Pencahayaan Buatan Dalam Pertanian
Sudah lama diketahui bahwa tanaman tidak dapat tumbuh tanpa cahaya; namun demikian, baru dalam seratus tahun terakhir, berkat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, efek persis cahaya pada tanaman telah ditemukan sepenuhnya.
Penggunaan penerangan buatan dalam bidang pertanian bertujuan untuk menyediakan sumber penerangan yang analog dengan penerangan yang diberikan oleh matahari. Karena kemajuan teknologi, lampu LED telah muncul sebagai pilihan terbaik untuk penerangan hortikultura, terutama yang memiliki spektrum khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan tanaman. Dibandingkan dengan opsi pencahayaan yang lebih konvensional, seperti sodium bertekanan tinggi (HPS) dan fluoresen, lampu yang menggunakan LED memberikan manfaat yang signifikan dalam hal dampaknya terhadap lingkungan dan efisiensi produksinya.
Sebuah laporan tentang penggunaan pencahayaan buatan dalam pertanian ditulis oleh Valoya dan ditulis bersama oleh para peneliti dari Universitas Almeria dan Buresinnova. Laporan tersebut diterbitkan pada Januari 2018. Penelitian ini menyajikan tes yang menggunakan berbagai spektrum dan jenis cahaya untuk menentukan dampak yang dapat ditimbulkan oleh setiap bentuk cahaya pada tanaman tergantung pada keadaan di mana mereka tumbuh. Berikut cuplikan dari penelitian tersebut yang bisa Anda baca.
1. Cahaya dan komunikasi antar tanaman
Gelombang elektromagnetik bertanggung jawab atas transmisi energi melalui atmosfer. Contoh gelombang elektromagnetik termasuk gelombang mikro, gelombang radio atau televisi, sinar-X, sinar ultraviolet, atau cahaya tampak. Gelombang elektromagnetik dapat dibedakan satu sama lain dengan frekuensi dan panjang gelombang yang bervariasi. Spektrum elektromagnetik terdiri dari berbagai frekuensi dan panjang gelombang, beberapa di antaranya lebih dikenal daripada yang lain (misalnya, gelombang mikro, gelombang radio, cahaya tampak, dan sebagainya).
Radiasi elektromagnetik memiliki sifat ganda; saat bergerak melalui ruang sebagai gelombang, ia juga bertukar energi dalam bentuk partikel (foton). Pada tahun 1905, Albert Einstein adalah orang pertama yang berpendapat bahwa cahaya memiliki karakteristik partikel dan gelombang secara bersamaan. Foton adalah nama partikel yang terkandung dalam seberkas cahaya. Foton yang panjang gelombangnya sesuai dengan jarak yang lebih jauh (frekuensi lebih rendah) membawa lebih sedikit energi daripada foton yang panjang gelombangnya sesuai dengan jarak yang lebih pendek.
Mata manusia mampu mendeteksi cahaya dengan panjang gelombang antara 400 dan 700 nanometer (nm), yang kira-kira sesuai dengan porsi spektrum elektromagnetik yang digunakan oleh tumbuhan selama proses fotosintesis. Oleh karena itu, cahaya dengan panjang gelombang antara 400 dan 700 nm disebut sebagai radiasi aktif fotosintesis (atau hanya PAR). Spektrum panjang gelombang yang dapat dilihat di bawah sinar matahari bersifat kontinu, jauh melampaui jangkauan visual. Mata manusia bertanggung jawab untuk mengubah berbagai panjang gelombang menjadi warna, yang kemudian diproses di otak manusia. Warna biru dihasilkan oleh cahaya dengan panjang gelombang mendekati 400 nm, sedangkan warna merah dihasilkan oleh cahaya dengan panjang gelombang mendekati 600 nm. Kisaran panjang gelombang kuning-hijau adalah yang paling sensitif ditanggapi oleh mata manusia.
2. Pigmen, fotoreseptor, dan proses kimiawi fotosintesis pada tumbuhan
Dalam kisaran yang hampir sama dengan mata manusia, spektrum cahaya diserap oleh tumbuhan; namun, berbeda dengan manusia, tumbuhan lebih mampu menyerap cahaya merah dan biru.
Klorofil adalah salah satu bahan kimia utama yang memungkinkan tumbuhan menyerap cahaya dan menggunakan energi yang disediakannya untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi oksigen dan molekul organik kompleks lainnya. Proses ini dikenal sebagai fotosintesis. Klorofil adalah pigmen tanaman yang dapat ditemukan di kloroplas intraseluler. Molekul klorofil berwarna hijau, dan mereka sebenarnya penyebab pewarnaan hijau yang ditemukan di batang dan daun. Ada dua bentuk utama klorofil yang dapat ditemukan pada tumbuhan tingkat tinggi. Ini adalah klorofil a dan klorofil b, dan kurva penyerapan cahayanya berbeda satu sama lain dengan cara yang sangat kecil. Karena perbedaan yang relatif kecil ini, mereka dapat menangkap panjang gelombang yang berbeda, sehingga menangkap sebagian besar spektrum sinar matahari. Sebagai hasil dari kemampuan klorofil untuk menyerap terutama cahaya merah dan biru sambil memantulkan panjang gelombang hijau, tumbuhan tampak hijau di mata kita.
Namun, klorofil bukan satu-satunya pigmen yang ditemukan pada tumbuhan; yang disebut pigmen aksesori (seperti karotenoid dan xanthophylls, antara lain) dan zat fenolik (seperti flavonoid, antosianin, flavon, dan flavonoid) menyerap panjang gelombang selain hanya merah dan biru. Kuning, merah, dan ungu adalah warna yang membentuk pigmen aksesori. Selain memikat burung dan serangga, penggunaan rona ini membantu melindungi jaringan dari efek merusak dari pemicu stres eksternal seperti iradiasi cahaya yang intens.
Fotoreseptor adalah jenis partikel lain yang mampu menyerap cahaya. Tiga kelas utama fotoreseptor disebut sebagai fitokrom, fototropin, dan kriptokrom. Selain itu, fotoreseptor UVR8 adalah fotoreseptor khusus yang hanya merespons sinar ultraviolet. Setiap jenis fotoreseptor peka terhadap rentang panjang gelombang cahaya tertentu dan bertanggung jawab atas reaksi fisiologis tertentu pada tanaman. Tanggapan tersebut adalah sebagai berikut:
Fototropin berpengaruh pada posisi fisik kloroplas dan pembukaan stomata. Mereka mampu menyerap cahaya biru.
Jam internal tumbuhan dikendalikan oleh kriptokrom, yang memantau lingkungannya untuk sinyal yang berhubungan dengan cahaya. Selain itu, mereka terkait dengan respons morfologis, seperti penekanan pemanjangan batang, pembesaran kotiledon, perkembangan antosianin, dan pembungaan fotoperiodik. Panjang gelombang sinar UVA (ultraviolet), biru, dan hijau diserap oleh kriptokrom.
Pembungaan dipicu oleh fitokrom, yang juga bertanggung jawab untuk pembentukan biji. Pemanjangan batang, perluasan daun, dan "sindrom penghindaran naungan" semuanya dikendalikan oleh fitokrom pada tumbuhan. Rasio cahaya merah dan merah jauh yang ada di lingkungan berpengaruh pada keadaan fotostasioner molekul fitokrom, yang pada gilirannya memediasi reaksi yang diatur oleh fitokrom.
Pembungaan, perkembangan biji, dan fungsi lain seperti perkecambahan, waktu pembungaan, dan bentuk tanaman adalah semua aktivitas yang bergantung pada cahaya. Fotosintesis, proses yang menyuplai energi untuk pembentukan biomassa, hanyalah salah satu dari proses tersebut. Perilaku ini terkait erat dengan kualitas cahaya yang diterima tanaman dari lingkungannya, yaitu bagaimana tanaman menginterpretasikan sinyal dari lingkungannya. Respons ini dimediasi oleh panjang gelombang yang berada di dalam dan di luar wilayah PAR, termasuk penyinaran UV dan merah jauh.
Untuk informasi lebih lanjut, harap perhatikansitus web resmi benwei!
