Почему вы должны включать УФ-А в светодиодные лампы для выращивания растений

Многие производители неправильно понимают ультрафиолетовый свет. Они думают, что это всегда будет вредить их растениям. Или они думают, что только УФ-В помогает улучшить лечебные свойства растений. Оба эти утверждения не соответствуют действительности. В этой статье мы хотели бы рассказать вам о четырех причинах, по которым вам следует растить с УФ-А. Но перед этим напомним, что такое УФ:

Что такое УФ?

УФ - это электромагнитное излучение, которое по энергии намного превосходит видимый свет, но меньше по энергии, чем рентгеновские лучи. Их диапазон составляет от 400 до 10 нм (что представляет собой большее разнообразие длин волн, чем видимый свет, от 400 до 700 нм). Для растений существует два актуальных типа УФ-излучения: УФ-А и УФ-В. УФ-А - это ультрафиолет с наименьшей энергией и колеблется от 400 до 315 нм. УФ-В имеет более высокую энергию, чем УФ-А, и колеблется от 315 до 280 нм. На уровне моря около экватора 6% солнечного излучения составляет УФ-излучение, 5,7% УФ-А и 0,3% УФ-В. В зависимости от широты, высоты и времени года растения получают от 10 до 100 раз больше УФ-А, чем УФ-В. Ультрафиолетовый свет более высокой энергии, такой как УФ-С, фильтруется нашей атмосферой и не достигает поверхности Земли. (И слава богу! УФ-С довольно опасно для живых организмов.)

Причина 1 для использования УФ-А: он может повысить урожайность растений

Воздействие ультрафиолетового света на растения - это очень хорошо изученная тема, исследования которой охватывают десятилетия. Почему так много исследований по этой теме? Теплицы в первую очередь. Сельское хозяйство в теплицах - это многомиллиардная отрасль, и большинство теплиц испытывают дефицит УФ-излучения, потому что наиболее распространенный материал, которым покрывают теплицы, блокирует УФ-излучение, например стекло или поликарбонат.

Большинство первоначальных исследований воздействия УФ-излучения сбивали с толку. В этих исследованиях использовались только части растений - хлоропласты или тилакоиды, а не целые листья или отслеживание роста растений с течением времени. Эти неполные исследования ошибочно дали УФ-излучению репутацию, которого оно не заслуживает, и недооценили изобретательность растений, которые стали хорошо адаптироваться к УФ-излучению. Ниже приведены примеры исследований, которые показывают сложную, многогранную и часто зависящую от вида реакцию на УФ-излучение.

Экспериментальные эффекты УФ-А, демонстрирующие усиление фотосинтеза и роста
Образец	Результат	Источник
Микрозелень базилика, свеклы и пак-чой	«Практически все дополнительные процедуры облучения УФ-А привели к увеличению площади листьев и увеличению веса».	Brazaitytė, A., et al. «Влияние дополнительного УФ-А излучения при твердотельном освещении на рост и фитохимический состав микрозелени». Международная агрофизика 29.1 (2015): 13-22.
Мятлик однолетний, Sorghum halepense и Nerium oleander	Ультрафиолетовое излучение УФ-А с длиной волны 340 нм увеличивало фотосинетез на 8-10% при ненасыщающей фоновой ФАР при 500 мкмоль м-2с-1.	Манта, Сайладжа В., Грегори А. Джонсон и Томас А. Дэй. «Данные по спектрам действия и флуоресценции, свидетельствующие о том, что УФ-индуцированная фиолетово-сине-зеленая флуоресценция усиливает фотосинтез листьев». Фотохимия и фотобиология 73.3 (2001): 249-256.
Pimelea ligustrina	Увеличение фотосинтеза на 12%	Тернбулл, Таррин Л., Александра М. Барлоу и Марк А. Адамс. «Фотосинтетические преимущества ультрафиолета-А для Pimelea ligustrina, древесного кустарника субальпийской Австралии». Oecologia 173.2 (2013): 375-385.
Листовой салат (Lactuca sativa var. Crispa)	Увеличенный размер листьев и сухой вес растения.	Чанг, Чун-Лян и Куанг-Пи Чанг. «Реакция роста листового салата на разных стадиях на светоизлучающие диоды с несколькими диапазонами длин волн». Scientia Horticulturae 179 (2014): 78-84.
Огурец (Cucumis sativus)	Было обнаружено, что растения огурца, выращенные под УФА-светом, обладают более высоким фотосинтетическим потенциалом и повышенной транскрипцией генов, необходимых для фиксации углерода, по сравнению с растениями, выращенными при красном, зеленом или желтом свете.	Ван Г., М. Гу, Дж. Цуй, К. Ши, Ю. Чжоу и Дж. Ю. 2009. Влияние качества света на ассимиляцию CO2, тушение флуоресценции хлорофилла, экспрессию генов цикла Кальвина и накопление углеводов у Cucumis sativus. J. Photochem. Photobiol., B 96: 30–37.

Причина 2 для использования УФ-А: он может повысить питательность ваших растений

Аналогично тому, как небольшое количество ультрафиолета может быть полезно для людей, поскольку оно помогает нам производить витамин D, растения также реагируют на низкие дозы ультрафиолета, производя антиоксидантные соединения, такие как флавоноиды и фенольные соединения (кстати, эти соединения придают фруктам и овощам их яркий фиолетовый, красный и синий цвета). К счастью для нас, так получилось, что многие из этих соединений являются мощными антиоксидантами и очень полезны для здоровья. Флавоноиды тесно связаны с увеличением продолжительности жизни, меньшим весом, более здоровым сердцем, снижением заболеваемости раком и предотвращением нейродегенеративных заболеваний. Другие фенольные соединения играют важную роль в профилактике и лечении рака.

Экспериментальное воздействие УФ-А на питательные соединения растений
Образец	Результат	Источник
Микрозелень базилика, свеклы и пак-чой	«Почти все дополнительные процедуры облучения УФ-А привели к… тенденции к увеличению активности DPPH по улавливанию свободных радикалов, общего количества фенолов, антоцианов и α-токоферола».	Brazaitytė, A., et al. «Влияние дополнительного УФ-А излучения при твердотельном освещении на рост и фитохимический состав микрозелени». Международная агрофизика 29.1 (2015): 13-22.
Мята перечная (Mentha piperita)	«… Увеличение площади листьев, общего количества фенолов и продуктивности терпеноидов при применении к растениям мяты перечной».	Maffei, M., et al. «Воздействие УФ-А на фотоморфогенез и состав эфирных масел Mentha piperita». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология 52.1 (1999): 105-110.

Причина 3 для использования УФ-А: он может увеличить вкус ваших растений / УФ-А может повысить уровень терпена

Те же самые упомянутые выше «солнцезащитные» соединения также являются источником большей части аромата растений.
Причина 4 для использования УФ-А: он может сделать ваши растения более устойчивыми к грибковым инфекциям

Воздействие ультрафиолета может увеличить толщину «кожи» или эпидермиса листа, тем самым повышая его устойчивость к грибковым инфекциям. (Victório, Cristiane Pimentel, et al. «Влияние дополнительного УФ-A на развитие, анатомию и продукцию метаболитов Phyllanthus tenellus, культивируемых in vitro». Фотохимия и фотобиология 87.3 (2011): 685-689.)

Как УФ-излучение увеличивает фотосинтез и рост?

Вы можете спросить: «Как УФ-А может увеличить рост растений, если они не очень фотосинтетически активны?» Магия УФ-А не в том, насколько он фотосинтетически активен (хотя в значительной степени он действует для большей части УФ-А спектра и хорошо поглощается хлорофиллом а и каротиноидами). Что наиболее важно, так это то, что он вызывает у ваших растений.

УФ говорит вашим растениям об изменении характера роста, химии и транспирации

Свет - это не просто энергия для растений; это тоже информация. У растений появились невероятные способы «видеть» то, что их окружает, чтобы они могли регулировать свой рост, чтобы оптимизировать захват энергии. Первое, что растения должны «видеть» - это другие растения. Если другое растение находится выше или сбоку от них, они могут регулировать количество, размер и распределение листьев; химия его листьев; и где должен произойти новый рост. Все это позволяет ему улавливать максимальное количество света, несмотря на этого конкурента.

Мы говорим не только о том, чтобы определить направление наиболее яркого света; это также касается определения того, какие длины волн света присутствуют и где. Когда свет проходит через растение или выходит из него, УФ, синий и красный свет сильно фильтруются, а зеленый и инфракрасный свет проходят сквозь лист. Таким образом, растение знает, что оно находится под прямым или ярким солнечным светом при высоком уровне УФ, синего и красного. Верно и обратное - если есть низкие уровни УФ / синего / красного и высокие уровни зеленого и инфракрасного, тогда растение будет думать, что оно затеняется. Самая распространенная реакция на растение, которое думает, что его затеняют, - это значительно удлинить стебли и вытянуть их. Если эта реакция имеет место и растение не блокируется (например, в помещении для выращивания с высокой зеленью и инфракрасным светом), это тратит впустую энергию и снижает урожайность.

УФ-А вместе с синим запускает ряд фоторецепторов (молекул, которые обнаруживают свет и посылают сигналы растению). В настоящее время идентифицированные включают критохром, фототропин, ZTL / FKF1 / LKP2 и, в меньшей степени, фитохром. Эти фоторецепторы вызывают ряд изменений, в том числе увеличение выработки хлорофилла, создание более крупных листьев, улавливающих больше света, и открытие устьиц на листьях, пропускающих больше углекислого газа.

Экспериментальное влияние УФ-А на рост растений
Образец	Результат	Источник
Микрозелень базилика, свеклы и пак-чой	«Практически все дополнительные процедуры облучения УФ-А привели к увеличению площади листьев и увеличению веса».	Brazaitytė, A., et al. «Влияние дополнительного УФ-А излучения при твердотельном освещении на рост и фитохимический состав микрозелени». Международная агрофизика 29.1 (2015): 13-22.
Однолетние саженцы древесных средиземноморских видов (P. lentiscus, D. gnidium и P. angustifolia, R. sempervirens, L. nobilis и I. aquifolium)	УФ-А увеличивает массу корней в условиях засухи.	М. Бернал, Л. Льоренс, Дж. Бадоса, Д. Вердагер, Взаимодействие УФ-излучения и доступности воды на сеянцы шести древесных средиземноморских видов, Physiol. Завод. 147 (2013) 234–247.
Соевые бобы	УФ-А вызывает большее разветвление, меньшее растяжение.	Чжан, Линсяо и др. «Исключение солнечного ультрафиолетового излучения увеличивает длину междоузлий сои и высоту растений». Сельскохозяйственная и лесная метеорология 184 (2014): 170-178.
Арабидопсис	УФ-А вызвал значительно более крупные листья.	Бисвас, Дилип К. и Марсель А.К. Янсен. «Естественные различия в защите от УФ-B среди образцов Arabidopsis thaliana». Emirates Journal of Food and Agriculture 24.6 (2012): 621.
Листовой салат (Lactuca sativa var. Crispa)	Увеличенный размер листьев и сухой вес растения.	Чанг, Чун-Лян и Куанг-Пи Чанг. «Реакция роста листового салата на разных стадиях на светоизлучающие диоды с несколькими диапазонами длин волн». Scientia Horticulturae 179 (2014): 78-84.
Мята перечная (Mentha piperita)	Увеличьте площадь листьев.	Maffei, M., et al. «Воздействие УФ-А на фотоморфогенез и состав эфирных масел Mentha piperita». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология 52.1 (1999): 105-110.

УФ заставляет ваши растения светиться (не шутка)

УФ может заставить ваши растения светиться, и именно это свечение может повысить эффективность фотосинтеза. Так же, как под черным светом (который, конечно, излучает УФ) фенольные соединения в листьях флуоресцируют (хотя и незаметно для человеческого глаза). Этот сине-зеленый излучаемый свет впоследствии запускает фотосинтез в другом месте листа. Как это круто!? (Манта, Сайладжа В., Грегори А. Джонсон и Томас А. Дэй. «Данные спектров действия и флуоресценции, свидетельствующие о том, что УФ-индуцированная фиолетово-сине-зеленая флуоресценция усиливает фотосинтез листьев». Фотохимия и фотобиология 73.3 (2001): 249 -256.)