A vertikális gazdálkodási környezet megvilágításának különböző hatásairól szóló kutatások egyre nagyobb figyelmet kapnak az ilyen jellegű gazdaságok aktuális elterjedése miatt. Dr. Ki-Ho Son, a Kertészettudományi Tanszék munkatársa és Dr. Kye Man Cho, az Élelmiszer-tudományi Tanszék munkatársa, valamint a dél-koreai Gyeongsang Nemzeti Egyetem kutatócsoportja által kiadott tanulmány a különböző kertészetek fényforrásainak a növények általános növekedésére gyakorolt hatását vizsgálja.
Dr. Son, a kertészettudomány egyik vezető kutatója így jellemezte a kísérlet hátterét a hortidaily.com weboldalnak:
A CEA egyik legjobb megoldása, a vertikális termesztés lehetővé teszi a beltéri környezeti tényezők, köztük a hőmérséklet, a páratartalom, a CO2-koncentráció és a világítás tökéletes szabályozását és ellenőrzését. Továbbá csökkenti a gazdálkodás szezonális és éghajlati korlátait, így lehetővé teszi a kiváló minőségű élelmiszerek tömeges előállítását. Mivel a vertikális farmok környezetének teljes megvilágítása mesterséges lámpáktól függ, az innovatív világítástechnológia elengedhetetlen a sikeres vertikális gazdálkodáshoz.
A továbbiakban elmondta, hogy a kertészetekben használt világításon van még mit javítani a hőleadás és az élettartam tekintetében.
Éppen ezért az innovatív vertikális gazdaságokban mostanában főként LED-es világítást használnak. Különösen a kék, vörös és zöld hullámhosszak kombinációjából álló teljes spektrumú LED kezd egyre népszerűbbé válni, szemben a hagyományos, csak kéket és vöröset tartalmazó szűk spektrumú LED világítással. Ezt a kutatást annak érdekében végeztük el, hogy megtaláljuk a legmegfelelőbb fényspektrumot ahhoz, hogy sikeres vertikális farmokat működtessünk
– magyarázta.
Az ideális termesztési spektrum meghatározása
A Gyeongsang Nemzeti Egyetem kísérletsorozatot végzett a különböző fényviszonyok növénynövekedésre és a másodlagos anyagcseretermékekre gyakorolt hatásáról két salátafajta, nevezetesen a fejes és a római saláta esetében. A salátákat négy héten keresztül termesztették LED-es világítással felszerelt rendszerrel. A többi körülmény változatlanul hagyása mellett különböző típusú LED-fényforrásokat alkalmaztak, a keskeny spektrumú LED-et, a kék és vörös fény kombinációját, valamint három különböző típusú fehér alapú, teljes spektrumú LED-et. A teljes spektrumú LED-ek esetében mind a hagyományos 450 nm-es csúcs hullámhosszt, mind a 437 nm-es csúcs hullámhosszt használták. Megvizsgálták a teljes növekedés ütemét, és elemezték a tápanyag-összetevőket, hogy megfigyeljék a növény általános minőségét.
Az első kísérlet során, amelyet négy héten keresztül azonos mennyiségű áram felhasználása mellett végeztek, megfigyelték, hogy a 437 nm-es csúcs hullámhosszú, fehér alapú LED-ek alatt termesztett növények jelentős különbségeket mutattak a növények növekedése és minősége tekintetében. A növények hajtásának frissen mért tömege 1,7-szer nagyobb volt, a levélfelület pedig 80%-kal nagyobb, mint a keskeny spektrumú LED-es világítással termesztett növényeké. A vizsgálat megerősítette, hogy a fehér spektrumú LED-ek zöld hullámhossza mélyebben hatolt be a levelekbe, mint a keskeny spektrumú LED-eké.
A második kísérletben, az azonos, 150 μmol/m²-s PPFD-vel besugárzott fénykezelések során a 437 nm-es csúcs hullámhosszú, fehér alapú LED-ek alatt termesztett fejes saláta hajtás friss tömege 1,2-szer nagyobb volt. Dr. Cho, aki számos sikeres élelmiszer-tudományi projektet vezetett, a fajták egyedi fenolsav- és flavanol-tartalmát is elemezte. Az eredmények azt mutatták, hogy nemcsak a keskeny spektrumú LED, hanem a fehér spektrumú LED 437 nm-es csúcsértéke is érezhetően megnövekedett fitonutriens-tartalmat biztosított. A 437 nm-es csúcsú fehér spektrumú LED alatt termesztett növények 3007,69㎍/növény flavanolt, egy antioxidáns hatású fitonutriens hatóanyagot tartalmaztak. Ez 17%-kal magasabb, mint a keskeny spektrumú LED-ek alatt, és 49%-kal magasabb, mint a hagyományos, 450 nm-es hullámhosszú fehér spektrumú LED-ek alatt mért értékek. A fenol- és flavonoidtartalom LED-ek alatti vizsgálatával kapcsolatban több neves kutató egyetértett abban, hogy a rövidebb kék hullámhosszú fény hatékonyan elősegítheti a fenolsavak és flavonoidok felhalmozódását, amelyek főként a 430 nm hullámhosszú fényben nyelődnek el.
A fenol- és flavonoidtartalomról szóló tanulmányaikban több kutató is egyetértett abban, hogy a rövidebb kék hullámhosszú fény hatékonyan elősegítheti a fenolsavak és flavonoidok felhalmozódását, amelyek főként a 430 nm körüli hullámhosszú fényben nyelődnek el.
Mindkét kísérletből azt a következtetést vonták le, hogy a fehér spektrumú LED 437 nm-es fénycsúcsa eredményezte a legmagasabb LUE (fényfelhasználási hatékonyság, a termelt gyümölcsök aránya a PPFD-hez képest) és EUE (energiafelhasználási hatékonyság, a termelt gyümölcsök aránya az energiafogyasztáshoz képest) értéket a négy fénykezelési módszer közül.
A vertikális gazdálkodás új szintre emelése
Dr. Son a publikációjában kifejtette:
A kutatás eredményei azt mutatják, hogy a 437 nm-es csúcs hullámhosszú fehér LED-fényeknek ez a speciális spektruma kedvezően használható saláta és más leveles zöldségek termesztésére a vertikális gazdálkodásban, egész éves termelés céljából. Ezen túlmenően az eredmények új, kifejezetten erre a célra tervezett spektrummal rendelkező kertészeti LED-fényforrások kifejlesztésére ösztönöznek a fejlettebb, jobb minőségű termesztés érdekében.
A kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a 437 nm-es csúcsspektrummal rendelkező LED-világítás lehetővé teszi a jobb minőségű növénytermesztést ugyanolyan mennyiségű áram felhasználása mellett, ami a vertikális gazdálkodást egy fejlettebb lévő szintre emeli. Ezzel a kifejezetten erre a célra tervezett 437 nm-es hullámhosszal a vertikális gazdálkodás LED-es világítása úgy fog fejlődni, hogy végső soron mindenki számára előnyös legyen. A termesztők a termelékenység növelése mellett csökkenthetik a költségeket, a fogyasztók pedig frissebb és táplálóbb élelmiszerek haszonélvezői lehetnek.
