식물은 튜브 조명으로 광합성을 할 수 있습니까?
식물은 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 광합성의 근본적인 과정을 통해 자신의 발달을 유지하고 지구의 생태에 기여할 수 있습니다. 튜브 조명은 인공 광원의 전형적인 유형이며 실내 정원사와 원예사가 대답해야 할 가장 중요한 질문 중 하나는 이 필수 프로세스를 성공적으로 지원할 수 있는지 여부입니다. 이 문제에 대한 해결책을 찾기 위해서는 광합성의 과학, 튜브라이트의 특성, 그리고 이러한 것들을 식물재배 분야에 적용할 수 있는 방법을 연구해야 합니다.
식물 세포에서 발견되는 주요 색소인 엽록소는 빛의 흡수를 포함하는 광합성의 필수 과정을 담당합니다. 최대 흡수는 가장 풍부하게 발견되는 두 가지 형태의 엽록소인 엽록소 a와 엽록소 b의 빛 스펙트럼의 파란색(400~500nm)과 빨간색(600~700nm) 영역에서 발생합니다. 광-의존 과정은 이러한 파장에 의해 구동되며, 이로 인해 물이 분해되고 이산화탄소를 포도당으로 전환하는 데 필요한 에너지 운반체인 아데노신 삼인산(ATP)과 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산염(NADPH)이 생성됩니다. 녹색광(500~600 nm)이 주로 반사되어 식물에 녹색 색상을 부여한다는 사실에도 불구하고 일부 종에서는 기공 기능과 잎의 증식에 영향을 미칠 수 있습니다.
전체 파장 범위는 자연 햇빛에 의해 제공됩니다. 그러나 실내 공간에는 충분한 양의 햇빛이 들어오지 않는 경우가 있어 인공 조명을 사용해야 합니다. 튜브 조명으로 알려진 일종의 형광 조명은 수은 증기를 자극하여 자외선(UV) 빛을 방출하는 기능을 합니다. 이 빛은 이후 튜브 램프 내부에 있는 형광체 코팅에 의해 가시광선으로 변환됩니다. 빛의 스펙트럼 출력은 형광체의 종류에 따라 결정되며, 이는 식물의 발달에 영향을 미치는 변동을 초래합니다.
냉백색 형광등에서 방출되는 빛의 대부분은 파란색과 녹색 스펙트럼에 속하며 색온도 범위는 4100K~6500K입니다. 일반 조명을 제공할 목적으로 가정 및 상업 환경에서 광범위하게 적용됩니다. 청색 파장은 잎의 발달을 촉진하고 식물의 치밀한 구조를 유지하므로 영양생장에 유리한 반면, 식물이 잘 흡수하지 못하는 다량의 녹색광은 광합성 능력을 방해합니다. 이 관은 뱀 식물이나 포토스와 같이 낮은 빛을 필요로 하는 식물에 적합하지만 더 빨리 자라는 종을 지원하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
더 많은 빨간색과 노란색 파장을 생성하는 형광등을 온백색 형광등이라고 합니다. 색온도 범위는 2700K에서 3000K입니다. 개화 및 결실에서 적색광이 수행하는 가장 중요한 역할 중 하나는 광합성 중에 발생하는 빛{4}}독립 과정에 필수적이라는 것입니다. 반면에 감소된 청색광 출력은 식물 단계에서 잎의 성장을 방해하여 묘목이나 잎이 많은 녹색 채소에 적합하지 않게 만들 수 있습니다. 성숙기에 도달한 개화 식물과 같이 번식 단계에 있는 식물에 더 유리합니다.
풀{4}}스펙트럼 형광등의 파란색(400~500nm) 및 빨간색(600~700nm) 파장은 더 적은 양의 녹색 및 기타 스펙트럼과 균형을 이룹니다. 이 배열은 환경에 존재하는 자연 햇빛을 시뮬레이션하도록 설계되었습니다. 이러한 조명의 연색성 지수(CRI)는 85보다 높은 경우가 많으므로 식물 발달의 모든 단계에 적합한 포괄적인 광원이 됩니다.- HortScience에 발표된 연구와 같은 연구에서는 전체{10}스펙트럼 튜브에서 재배되는 허브의 바이오매스와 엽록소 함량이 햇빛에서 재배되는 허브와 동일하다는 사실이 입증되어 이러한 방법의 유용성이 검증되었습니다.
기존 튜브와 비교할 때 고{0}}출력(HO) 및 초고{1}}출력(VHO) 튜브는 더 높은 광도(광합성 광자속 밀도(PPFD)로 측정)를 제공합니다. 12인치 거리에서 H2O 튜브는 400~600μmol/m2/s의 PPFD 값을 달성할 수 있어 토마토와 같은 중간광 식물에 적합합니다.{7}} 방전 역률(PPFD)이 최대 800μmol/m2/s인 VHO 튜브는 높은 광종을 수용하도록 설계되었습니다.{11}} 그러나 전문적인 안정기가 필요하고 더 많은 열을 발생시키므로 환기가 필요합니다.
대부분의 식물은 100~2000μmol/m2/s의 광자속 밀도(PPFD)를 요구하므로 빛의 강도가 가장 중요합니다. 12~18인치 거리에서 표준 튜브는 50~300 μmol/m²/s를 전달할 수 있는데, 이는 양상추나 파슬리와 같은 저광도 식물에 충분한-수준입니다. 이 스펙트럼을 확장하여 H2O 튜브는 적당한 요구 사항을 가진 플랜트에 도움을 제공합니다. 빛의 강도는 거리를 두 배로 늘리면 강도가 4분의 1이 된다는 역제곱 법칙에 비례하기 때문에 흡수를 최적화하는 최적의 방법은 식물 위 6~12인치 사이에 튜브를 배치하는 것입니다.
빛의 시간광주기라고도 알려진 노출도 마찬가지로 중요합니다. 대부분의 식물은 하루 12~16시간 빛이면 충분하지만, 호흡을 위해서는 어둠이 필요합니다. 불규칙한 조명 패턴으로 인해 발생할 수 있는 스트레스를 최소화하기 위해 타이머로 쉽게 조절할 수 있는 튜브 조명은 안정적인 주기를 제공합니다.
효과적이더라도 튜브 조명에는 몇 가지 단점이 있습니다. LED는 더 많은 전기를 빛으로 변환하고 목표 파장을 방출하여 폐기물을 줄일 수 있는 LED에 비해 에너지 효율이 낮습니다. 또한 LED는 수명이 길고(튜브의 경우 10,000~20,000시간에 비해 50,000시간 이상) 발열이 적어 냉각 비용이 저렴합니다. 금속 할로겐화물(MH)과 고압 나트륨(HPS)을 포함하는 고강도 방전(HID) 램프는 대규모 작업에 적합한 역률(PPFD)이 더 높습니다.- 그럼에도 불구하고 더 많은 양의 에너지가 필요하고 상당한 양의 열을 생성합니다.
그럼에도 불구하고 튜브 조명은 합리적인 초기 비용, 간단한 설치 및 광범위한 가용성으로 인해 소규모 정원 가꾸기에 계속해서 널리 사용되고 있습니다. 이 제품은 빛이 덜 필요한 묘목, 작은 녹색 식물, 잎이 많은 작물의 성장에 탁월한 성능을 발휘합니다. 예를 들어 University of California Cooperative Extension에서 실시한 연구 결과에 따르면 풀{2}}스펙트럼 튜브에서 재배한 시금치는 외부에서 재배한 시금치보다 성장률이 90% 더 높습니다.
결론적으로,튜브 조명충분한 청색 및 적색 파장, 허용 가능한 강도 및 공정에 필요한 적합한 광주기를 제공하는 경우 광합성을 촉진할 가능성이 있습니다. 최적의 전체-스펙트럼 튜브는 대부분의 식물의 스펙트럼 요구 사항을 충족하는 튜브입니다. 비록 기술적으로 그렇게 정교하지는 않지만LED또는 HID는 실내 정원사에게 실용적이고 경제적인 솔루션을 제공합니다. 그들은 적절한 조건이 충족되면 인공 튜브 조명 아래에서 식물이 번성할 수 있음을 보여줍니다.
추가 정보:https://www.benweilight.com/lighting-튜브-전구/100w-200w-300w-식물-led-tube-light.html
