli rajatise kvaliteetse ja suure saagikusega saagi saavutamisel, kuid see on muutunud ka peamiseks teguriks rajatise energiatarbimise ja tegevuskulude suurenemises.

Pikka aega on hooneaianduses kasutatud tehisvalgusallikaid peamiselt kõrgrõhu naatriumlampide, luminofoorlampide, metallhalogeenlampide, hõõglampide jms kujul. Peamisteks puudusteks on suur soojuseraldus, suur energiatarve ja kõrged tegevuskulud. Uue põlvkonna valgusdioodide (LED) väljatöötamine võimaldab kasutada madala energiatarbega tehisvalgusallikaid hooneaianduses. LED-i eelised on kõrge fotoelektrilise muundamise efektiivsus, alalisvooluvõimsus, väike maht, pikk eluiga, väike energiatarve, fikseeritud lainepikkus, madal soojuskiirgus ja keskkonnakaitse. Võrreldes praegu tavaliselt kasutatavate kõrgrõhu naatriumlampide ja luminofoorlampidega suudab LED mitte ainult reguleerida valguse hulka ja kvaliteeti (erinevate valgusribade osakaalu) vastavalt taimede kasvuvajadustele, vaid ka kiiritada taimi lähedalt tänu külmale valgusele. Seega saab parandada kasvukihtide arvu ja ruumikasutust ning realiseerida energiasäästu, keskkonnakaitse ja ruumitõhusa kasutamise funktsioone, mida traditsioonilised valgusallikad ei saa asendada.

Tänu neile eelistele on LED-e edukalt kasutatud aiandushoonete valgustuses, kontrollitava keskkonna alusuuringutes, taimekoekultuuris, taimevabrikute seemikutel ja lennunduse ökosüsteemis. Viimastel aastatel on LED-kasvuvalgustuse jõudlus paranenud, hind langenud ja järk-järgult arendatud igasuguseid tooteid spetsiifiliste lainepikkustega, mistõttu selle rakendusala põllumajanduses ja bioloogias on laiem.

See artikkel võtab kokku LED-i uurimisstaatuse aianduse valdkonnas, keskendub LED-lisavalgustuse rakendamisele valgusbioloogia aluses, LED-kasvulampide mõjule taimede valguse moodustumisele, toiteväärtusele ja vananemise edasilükkamisele, valgusvalemi ehitusele ja rakendamisele ning LED-lisavalgustustehnoloogia praeguste probleemide ja tulevikuväljavaadete analüüsile ja väljavaadetele.

LED-lisavalgustuse mõju aianduskultuuride kasvule

Valguse regulatiivsed mõjud taimede kasvule ja arengule hõlmavad seemnete idanemist, varre pikenemist, lehtede ja juurte arengut, fototropismi, klorofülli sünteesi ja lagunemist ning õitsemise indutseerimist. Rajatise valguskeskkonna elementide hulka kuuluvad valguse intensiivsus, valgustsükkel ja spektraalne jaotus. Elemente saab kunstliku valguse lisamisega reguleerida ilmastikutingimuste piiranguteta.

Praegu on taimedes vähemalt kolme tüüpi fotoretseptoreid: fütokroom (neelab punast ja kaugpunast valgust), krüptokroom (neelab sinist valgust ja lähiultraviolettvalgust) ning UV-A ja UV-B. Spetsiifilise lainepikkusega valgusallika kasutamine põllukultuuride kiiritamiseks võib parandada taimede fotosünteesi efektiivsust, kiirendada valguse morfogeneesi ning soodustada taimede kasvu ja arengut. Taimede fotosünteesis kasutati punast oranži valgust (610 ~ 720 nm) ja sinist violetset valgust (400 ~ 510 nm). LED-tehnoloogia abil saab monokromaatilist valgust (näiteks punast valgust 660 nm tipuga, sinist valgust 450 nm tipuga jne) kiirata kooskõlas klorofülli tugevaima neeldumisribaga ning spektraaldomeeni laius on vaid ± 20 nm.

Praegu arvatakse, et punakasoranž valgus kiirendab oluliselt taimede arengut, soodustab kuivaine kogunemist, sibulate, mugulate, lehtede ja muude taimeorganite moodustumist, põhjustab taimede varasemat õitsemist ja vilja kandmist ning mängib juhtivat rolli taimede värvuse parandamisel; sinine ja violetne valgus võivad kontrollida taimelehtede fototropismi, soodustada õhulõhede avanemist ja kloroplasti liikumist, pärssida varre pikenemist, takistada taimede pikenemist, edasi lükata taimede õitsemist ja soodustada vegetatiivsete organite kasvu; punase ja sinise LED-i kombinatsioon suudab kompenseerida ühevärvilise valguse ebapiisavust ning moodustada spektraalse neeldumise piigi, mis on põhimõtteliselt kooskõlas põllukultuuride fotosünteesi ja morfoloogiaga. Valgusenergia kasutamise määr võib ulatuda 80–90%-ni ja energiasäästu mõju on märkimisväärne.

LED-lisavalgustitega varustamine aiandusettevõtetes võib saavutada toodangu väga olulise suurenemise. Uuringud on näidanud, et 12-tunnise (8:00-20:00) jooksul 300 μmol/(m²·s) LED-ribade ja LED-torude lisavalgustuse korral suurenevad märkimisväärselt nii viljade arv, kogusaak kui ka iga kirsstomati kaal. LED-riba lisavalgus on suurenenud vastavalt 42,67%, 66,89% ja 16,97% ning LED-toru lisavalgus on suurenenud vastavalt 48,91%, 94,86% ja 30,86%. LED-kasvuvalgustite LED-lisavalgus kogu kasvuperioodi jooksul [punase ja sinise valguse suhe on 3:2 ja valguse intensiivsus on 300 μmol/(m²·s)] võib oluliselt suurendada chiehwa ja baklažaani üksikute viljade kvaliteeti ja saagikust pindalaühiku kohta. Chikuquani osakaal suurenes vastavalt 5,3% ja 15,6% ning baklažaani osakaal 7,6% ja 7,8%. LED-valguse kvaliteedi, intensiivsuse ja kogu kasvuperioodi kestuse abil saab lühendada taimede kasvutsüklit, parandada põllumajandustoodete kaubanduslikku saagikust, toiteväärtust ja morfoloogilist väärtust ning saavutada aianduskultuuride suure tõhususega, energiasäästliku ja intelligentse tootmise.

LED-lisavalguse kasutamine köögiviljaseemnete kasvatamisel

Taimede morfoloogia, kasvu ja arengu reguleerimine LED-valgusallika abil on oluline tehnoloogia kasvuhoonekasvatuse valdkonnas. Kõrgemad taimed suudavad valgussignaale tajuda ja vastu võtta fotoretseptorite süsteemide, näiteks fütokroomi, krüptokroomi ja fotoretseptorite kaudu ning viia läbi morfoloogilisi muutusi rakusiseste virgatsainete kaudu, et reguleerida taimekudesid ja -organeid. Fotomorfogenees tähendab, et taimed toetuvad valgusele rakkude diferentseerumise, struktuuriliste ja funktsionaalsete muutuste ning kudede ja organite moodustumise kontrollimiseks, sealhulgas mõnede seemnete idanemise mõjutamiseks, tipmise domineerimise soodustamiseks, külgpungade kasvu pärssimiseks, varre pikenemiseks ja tropismiks.

Köögiviljade seemikute kasvatamine on oluline osa põllumajanduslikust kompleksist. Pidev vihmane ilm põhjustab kompleksis ebapiisavat valgustust ja seemikud kipuvad pikenema, mis mõjutab köögiviljade kasvu, õienuppude diferentseerumist ja viljade arengut ning lõppkokkuvõttes mõjutab ka saagikust ja kvaliteeti. Tootmises kasutatakse seemikute kasvu reguleerimiseks mõningaid taimekasvuregulaatoreid, nagu giberelliin, auksiin, paklobutrasool ja klormekvaat. Taimekasvuregulaatorite ebamõistlik kasutamine võib aga kergesti saastada köögiviljade ja kompleksi keskkonda, kahjustades inimeste tervist.

LED-lisavalgusel on palju unikaalseid eeliseid ja see on teostatav viis LED-lisavalguse kasutamiseks seemikute kasvatamiseks. Nõrga valguse [0–35 μmol/(m²·s)] tingimustes läbi viidud LED-lisavalguse [25±5 μmol/(m²·s)] katses leiti, et roheline valgus soodustab kurgi seemikute pikenemist ja kasvu. Punane ja sinine valgus pärsivad seemikute kasvu. Võrreldes nõrga loodusliku valgusega suurenes punase ja sinise valgusega töödeldud seemikute tugevate seemikute indeks vastavalt 151,26% ja 237,98%. Võrreldes monokromaatilise valguse kvaliteediga suurenes liitvalgusega töödeldud tugevate seemikute, mis sisaldavad punaseid ja siniseid komponente, indeks 304,46%.

Kurgiseemikutele punase valguse lisamine võib suurendada pärislehtede arvu, lehepindala, taime kõrgust, varre läbimõõtu, kuiva ja värske kvaliteedi, tugeva seemikuindeksi, juurte elujõu, SOD aktiivsuse ja kurgiseemikute lahustuva valgu sisaldust. UV-B kiirguse lisamine võib suurendada klorofüll a, klorofüll b ja karotenoidide sisaldust kurgiseemikute lehtedes. Võrreldes loodusliku valgusega võib punase ja sinise LED-valguse lisamine oluliselt suurendada tomatiseemikute lehepindala, kuivaine kvaliteeti ja tugevat seemikuindeksit. Punase ja rohelise LED-valguse lisamine suurendab oluliselt tomatiseemikute kõrgust ja varre paksust. Rohelise LED-valgusega lisavalgusega töötlemine võib oluliselt suurendada kurgi- ja tomatiseemikute biomassi ning seemikute värske ja kuivkaal suureneb rohelise valguse lisavalguse intensiivsuse suurenemisega, samas kui tomatiseemikute paks vars ja tugev seemikuindeks järgnevad rohelise valguse lisavalgusele. Tugevuse suurenemine suureneb. Punase ja sinise LED-valguse kombinatsioon võib suurendada varre paksust, lehepindala, kogu taime kuivkaalu, juurte ja võrsete suhet ning baklažaani tugevat seemikuindeksit. Võrreldes valge valgusega võib punane LED-valgus suurendada kapsa seemikute biomassi ning soodustada seemikute pikenemist ja lehtede laienemist. Sinine LED-valgus soodustab kapsa seemikute tihedat kasvu, kuivaine kogunemist ja tugevat seemikuindeksit ning muudab kapsa seemikud kääbuslikuks. Ülaltoodud tulemused näitavad, et valguse reguleerimise tehnoloogiaga kasvatatud köögiviljaseemikute eelised on väga ilmsed.

LED-lisavalguse mõju puu- ja köögiviljade toiteväärtusele

Puu- ja köögiviljades sisalduvad valgud, suhkur, orgaanilised happed ja vitamiinid on inimeste tervisele kasulikud toitained. Valguse kvaliteet võib mõjutada taimedes oleva veinikokteili sisaldust, reguleerides veinikokteili sünteesi ja lagundava ensüümi aktiivsust, ning see võib reguleerida valkude ainevahetust ja süsivesikute akumuleerumist aiandustaimedes. Punane valgus soodustab süsivesikute akumuleerumist, sinine valgus on kasulik valkude moodustumisele, samas kui punase ja sinise valguse kombinatsioon võib parandada taimede toiteväärtust oluliselt rohkem kui monokromaatiline valgus.

Punase või sinise LED-valguse lisamine võib vähendada salati nitraadisisaldust, sinise või rohelise LED-valguse lisamine võib soodustada lahustuva suhkru kogunemist salatis ja infrapunase LED-valguse lisamine soodustab vinüülkloriidi (VC) kogunemist salatis. Tulemused näitasid, et sinise valguse lisamine võib parandada tomati VC ja lahustuva valgu sisaldust; punase ja punase-sinise valguse kombinatsioon võib suurendada tomati viljade suhkru- ja happesisaldust ning suhkru ja happe suhe oli kõrgeim punase-sinise valguse kombinatsiooni korral; punase-sinise valguse kombinatsioon võib parandada kurgi viljade VC sisaldust.

Puu- ja köögiviljades leiduvad fenoolid, flavonoidid, antotsüaniinid ja muud ained mõjutavad oluliselt mitte ainult puu- ja köögiviljade värvi, maitset ja väärtust, vaid neil on ka looduslik antioksüdantne toime ning nad võivad tõhusalt pärssida või eemaldada vabu radikaale inimkehas.

LED-sinise valguse kasutamine valguse täiendamiseks võib baklažaanikoorte antotsüaniinide sisaldust märkimisväärselt suurendada 73,6%, samas kui LED-punase valguse ja punase ja sinise valguse kombinatsiooni kasutamine võib suurendada flavonoidide ja fenoolide kogusisaldust. Sinine valgus võib soodustada lükopeeni, flavonoidide ja antotsüaniinide kogunemist tomativiljades. Punase ja sinise valguse kombinatsioon soodustab teatud määral antotsüaniinide tootmist, kuid pärsib flavonoidide sünteesi. Võrreldes valge valgusega töötlemisega võib punase valgusega töötlemine oluliselt suurendada salativõrsete antotsüaniinide sisaldust, kuid sinise valgusega töötlemisel on antotsüaniinide sisaldus madalaim. Rohelise, lilla ja punase lehe salati fenoolide kogusisaldus oli valge valguse, punase-sinise kombineeritud valguse ja sinise valguse töötlemise korral kõrgem, kuid punase valguse töötlemise korral oli see madalaim. LED-ultraviolettvalguse või oranži valguse täiendamine võib suurendada fenoolsete ühendite sisaldust salatilehtedes, samas kui rohelise valguse täiendamine võib suurendada antotsüaniinide sisaldust. Seetõttu on LED-kasvuvalguse kasutamine tõhus viis puu- ja köögiviljade toiteväärtuse reguleerimiseks aianduslikus kasvatamises.

LED-lisavalguse mõju taimede vananemisvastasele toimele

Klorofülli lagunemine, kiire valgukaotus ja RNA hüdrolüüs taime vananemise ajal avalduvad peamiselt lehtede vananemisena. Kloroplastid on väga tundlikud välise valguskeskkonna muutuste suhtes, eriti valguse kvaliteedi mõjul. Punane valgus, sinine valgus ja punase-sinise valguse kombinatsioon soodustavad kloroplastide morfogeneesi, sinine valgus soodustab tärkliseterade kogunemist kloroplastidesse ning punane ja kaugpunane valgus mõjutavad kloroplastide arengut negatiivselt. Sinise valguse, punase ja sinise valguse kombinatsioon võib soodustada klorofülli sünteesi kurgi seemikute lehtedes ning punase ja sinise valguse kombinatsioon võib ka edasi lükata lehtede klorofülli sisalduse vähenemist hilisemas staadiumis. See efekt on ilmsemalt nähtav punase valguse suhte vähenemise ja sinise valguse suhte suurenemise korral. Kurgi seemikute lehtede klorofülli sisaldus LED-punase ja sinise kombineeritud valgusega töötlemisel oli oluliselt kõrgem kui fluorestsentsvalguse kontrolli ja monokromaatilise punase ja sinise valgusega töötlemisel. LED-sinine valgus võib oluliselt suurendada Wutacai ja rohelise küüslaugu seemikute klorofülli a/b väärtust.

Vananemise ajal toimuvad tsütokiniinide (CTK), auksiini (IAA) ja abstsisiinhappe sisalduse (ABA) muutused ning mitmesugused ensüümide aktiivsuse muutused. Taimehormoonide sisaldust mõjutab valguskeskkond kergesti. Erinevatel valguse omadustel on taimehormoonidele erinev regulatiivne mõju ning valgussignaali ülekande raja algstaadiumis osalevad tsütokiniinid.

CTK soodustab leherakkude laienemist, suurendab lehtede fotosünteesi, pärssides samal ajal ribonukleaasi, deoksüribonukleaasi ja proteaasi aktiivsust ning lükkab edasi nukleiinhapete, valkude ja klorofülli lagunemist, seega võib see oluliselt edasi lükata lehtede vananemist. Valguse ja CTK vahendatud arenguregulatsiooni vahel on vastastikmõju ning valgus võib stimuleerida endogeensete tsütokiniinide taseme tõusu. Kui taimekuded on vananemisseisundis, väheneb nende endogeensete tsütokiniinide sisaldus.

IAA on kontsentreerunud peamiselt jõulise kasvuga osadesse ning vananevates kudedes või organites on seda väga vähe. Violetne valgus võib suurendada indooläädikhappe oksüdaasi aktiivsust ning madal IAA tase võib pärssida taimede pikenemist ja kasvu.

ABA moodustub peamiselt vananevates lehtedes, küpsetes viljades, seemnetes, vartes, juurtes ja muudes osades. Kurgi ja kapsa ABA sisaldus punase ja sinise valguse kombinatsioonis on madalam kui valge ja sinise valguse kombinatsioonis.

Peroksüdaas (POD), superoksiiddismutaas (SOD), askorbaatperoksidaas (APX) ja katalaas (CAT) on taimedes olulisemad ja valgusega seotud kaitsvad ensüümid. Kui taimed vananevad, väheneb nende ensüümide aktiivsus kiiresti.

Erinevatel valguskvaliteetidel on oluline mõju taimede antioksüdantsete ensüümide aktiivsusele. Pärast 9-päevast punase valgusega töötlemist suurenes rapsi seemikute APX aktiivsus märkimisväärselt ja POD aktiivsus vähenes. Tomati POD aktiivsus pärast 15-päevast töötlemist punase ja sinise valgusega oli vastavalt 20,9% ja 11,7% kõrgem kui valge valgusega. Pärast 20-päevast rohelise valgusega töötlemist oli tomati POD aktiivsus madalaim, vaid 55,4% valge valgusega võrreldes. 4-tunnine sinise valguse lisamine võib oluliselt suurendada lahustuva valgu sisaldust, POD, SOD, APX ja CAT ensüümide aktiivsust kurgi lehtedes seemiku staadiumis. Lisaks väheneb SOD ja APX aktiivsus järk-järgult valguse pikenemisega. SOD ja APX aktiivsus sinise ja punase valguse käes väheneb aeglaselt, kuid on alati kõrgem kui valge valguse korral. Punase valgusega kiiritamine vähendas oluliselt tomatilehtede peroksidaasi ja IAA peroksidaasi aktiivsust ning baklažaanilehtede IAA peroksidaasi aktiivsust, kuid põhjustas baklažaanilehtede peroksidaasi aktiivsuse olulise suurenemise. Seega saab mõistliku LED-lisavalgustusstrateegia kasutuselevõtt tõhusalt edasi lükata aianduskultuuride vananemist ning parandada saagikust ja kvaliteeti.

LED-valgusvalemi ehitus ja rakendamine

Taimede kasvu ja arengut mõjutavad oluliselt valguse kvaliteet ja selle erinevad koostise suhted. Valgusvalem sisaldab peamiselt mitmeid elemente, nagu valguse kvaliteedi suhe, valguse intensiivsus ja valguse kestus. Kuna erinevatel taimedel on erinevad valgusenõuded ning erinevad kasvu- ja arengufaasid, on kultiveeritavate põllukultuuride jaoks vaja parimat valguse kvaliteedi, valguse intensiivsuse ja valguse lisamise aja kombinatsiooni.

 ◆Valgusspektri suhe

Võrreldes valge valguse ja ühe punase ja sinise valgusega on LED-punase ja sinise valguse kombinatsioonil kurgi- ja kapsaseemnete kasvu ja arengu seisukohast ulatuslik eelis.

Kui punase ja sinise valguse suhe on 8:2, suurenevad taime varre paksus, taime kõrgus, taime kuivkaal, värske kaal, tugev seemikuindeks jne märkimisväärselt ning see on kasulik ka kloroplasti maatriksi ja basaallamellide moodustumisele ning assimilatsiooni olulisusele.

Punase oa idude puhul on punase, rohelise ja sinise kvaliteedi kombinatsiooni kasutamine kasulik kuivaine kogunemisele ning roheline valgus võib soodustada punase oa idude kuivaine kogunemist. Kasv on kõige ilmsem, kui punase, rohelise ja sinise valguse suhe on 6:2:1. Punase oa idu seemiku köögivilja hüpokotüüli pikenemise efekt oli parim punase ja sinise valguse suhte 8:1 korral ning punase oa idu hüpokotüüli pikenemine oli ilmselgelt pärsitud punase ja sinise valguse suhte 6:3 korral, kuid lahustuva valgu sisaldus oli kõrgeim.

Kui luffa seemikute punase ja sinise valguse suhe on 8:1, on luffa seemikute tugev seemikuindeks ja lahustuva suhkru sisaldus kõrgeimad. Kui kasutati valguse kvaliteeti punase ja sinise valguse suhtega 6:3, oli luffa seemikute klorofüll a sisaldus, klorofüll a/b suhe ja lahustuva valgu sisaldus kõrgeimad.

Selleri puhul punase ja sinise valguse suhe 3:1 aitab tõhusalt suurendada selleri kõrgust, leherootsu pikkust, lehtede arvu, kuivaine kvaliteeti, vinnutatud vitamiinide sisaldust, lahustuva valgu sisaldust ja lahustuva suhkru sisaldust. Tomatikasvatuses soodustab sinise LED-valguse osakaalu suurendamine lükopeeni, vabade aminohapete ja flavonoidide moodustumist ning punase valguse osakaalu suurendamine tiitritavate hapete moodustumist. Kui punase ja sinise valguse suhe salatilehtedesse on 8:1, soodustab see karotenoidide akumuleerumist ning vähendab tõhusalt nitraadisisaldust ja suurendab vinnutatud vitamiinide sisaldust.

 ◆Valguse intensiivsus

Nõrga valguse käes kasvavad taimed on fotoinhibitsioonile vastuvõtlikumad kui tugeva valguse käes kasvavad taimed. Tomatiseemnete fotosünteesi netokiirus suureneb valguse intensiivsuse suurenemisega [50, 150, 200, 300, 450, 550 μmol/(m²·s)], näidates trendi algul suurenemise ja seejärel vähenemise vahel ning 300 μmol/(m²·s) juures maksimumi saavutamiseni. Salati taime kõrgus, lehtede pindala, veesisaldus ja VC-sisaldus suurenesid oluliselt 150 μmol/(m²·s) valgustugevuse all. 200 μmol/(m²·s) valgustugevuse all suurenesid oluliselt värske kaal, kogukaal ja vabade aminohapete sisaldus ning 300 μmol/(m²·s) valgustugevuse all vähenesid salati lehtede pindala, veesisaldus, klorofüll a, klorofüll a+b ja karotenoidid. Võrreldes pimedusega suurenes LED-kasvuvalguse intensiivsuse suurenemisega [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] mustade ubade idude klorofüll a, klorofüll b ja klorofüll a+b sisaldus märkimisväärselt. VC sisaldus on kõrgeim, 3 μmol/(m²·s), ning lahustuva valgu, lahustuva suhkru ja sahharoosi sisaldus on kõrgeim, 9 μmol/(m²·s). Samades temperatuuritingimustes lüheneb valguse intensiivsuse suurenemisega [(2~2,5)lx×103 lx, (4~4,5)lx×103 lx, (6~6,5)lx×103 lx] paprika seemikute idanemisaeg, lahustuva suhkru sisaldus suureneb, kuid klorofüll a ja karotenoidide sisaldus väheneb järk-järgult.

 ◆Valgusaeg

Valgusaja õige pikendamine võib teatud määral leevendada ebapiisava valgustugevuse poolt põhjustatud valgusstressi, aidata kaasa aianduskultuuride fotosünteesi saaduste akumuleerumisele ning saavutada saagikuse suurenemise ja kvaliteedi paranemise efekti. Idude vitsa- ehk soodasisaldus näitas valgusaja pikenemisega (0, 4, 8, 12, 16, 20 tundi päevas) järk-järgult suurenevat trendi, samas kui vabade aminohapete sisaldus, SOD ja CAT aktiivsus näitasid kõik langustrendi. Valgusaja pikenemisega (12, 15, 18 tundi) suurenes hiina kapsa taimede värske kaal märkimisväärselt. Hiina kapsa lehtede ja varte vitsa- ehk soodasisaldus oli kõrgeim vastavalt 15 ja 12 tunni pärast. Hiina kapsa lehtede lahustuva valgu sisaldus vähenes järk-järgult, kuid varte puhul oli see kõrgeim pärast 15 tundi. Hiina kapsa lehtede lahustuva suhkru sisaldus suurenes järk-järgult, samas kui varte puhul oli see kõrgeim 12 tunni pärast. Kui punase ja sinise valguse suhe on 1:2, siis 20-tunnine valgustöötlus vähendab rohelise lehe salati fenoolide ja flavonoidide suhtelist sisaldust võrreldes 12-tunnise valgusajaga, kuid kui punase ja sinise valguse suhe on 2:1, siis suurendas 20-tunnine valgustöötlus rohelise lehe salati fenoolide ja flavonoidide suhtelist sisaldust oluliselt.

Eelnevast on näha, et erinevatel valgusvalemitel on erinev mõju erinevate põllukultuuride fotosünteesile, fotomorfogeneesile ning süsiniku ja lämmastiku ainevahetusele. Parima valgusvalemi, valgusallika konfiguratsiooni ja intelligentsete juhtimisstrateegiate väljatöötamiseks tuleb lähtekohaks valida taimeliik ning teha asjakohaseid kohandusi vastavalt aianduskultuuride toorainevajadustele, tootmiseesmärkidele, tootmisteguritele jne, et saavutada valguskeskkonna intelligentne kontroll ning kvaliteetsete ja saagikate aianduskultuuride kasvatamine energiasäästlikes tingimustes.

Olemasolevad probleemid ja väljavaated

LED-kasvulampide oluline eelis on see, et need suudavad teha intelligentseid kombinatsioonide kohandusi vastavalt erinevate taimede fotosünteesi omaduste, morfoloogia, kvaliteedi ja saagikuse nõudlusspektrile. Erinevat tüüpi põllukultuuridel ja sama põllukultuuri erinevatel kasvuperioodidel on erinevad nõuded valguse kvaliteedile, valgustugevusele ja fotoperioodile. See nõuab valgusvalemite uuringute edasist arendamist ja täiustamist, et moodustada tohutu valgusvalemite andmebaas. Koos professionaalsete lampide uurimis- ja arendustegevusega saab LED-lisavalgustite maksimaalset väärtust põllumajanduslikes rakendustes realiseerida, et paremini säästa energiat, parandada tootmise efektiivsust ja saada majanduslikku kasu. LED-kasvulampide kasutamine aianduses on näidanud jõudsat elujõudu, kuid LED-valgustusseadmete hind on suhteliselt kõrge ja ühekordne investeering on suur. Erinevate põllukultuuride lisavalgustuse vajadused erinevates keskkonnatingimustes ei ole selged, lisavalguse spekter, kasvuvalguse ebamõistlik intensiivsus ja aeg põhjustavad paratamatult mitmesuguseid probleeme kasvuvalgustuse tööstuses.

Tehnoloogia arenedes ja täiustudes ning LED-kasvulampide tootmiskulude vähenemisega hakatakse LED-lisavalgustust aga üha enam kasutama rajatiste aianduses. Samal ajal võimaldab LED-lisavalgustustehnoloogia süsteemi arendamine ja edenemine ning uute energiaallikate kombineerimine rajatiste põllumajanduse, perepõllumajanduse, linnapõllumajanduse ja kosmosepõllumajanduse kiiret arengut, et rahuldada inimeste nõudlust aianduskultuuride järele erikeskkondades.