Goleuadau Artiffisial Mewn Amaethyddiaeth
Mae wedi bod yn hysbys ers amser maith na all planhigion dyfu heb olau; serch hynny, dim ond yn y can mlynedd diwethaf, diolch i ddatblygiadau mewn gwyddoniaeth a thechnoleg, y darganfuwyd yn llawn yr union effaith y mae golau yn ei chael ar blanhigion.
Mae'r defnydd o oleuadau artiffisial mewn amaethyddiaeth wedi'i anelu at ddarparu ffynhonnell golau sy'n cyfateb i'r golau a ddarperir gan yr haul. Oherwydd datblygiadau mewn technoleg, mae goleuadau LED wedi dod i'r amlwg fel yr opsiwn gorau ar gyfer goleuadau garddwriaeth, yn enwedig y rhai y gall eu sbectra gael eu teilwra'n benodol i anghenion y planhigyn. O'u cymharu ag opsiynau goleuo mwy confensiynol, megis sodiwm pwysedd uchel (HPS) a fflwroleuadau, mae goleuadau sy'n cyflogi LEDs yn darparu buddion sylweddol o ran eu heffaith ar yr amgylchedd a'u heffeithlonrwydd cynhyrchu.
Ysgrifennwyd adroddiad ar y defnydd o oleuadau artiffisial mewn amaethyddiaeth gan Valoya a'i gyd-ysgrifennu gan ymchwilwyr o Brifysgol Almeria a Buresinnova. Cyhoeddwyd yr adroddiad ym mis Ionawr 2018. Mae’r ymchwil yn cyflwyno profion sy’n defnyddio sbectra a mathau amrywiol o olau er mwyn pennu’r effaith y gall pob math o olau ei chael ar blanhigion yn dibynnu ar yr amgylchiadau y cânt eu tyfu oddi tanynt. Mae'r canlynol yn pyt o'r astudiaeth y gallwch ei darllen.
1. Golau a'r cyfathrebu rhwng planhigion
Mae tonnau electromagnetig yn gyfrifol am drosglwyddo egni trwy'r atmosffer. Mae enghreifftiau o donnau electromagnetig yn cynnwys microdonnau, tonnau radio neu deledu, pelydrau-X, pelydrau uwchfioled, neu olau gweladwy. Gellir gwahaniaethu tonnau electromagnetig oddi wrth ei gilydd gan eu hamleddau a'u tonfeddi amrywiol. Mae'r sbectrwm electromagnetig yn cynnwys ystod eang o amleddau a thonfeddi, y mae rhai ohonynt yn cael eu hadnabod yn well nag eraill (er enghraifft, microdonnau, tonnau radio, golau gweladwy, ac ati).
Mae gan ymbelydredd electromagnetig natur ddeuol; tra ei fod yn symud trwy'r gofod fel tonnau, mae hefyd yn cyfnewid egni ar ffurf gronynnau (ffotonau). Ym 1905, Albert Einstein oedd y person cyntaf i ddadlau bod golau yn meddu ar nodweddion gronynnau a thonnau ar yr un pryd. Ffotonau yw enwau'r gronynnau sydd wedi'u cynnwys mewn pelydryn o olau. Mae ffotonau y mae eu tonfeddi yn cyfateb i bellteroedd hirach (amleddau is) yn cario llai o egni na ffotonau y mae eu tonfeddi yn cyfateb i bellteroedd byrrach.
Mae'r llygad dynol yn gallu canfod golau â thonfeddi rhwng 400 a 700 nanometr (nm), sy'n cyfateb yn fras i'r gyfran o'r sbectrwm electromagnetig a ddefnyddir gan blanhigion yn ystod y broses ffotosynthesis. Felly, cyfeirir at olau â thonfedd rhwng 400 a 700 nm fel ymbelydredd gweithredol ffotosynthetig (neu PAR yn syml). Mae sbectrwm y tonfeddi sydd i'w gweld yng ngolau'r haul yn barhaus, gan ymestyn ymhell y tu hwnt i'r ystod weledol. Mae'r llygad dynol yn gyfrifol am drosi tonfeddi amrywiol yn liwiau, sydd wedyn yn cael eu prosesu yn yr ymennydd dynol. Mae'r lliw glas yn cael ei gynhyrchu gan olau gyda thonfedd sy'n agosach at 400 nm, tra bod y lliw coch yn cael ei gynhyrchu gan olau gyda thonfedd sy'n agosach at 600 nm. Yr amrediad tonfedd melyn-wyrdd yw'r un y mae'r llygad dynol yn ymateb iddo yn fwyaf sensitif.
2. Pigmentau, ffotodderbynyddion, a'r broses gemegol o ffotosynthesis mewn planhigion
Mewn bron yr un ystod â'r llygad dynol, mae'r sbectrwm golau yn cael ei amsugno gan blanhigion; fodd bynnag, yn wahanol i bobl, mae planhigion yn gallu cymryd golau coch a glas yn well.
Mae cloroffyl yn un o'r cemegau sylfaenol sy'n galluogi planhigion i amsugno golau a defnyddio'r egni y mae'n ei ddarparu i droi dŵr a charbon deuocsid yn ocsigen a moleciwlau organig cymhleth eraill. Gelwir y broses hon yn ffotosynthesis. Pigment planhigyn yw cloroffyl sydd i'w gael mewn cloroplastau mewngellol. Mae moleciwlau cloroffyl yn wyrdd eu lliw, a nhw mewn gwirionedd yw achos y lliw gwyrdd a geir mewn coesynnau a dail. Mae dwy ffurf gynradd o gloroffyl y gellir eu canfod mewn planhigion uwch. Cloroffyl a a chloroffyl b yw'r rhain, ac mae eu cromliniau amsugno golau yn wahanol i'w gilydd mewn ffordd fach iawn. Oherwydd y gwahaniaeth cymharol fach hwn, maent yn gallu dal gwahanol donfeddi, a thrwy hynny ddal cyfran fwy o sbectrwm golau'r haul. O ganlyniad i allu cloroffylau i amsugno golau coch a glas yn bennaf tra'n adlewyrchu tonfeddi gwyrdd, mae planhigion yn ymddangos yn wyrdd i'n llygaid.
Fodd bynnag, nid cloroffyl yw'r unig bigment a geir mewn planhigion; mae pigmentau affeithiwr fel y'u gelwir (fel carotenoidau a xanthophylls, ymhlith eraill) a sylweddau ffenolig (fel flavonoidau, anthocyaninau, flavones a flavonoidau) yn amsugno tonfeddi heblaw coch a glas yn unig. Melyn, coch, a fioled yw'r lliwiau sy'n ffurfio'r pigmentau affeithiwr. Yn ogystal â denu adar a phryfed, mae defnyddio'r arlliwiau hyn yn helpu i amddiffyn meinweoedd rhag effeithiau niweidiol straenwyr allanol arbelydru golau dwys.
Math arall o ronyn yw ffotoreceptors sy'n gallu amsugno golau. Cyfeirir at y tri dosbarth cynradd o ffotoreceptors fel ffytocromau, ffototropinau, a cryptocromes. Yn ogystal, mae'r ffotoreceptor UVR8 yn ffotoreceptor arbenigol sy'n ymateb i olau uwchfioled yn unig. Mae pob math o ffotoreceptor yn sensitif i ystod tonfedd benodol o olau ac mae'n gyfrifol am adwaith ffisiolegol penodol mewn planhigion. Mae’r ymatebion hyn fel a ganlyn:
Mae ffototropinau yn cael effaith ar safle ffisegol y cloroplastau ac agoriad y stomata. Maent yn gallu amsugno golau glas.
Mae cloc mewnol planhigion yn cael ei reoli gan cryptochromau, sy'n monitro eu hamgylchedd ar gyfer signalau sy'n gysylltiedig â golau. Yn ogystal â hyn, maent yn gysylltiedig ag ymatebion morffolegol, megis atal ehangiad coesyn, ehangu cotyledonau, datblygiad anthocyaninau, a blodeuo ffotogyfnodol. Mae tonfeddi UVA (uwchfioled), glas a golau gwyrdd yn cael eu cymryd i mewn gan gryptochromau.
Mae blodeuo yn cael ei sbarduno gan ffytocromau, sydd hefyd yn gyfrifol am ffurfio hadau. Mae elongation coesyn, ehangu dail, a'r "syndrom osgoi cysgod" i gyd yn cael eu rheoli gan ffytocromau mewn planhigion. Mae cymhareb y golau coch a phell-goch sy'n bresennol yn yr amgylchedd yn cael effaith ar gyflwr ffotosefydlog y moleciwl ffytocrom, sydd yn ei dro yn cyfryngu'r adweithiau sy'n cael eu rheoleiddio gan ffytocromau.
Mae blodeuo, datblygiad hadau, a swyddogaethau eraill megis egino, amseriad blodeuo, a siâp planhigion i gyd yn weithgareddau sy'n dibynnu ar olau. Dim ond un o'r prosesau hyn yw ffotosynthesis, y broses sy'n cyflenwi'r egni ar gyfer ffurfio biomas. Mae'r ymddygiadau hyn wedi'u cysylltu'n gywrain ag ansawdd y golau y mae'r planhigyn yn ei dderbyn o'i amgylchoedd, a dyna sut mae'r planhigyn yn dehongli signalau o'i amgylchoedd. Mae'r ymatebion hyn yn cael eu cyfryngu gan donfeddi sydd y tu mewn a'r tu allan i ranbarth PAR, gan gynnwys arbelydru UV a choch pell.
Am ragor o wybodaeth, rhowch sylw igwefan swyddogol benwei!
