Trenger risplanter vokselys? Hvilket lysspekter er mest effektivt?
Ris er en av de viktigste matvekstene i mitt land, og den stabile produksjonen er avgjørende for nasjonal matsikkerhet. For tiden truer akselererende globale klimaendringer og hyppige ekstremværhendelser risproduksjonen alvorlig. For å møte denne utfordringen er det viktig å akselerere risforedlingsprosessen og dyrke flere høy-kvalitet, høy-utbytte og multi-resistente nye varianter for å møte behovene til fremtidig befolkningsvekst. Landbruksteknologi med kontrollert miljø, preget av presis lys- og temperaturkontroll, gir en ny vei for avling. LED-lyskilder, på grunn av deres justerbare spektrum, energieffektivitet og andre egenskaper, viser stort brukspotensial i plantefabrikker. Å bruke LED-miljøer med kunstig lys for risforedling kan effektivt unngå usikkerheten i det naturlige klimaet, og muliggjøre kontinuerlig-dyrking året rundt og flere generasjoner avl per år, og dermed forkorte avlssyklusen betydelig og forbedre genetisk gevinst og avlseffektivitet.
Kjernespørsmålene er: Er det nødvendig med ekstra belysning under naturlig sollys? Hvilket lysspekter er best egnet?
Lyskvalitet er en viktig miljøfaktor som regulerer plantevekst og utvikling. Ulike lyskvalitetsforhold kan ha en direkte innvirkning på avlingsmorfogenese og fysiologisk metabolisme, og oppmuntre til både vegetativ og reproduktiv vekst. Hos prydplanter har studier vist at blått LED-lys er mest gunstig for veksten av taro-planter og antocyaninakkumulering, mens et rødt-blått-hvitt-grønt komposittlys (1:1:1:1) kan øke bladarealet og bladantocyanininnholdet betydelig. I Dendrobium-vevskultur kan spesifikke kombinasjoner av rødt-blått-grønt lys effektivt fremme spredningen og forankringen av klonale frøplanter og øke andelen primærfrøplanter. Forskning på Anthurium-vevskultur bekrefter at etterspørselen etter lyskvalitet er stadium-spesifikk: rødt lys er best egnet for kallusinduksjon, et rødt-blått forhold på 3:1 er gunstig for spredningskultur, og et rødt-blått forhold på 4:1 er mer egnet for knoppdifferensiering og frøplantevekst. I graminøse avlinger er lyskvalitetseffekten også betydelig. Blått lys kan fremme byggrotutvikling og biomasseakkumulering, mens et rødt-blått kombinasjonslys kan balansere biomasseøkning og balansert plantevekst.
I risfrøplanter kan rødt lys fremme bladekspansjon og tørrstoffakkumulering, mens blått lys bidrar til å øke stilkbasebredden og frøplantekraftindeksen. Sammenlignet med naturlig sollys, viste LED-lysspekterforholdene i plantefabrikken betydelige vekstfremmende-effekter i både det grunnleggende ernæringsstadiet og det fotoperioden-sensitive stadiet av ris. Signifikante forskjeller eksisterte mellom ulike behandlinger av lysspekterforhold. Høye røde lysforhold, mens de fremmer plantehøyde og bladlengde, økte også risikoen for losji; høye blått lys-forhold hemmet betydelig vegetativ vekst som plantehøyde og jording. Videre identifiserte studien den lysspektrumbehandlingskombinasjonen som resulterte i størst reduksjon i vekstperioden. Hovedkomponentanalyse indikerte imidlertid at denne kombinasjonen oppnådde den høyeste totale avkastningsskåren i både japonica- og indica-risvarianter, samtidig som hele vekstperioden for ris ble forkortet og samtidig oppnådd synergistisk avkastningsforbedring. Lysspektrumforholdet kan tjene som en generell lysmiljøløsning for rask risforedling i LED-plantefabrikker ved å vurdere faktorer som variasjonsanvendbarhet, vekstperiode, frøutbytte og energiforbruksnivåer.
