درست همانند سایر موجودات زنده، گیاهان نیز برای رشد و بقای خود نیازمند انرژی هستند. با این حال، مکانیسم به‌دست‌آوردن انرژی و تأمین نیازهای حیاتی در گیاهان از جانوران متمایز است. گیاهان مواد مغذی و آب را از طریق ریشه‌ها جذب می‌کنند و دی‌اکسید کربن را از طریق روزنه‌های موجود در سطح برگ‌ها وارد بدنه خود می‌نمایند. واکنش شیمیایی بین آب و دی‌اکسید کربن که منجر به تولید گلوکز می‌شود، تحت عنوان فرآیند «فتوسنتز» شناخته می‌شود. این واژه از ترکیب دو واژه یونانی photo(نور) و synthesis(ساخت) گرفته شده و به دلیل وابستگی این فرآیند به نور به‌عنوان منبع انرژی ضروری برای انجام واکنش، این نام را به خود اختصاص داده است. گلوکز تولیدشده در فتوسنتز، به‌عنوان منبع اصلی انرژی و کربن، نقش محوری در رشد و توسعه گیاه ایفا می‌کند و به تشکیل اندام‌های گیاهی از جمله برگ‌ها، ساقه‌ها، گل‌ها و میوه‌ها کمک می‌نماید.
 

کربن دی اکسید + آب  قند (گلوکز) + اکسیژن

از آنجا كه گياهان مجهز به سامانه‌­ای از گيرنده‌­هاي نوري اختصاصي، از جمله كلروفيل و كارتنويدها هستند، قادرند تغييرات كمی و كيفی نور دريافتی را تشخيص داده و پاسخ مناسبی از خود نشان دهند. اين پاسخ‌­ها به طور مستقيم بر فرآيندهای فيزيولوژيكی گياه از جمله رشد، توسعه و در نهايت عملكرد و بهره­‌وري آن تاثير مي­‌گذارند. بنابراين، براي تنظيم شاخص­‌هاي مهمي همچون جوانه­‌زني، رشد رويشي، تراكم برگ‌­ها، گل­‌دهي و ميوه‌­دهی ضروری است كه پارامترهاي نوري موثر، شامل شدت نور، طيف نوری (طول موج هاي مختلف) و دوره نوری (مدت زمان تابش) كنترل شوند. 

شدت نور و غلظت دی‌اکسید کربن (CO₂) از عوامل محیطی کلیدی هستند که تأثیر مستقیم و تعیین‌کننده‌ای بر کارایی فرآیند فتوسنتز در گیاهان دارند. در صورت کمبود هر یک از این عوامل، فتوسنتز به‌طور بهینه انجام نشده و رشد گیاه مختل می‌شود. از سوی دیگر، حتی در شرایطی که این عوامل از حد بهینه مورد نیاز گیاه فراتر روند، ممکن است فرآیند فتوسنتز به حالت اشباع برسد و نه تنها افزایش بیشتر آن‌ها منجر به بهبود عملکرد نشود، بلکه می‌تواند با ایجاد استرس فیزیولوژیکی، فشار متابولیکی بر گیاه وارد کند. بنابراین، مدیریت دقیق و تنظیم بهینه شدت نور و غلظت CO₂ در محیط رشد گیاهان، به‌ویژه در سیستم‌های کشت کنترل‌شده، امری ضروری و حیاتی محسوب می‌شود.

لازم به ذکر است که طراحي روشنايي براي گیاهان اساساً با روشنایی عمومي مانند كاربري خانگي متفاوت است. چراغ‌های خانگی عمدتاً برای تأمین روشنایی بصری و رفاه انسان طراحی شده‌اند و لزوماً طیف یا شدت مناسبی برای پاسخ‌های فیزیولوژیکی گیاهان را فراهم نمی‌کنند. از این رو، برای کشت و پرورش گیاهان، به‌ویژه در شرایط کنترل‌شده مانند گلخانه‌ها یا سیستم‌های کشت داخلی، تعریف و به‌کارگیری پارامترهای نوری اختصاصی ضروری است. در جدول زیر مقایسه بین واحد‌های مورد استفاده در دو نوع روشنایی بیان شده است. 

در ادامه، به مشخصات نوری موثر در رشد گیاه پرداخته می‌شوند.

شدت نور 

شدت نور به ميزان نوري اطلاق مي­شود كه در واحد زمان به واحد سطح مي­رسند و يكي از عوامل محيطي اساسي در تنظيم فرآيندهاي فيزيولوژيكي گياهان محسوب مي­گردد. اين پارامتر نقش محوري در فرآيندهايي همچون جوانه زنی، گسترش برگ­ها، تنظيم باز و بسته شدن روزنه­‌ها، فتوسنتز و تقسيم سلولی ايفا مي­‌كند. فتوسنتز خود يک واكنش فتوشيميايی است كه در كلروپلاست‌­های سلول­‌های گياهی رخ مي­دهد؛ و در نتيجه­‌ی اين فرآيند تركيبات آلي مانند كربوهيدرات­ها توليد مي­شوند. بنابراين، شدت نور به عنوان يكي از محرك­هاي اصلي اين واكنش، تاثير مستقيمي بر كارايي و بازده فتوسنتز دارد.

سطح شدت نور دريافتي گياهان مي­تواند پيامدهاي متفاوتي داشته باشد:

• شدت نور پايين: منجر به كاهش رشد، زردي برگ­ها و ضعف در ساختار ساقه­ها مي­شود، زيرا انرژي كافي براي انجام واكنش‌هاي متابوليكي فراهم نمي­گردد.
• شدت نور بهينه: شرايط ايده­آل براي انجام فتوسنتز كارآمد و تأمين انرژي مورد نياز رشد و توسعه گياه فراهم مي­شود.
• شدت نور بيش از حد: مي­تواند باعث آسيب فتوسنتزي، سوختگي بافت­هاي برگي، جمع شدگي برگ­ها، افزايش تبخير و در نهايت ايجاد استرس آبي و اكسيداتيو در گياه مي‌‌­شود.
   

لازم به ذكر است كه نياز نوري گياهان بسته به گونه، اكوتيپ و مرحله رشدي متفاوت است. برخي گياهان سايه پسند در شدت‌­های نوری پايين­‌تر عملكرد بهتري دارند، در حالي كه گياهان آفتاب پسند (هلويوفيت‌­ها) به شدت­‌های نوری بالاتری نياز دارند. از اين رو، براي جلوگيري از آسيب­‌های فيزيولوژيکی و بهينه سازی رشد گياهان، شناسايی و تأمين محدوده شدت نور مناسب برای هر گونه گياهی امری ضروری در مديريت محيط رشد، به ويژه در گلخانه­‌ها و سيستم­‌های كشت داخلی، محسوب مي­‌شود.

طيف نور 

طیف نور نقشی محوری در تنظیم کل چرخه زندگی گیاهان ایفا می‌کند و این تنظیم عمدتاً از طریق فعال‌سازی گیرنده‌های نوری، از جمله کلروفیل‌های a و b و کاروتنوئیدها، صورت می‌پذیرد. کیفیت نور دریافتی (یعنی ترکیب طیفی طول‌موج‌های مختلف) تأثیرات قابل‌توجهی بر ساختار مورفولوژیکی، کارایی فتوسنتز، و رشد و نمو اندام‌های گیاهی دارد. به عبارت دیگر، تغییر در ترکیب طیفی نور می‌تواند الگوهای رشد، شکل ظاهری، و حتی زمان گل­دهی را به‌طور معناداری تغییر دهد. در این میان، ناحیه‌های آبی (400–500 نانومتر) و قرمز (600–700 نانومتر) طیف نوری بیشترین نقش را در فتوسنتز ایفا می‌کنند، زیرا بیشترین جذب نور توسط رنگیزه‌های فتوسنتزی در این بازه‌ها رخ می‌دهد. با این حال، سایر طول‌موج‌ها، از جمله نور قرمز دور (700–750 نانومتر)، فرابنفش (UV) و مادون قرمز (IR) هم در تنظیم پاسخ‌های فیزیولوژیکی و رفتاری گیاه (مانند بازشدن روزنه‌ها، جهت‌یابی ساقه، و القای گلدهی) مؤثرند. در شکل زیر، طیف جذبی سلول‌هاي موثر در فتوسنتز در سلول‌های یک گیاه نمونه نشان داده شده است که نشان‌دهنده حساسیت بالای سیستم فتوسنتزی به نواحی آبی و قرمز طیف نوری است.

مدت زمان تابش نور 

گیاهان قادرند رشد و نمو خود را با تشخیص طول دوره‌های نوری تنظیم کنند. این توانایی به آن‌ها امکان می‌دهد تا فرآیندهای کلیدی زیستی مانند جوانه‌زنی، گلدهی، توسعه میوه و بلوغ دانه را به‌طور هماهنگ با شرایط محیطی زمان‌بندی کنند. علاوه بر این، طول دوره‌های نوری نقشی حیاتی در واکنش گیاهان به تنش‌های محیطی و سازگاری با تغییرات فصلی مانند کاهش دما یا کوتاه‌شدن روزها ایفا می‌کند و به بقای گونه‌ها در شرایط نامساعد کمک می‌نماید. با توجه به اینکه طول روز در عرض‌های جغرافیایی مختلف متفاوت است، گیاهان در مناطق مختلف با چالش‌های فیزیولوژیکی متمایزی روبه‌رو می‌شوند. از این رو، مدت زمان تابش نور روزانه به‌عنوان یکی از عوامل تعیین‌کننده سلامت گیاه، کیفیت محصولات کشاورزی و عملکرد کمی و کیفی محصول محسوب می‌شود.

در این راستا، برای بهبود بهره‌وری، تضمین سلامت گیاه و تحقق پتانسیل ژنتیکی محصول، به‌ویژه در مناطقی با شرایط نوری نامناسب یا در سیستم‌های کشت داخلی و گلخانه‌ای، استفاده از نور مکمل با برنامه‌ریزی دقیق و متناسب با نیازهای فتوپریودیک هر گونه گیاهی و شرایط جغرافیایی منطقه، ضروری است. این امر نه تنها رشد بهینه را تضمین می‌کند، بلکه می‌تواند فصل رشد را گسترش داده و تولید را در طول سال پایدار نگه دارد.

جمع‌­بندی 

نور برای گیاهان، زندگی است؛ منبع انرژی، سیگنال رشد، ساعت بیولوژیکی و حتی معمار شکل و ساختار آن‌ها است. از جوانه‌زنی تا گلدهی، از ضخامت و عطر برگ تا شیرینی میوه، همه و همه به واسطه نور شکل می‌گیرند. اما اینجا یک نکته کلیدی وجود دارد: نور مناسب انسان‌ها لزوما مناسب گياهان نيست. 

چراغ­هاي روشنايي عمومي كه در خانه‌­ها، ادارات و به صورت كلي محيط­‌هاي انسانی به كار مي­‌روند، حتی اگر شدت بالايی داشته باشد، لزوماً نمی‌تواند نیازهای بیولوژیکی گیاه را به طور كامل برآورده کند. چون گیاهان به طول‌موج خاص، شدت مناسب و دوره زمانی دقیق نور نیاز دارند، نه فقط به «روشنایی». چه باغبان حرفه‌ای باشید، چه کسی که یک گلدان روی پنجره دارید، یا چه در حال طراحی یک سیستم کشت عمودی هستید، درک این سه پارامتر طلایی (شدت، طیف، مدت زمان) می‌تواند تفاوت بین یک گیاه زنده و یک گیاه شکوفا را رقم بزند.

برای خريد چراغ بايد چه كنيم؟

- قبل از خرید چراغ، بپرسید: “این چراغ برای چه گیاهی و در چه مرحله‌ای مناسب است؟” 

- شدت نور را با واحد PPFD، نه لوکس، بسنجید. 

- طیف نور را بر اساس نیاز گیاه تنظیم کنید. 

منابع:

1. Wen, X., Xu, L., & Wei, R. (2022). Research on Control Strategy of Light and CO₂ in Blueberry Greenhouse Based on Coordinated Optimization Model. Agronomy, 12(12), 2988. https://doi.org/10.3390/agronomy12122988
2. Wu, W., Chen, L., Liang, R., Huang, Sh., Li, X., Huang, B., Luo, H., Zhang, M., Wang, X., Zhu, H. (2024). The role of light in regulating plant growth, development and sugar metabolism: a review. Frontiers in Plant Science, https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1507628 
3. Susan L. Ustin, A.A. Gitelson, Stéphane Jacquemoud, Michael Schaepman, Gregory P. Asner, John A. Gamon, Pablo Zarco-Tejada. Retrieval of foliar information about plant pigment systems from high resolution spectroscopy. Remote Sensing of Environment. Volume 113, Supplement 1. 2009. Pages S67-S77. ISSN 0034-4257. https://doi.org/10.1016/j.rse.2008.10.019.