Az első ultraibolya (UV) sugárzáson alapuló terméshozam-növelő rendszer létrehozója, az új-zélandi BioLumic cég arról számolt be, hogy a Rabobank Food and Agri Innovation Fund és jelenlegi új-zélandi befektetőik együttműködése eredményeként az AgTech befektetői csoport 5 millió dolláros „A” sorozatú finanszírozáshoz (Series A Financing) jutott.
A cég ultraibolya fényt kibocsátó, szabadalmaztatott világítórendszerével a vetőmagokat és a magoncokat kezeli (1.kép). Az UV-fény hosszú távú termesztési előnyöket ad:
A technológia nagy értékű kultúrák esetében már világszerte használatban van. A BioLumic együttműködik nagyüzemi termelőkkel és feldolgozókkal Kaliforniában és Mexikóban, és volt ahol 22 százalékos hozamnövekedést értek el. Spanyolországban és az Egyesült Királyságban pedig kereskedelmi szintű teszteket folytat.
A kritikus szakaszban
Az UV-vel dúsított fénnyel a növény fejlődésének kritikus szakaszában történő rövid időtartamú kezelés hatására olyan tulajdonságok alakulnak ki, amelyek hatására javul a mag vagy a magonc betegség-, vagy kártevő-ellenállósága és a növény teljes életciklusa során jobban hasznosítja a talajból fölvett nedvességet és tápanyagokat.
A BioLumic céget Jason Wargent, az UV növényi interakcióira szakosodott fotobiológus alapította. A technológia az Új-Zélandi Massey Egyetemen folytatott AgTech kutatásból származik, amely immár 10 éves múltra tekint vissza. A cég kezdetben csak saláta-, brokkoli-, eper- és paradicsompalánták kezelésére gondolt, ezt a finanszírozási támogatást a vetőmagközpontú technológia további fejlesztésére és piaci terjesztésére kívánja használni, és a sorokban termesztett növényekre és egyéb zöldségfélékre is kiterjeszti ezt az UV-technológiát. A támogatásból bővítik a BioLumic csapatot Új-Zélandon és a cég új, Kaliforniában működő irodájában, valamint gyorsítják az UV-technológiák terjedését a világon.
Fertőtlenít, véd
Az ultraibolya sugárzás (100– 400 nm) csak a bioszférát elérő teljes napsugárzás körülbelül 7-9 százalékát teszi ki. A légkör ózontartalma teljes mértékben elnyeli az UV-C-t (<280 nm), az UV-B (280– 315 nm) jelentős részét, de átengedi az UV-A-sugárzás (315–400 nm) zömét.
Ez azt jelenti, hogy behatolva az anyagba, reakciókat válthat ki az érintett molekulákban. Általában az UV-C-t használják fertőtlenítésre az élelmiszerek, a levegő és a víz kezelése során.
Az UV-B sugárzásról az terjedt el, hogy rontja a terméshozamot és a minőséget. Hatása azonban változik a sugárzás intenzitásával és időtartamával összefüggésben, és jelentős különbségek figyelhetők meg a növény fejlődésének egyes szakaszaiban is.
Az UV-B sugárzási tartomány másik ismert, jótékony hatása, hogy segíti a D-vitamin képződését. Kutatások azt is alátámasztják, hogy számos, az emberi egészségre hasznos növényi eredetű tápanyag, például a fenolok felhalmozódását is segíti.
Az ultraibolya sugárzás csökkentheti a kórokozóktól származó növényi fertőzéseket is, mivel az ilyen sugárzás okozta károsodásra a gombák és a baktériumok általában érzékenyebbek, mint a növények. Sőt, az ultraibolya sugárzás hatására létrejövő egyes fenolos anyagok sokszor antimikrobiális hatásúak is.
A rovarok nem egységesen reagálnak az ultraibolya fényre. Van rovarfaj, amely látja az ibolyán túli fényt, mások viszont nem. Az UV-fényt megkötő műanyag fóliák alkalmazása, amelyek blokkolják az UV-A-sugárzást (300–400 nm), hatásosnak bizonyultak a különböző kártevők távoltartására az üvegházakban. Feltételezések szerint az ilyen területet a rovarok sötétnek látják, de hasonló a helyzet a beporzásban fontos szerepet játszó méhek esetében is. A növények virágzatában megtalálható flavonoidok is elnyelik az UV-fényt, egyes rovarok számára így vonzóbb a magasabb flavonoidtartalmú virágzat. A gyakorlatban használt rovarcsapdák egyes típusai is UV-A fényforrást tartalmaznak, amellyel csapdába csalják a repülő rovarokat.
Kiegészítésként
A távoli vörös fény (700–800 nm) a növények növekedését és fejlődését szabályzó fényspektrum vörös tartományának szélén, de még az infravörös előtt található (2. ábra). Nem része a fotoszintézis szempontjából hasznos PAR és az emberi szemmel látható (400– 700 nm) tartománynak, ezért általában nem tartják hasznosnak a termesztés szempontjából. A növények a klorofill abszorpciós spektruma miatt nagymértékben visszaverik, vagy átengedik; a növények fotoreceptor fitokrómja viszont érzékeli, és néhány élőlény energiaforrásként hasznosíthatja a fotoszintézis során. A fitokróm a legtöbb növény levelében megtalálható, a magvak csírázásának szabályozására, a csíranövények megnyúlására, a levelek méretének, alakjának és számának kialakítására, sőt a klorofill szintézisére is hatással van.
Kedvező hatású a generatív tulajdonságokra, a virágképzésre és a gyökeresedésre. Korábbi vizsgálatok azt mutatták, hogy a LED vagy SON-T világítás távoli vörös fény hozzáadásával növelte a paradicsom termésátlagát és javította a minőségét. Az extra távoli vörös fény befolyásolja az asszimilátumok eloszlását, több asszimilátum jut a gyümölcsökhöz.
A termesztés során azonban figyelembe kell venni a távoli vörös fényt adó lámpák extra költségét, valamint azok villamosenergia- fogyasztását is. A kérdés tehát az, hogy milyen arányban érdemes távoli vörös fényt telepíteni a vörös/ kék PAR-fény helyettesítésére, vagy kiegészítésére (3. ábra).
A Wageningen Egyetem kutatási és üzleti részlegében Bleiswijkben paradicsompalántákat kezelnek 210 μmol/ m2-es vörös/kék LED-fénnyel, illetve 35 μmol/m2-es távoli vörös fénnyel, amit 175 μmol/ m2-es vörös/kék fénnyel kombinálnak. Azt vizsgálják, hogy mi a hatása a PAR-fény távoli vörössel való részleges kiváltásának a fotoszintézisre, az asszimilátumok eloszlására, a növény növekedésére és a terméshozamra.
A kertészeti LED-es lámpatestek legfontosabb gyártói, a Philips, az Osram, a Lumileds, a LumiGrow, a Heliocpectra, az Illumitex, a Valoya Oy és a Seoul Semiconductor saját dinamikus LED-es megvilágítási modulokkal rendelkeznek. A LED-ek világítási spektrumának szélesítésével, ideértve a távoli vörös és néha ibolyántúli fényt, a fényforrások mind jobban hasonlítanak a természetes napfény spektrumához (5. ábra).
A termelők számára így olyan megvilágítási technológiák hozhatók létre, amelyekkel dinamikusan állítható a fényintenzitás és a színspektrum a napszaknak vagy a termesztési folyamatnak megfelelően.
Plazmalámpa
A brit Ceravision cég a 2018-as Greentech vásáron, Amszterdamban mutatta be Ceravision UV420 plazmalámpáját és szabadalmaztatott fényspektrumát. Ez a megoldás kivételes lehetőséget kínál azoknak a termesztőknek, akik növelni szeretnék a fotoszintézist, a termésátlagokat és növényeik betegség- ellenállóságát. Az UV420 a termesztők számára jelentősen megnöveli az UV-B-szintet, ami akár 30 százalékos hozamnövekedést és magasabb tápanyagszintű, jobb minőségű termést eredményezhet. A Ceravision UV420 lámpák másik kedvező alaptulajdonsága az ultrahosszú élettartam. A tesztek szerint a fém halogénlámpák élettartama csak 10 ezer óra, a standard LED-eké 20 ezer óra körüli, míg a Ceravision UV420 lámpák átlagos élettartama legalább 50 ezer óra. Az UV420-as lámpákat a cég kutatóbázisán kívül a Rothamsted Kísérleti Állomáson, Hertfordshireben, és az egyik multinacionális vállalat kísérleti kutatóközpontjában, Cambridge- ben is tesztelték.
Átengedik
Az üvegházakban kevesebb ultraibolya sugárzás éri a növényeket, ami hátrányos az élelmiszerek minőségére. A normál üveg nem engedi át az UVB- sugárzást, az UV-A háromnegyede viszont átjut rajta, azaz nagyrészt átengedi az UV-A-sugarak hosszabb hullámhosszait. A kvarcüveg a teljes UV-sugárzást átengedi.
A Deglas Alltop UV-fényt átengedő (UVT) akrillemezek a napfény teljes spektrumát beengedik az üvegházba. Az Evonik Industries (Darmstadt, Németország), az akriltermékek világszinten vezető beszállítója Plexiglas márkanéven forgalmazza termékeit (az amerikai kontinensen Acrylite ez a márkanév). Az akriltermékeket 1933-ban Otto Röhm és csapata fedezte föl. A korábbi Röhm GmbH ma az Evonik Industries portfóliójának részeként működik. Az UV-A és az UV-B fényt számos alkalmazásban hasznosítják az üvegházakon kívül is, például az orvosi kezeléseknél.
