كشف الباحثون عن إمكانات التمثيل الضوئي في الجانب السفلي للأوراق: صافي التمثيل الضوئي يزداد بنسبة 32%، ويرتفع العائد إلى 2.8 ضعف، مع توفير 30% من استهلاك الكهرباء.

نشر فريق معدات البستنة الذكية في معهد الزراعة الحضرية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية، على موقع Environmental and Experimental Botany الإلكتروني، ورقة بحثية بعنوان: «إضاءة الجانب السفلي من الأوراق: استراتيجية لتعزيز عملية التمثيل الضوئي والعائد في الفراولة (Fragaria × ananassa)». كشفت هذه الدراسة عن إمكانات التمثيل الضوئي القابلة للتفعيل على الجانب السفلي من الأوراق، وطرحت استراتيجية جديدة عالية الكفاءة لإضاءة LED تهدف إلى رفع كفاءة استخدام الطاقة الضوئية وتحسين العوائد الإنتاجية للمحاصيل في البيئات المحمية، مما يوفّر أساسًا نظريًا جديدًا ومسارًا تقنيًا لضبط البيئة الضوئية بدقة في أنظمة الإضاءة الإضافية داخل البيوت المحمية ومصانع النباتات التي تعتمد على LED.

خلفية البحث

في مجال الزراعة المحمية، تعتمد مصانع النباتات التي تستخدم الإضاءة الاصطناعية بشكل أساسي على مصادر ضوء LED لإنجاز عمليات زراعة المحاصيل. وتقتصر استراتيجيات الإضاءة الشائعة حاليًا على تصميمها لمواجهة الضوء الساقط على الجانب الأمامي للأوراق، ما يؤدي إلى إغفال إمكانات التمثيل الضوئي على الجانب السفلي، وبالتالي عدم الاستفادة الفعّالة منها على المدى الطويل. وفي ظل تأثيرات متداخلة مثل نمط الزراعة عالي الكثافة وظلّ المظلة النباتية، تبقى الأوراق السفلية والجانب السفلي من الأوراق في حالة إضاءة ضعيفة بشكل عام، الأمر الذي يحدّ بشكل كبير من كفاءة استهلاك الطاقة الضوئية لدى المجموعات النباتية، كما يشكّل عقبة رئيسية تحول دون تحقيق مزيد من الزيادات في الغلة.

الشكل: تأثير اتجاهات الإضاءة وشدة الضوء المختلفة على أداء التمثيل الضوئي للأوراق وغلة النباتات

محتوى البحث

لدراسة شاملة لتأثير الإضاءة الإضافية على الجانب السفلي من الأوراق على قدرة الفراولة على التمثيل الضوئي.

الاستنتاجات والأهمية

مقارنةً بمجموعة المقارنة التي لم تتلقَّ أي إضاءة إضافية، يمكن زيادة معدل التمثيل الضوئي الصافي للأوراق بنسبة 32%، كما ترتفع غلة الفراولة بنحو 2.8 مرة؛ وفي الوقت نفسه، تزداد بشكل ملحوظ نسبة السكريات القابلة للذوبان والبروتينات القابلة للذوبان داخل الثمار، ويمكن أيضًا تبكير فترة نضج الثمار بما يتراوح بين 5 إلى 7 أيام.

ما يؤدي إلى خفض استهلاك تدفق الفوتونات بنسبة 30%، وتحقيق كفاءة أعلى في استخدام الطاقة الضوئية، مع ميزة واضحة في توفير الطاقة.

مخترقة بذلك التقليد السائد المتمثل في توجيه الإضاءة فقط إلى الجانب الأمامي للأوراق، وهو ما يفتح آفاقًا جديدة ليس فقط لتطبيقات الإضاءة الإضافية في الزراعة المحمية ومصانع النباتات التي تعتمد على LED، بل يحمل أيضًا قيمة عملية كبيرة لرفع كفاءة استخدام الطاقة الضوئية في أنظمة إنتاج النباتات التي تعتمد على الإضاءة الاصطناعية، وخفض استهلاك الطاقة الإنتاجية، وزيادة الإنتاجية لكل وحدة مساحة.

https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2026.106345

المصدر: معهد الزراعة الحضرية، فريق ابتكار معدات البستنة الذكية، الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية