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Spectral Dependence of Electrical Energy-Based Photosynthetic Efficiency at Single Leaf and Canopy Levels in Green- and Red-leaf Lettuces
The spectrum of light affects both the electrical energy consumption by plants and photosynthetic efficiency.
In a plant factory, where light-emitting diodes (LEDs) serve as an alternative to solar light, the optimal spectrum oflight should be carefully chosen to maximize the rate of photosynthesis and the electrical energy efficiency of thecrop. The objectives of this study were to investigate the photosynthetic rate of different colored lettuces (reddishand green leaves), to quantify the spectral dependence of photosynthetic efficiency, and to optimize the LED spectrumfor maximum canopy photosynthesis and electrical energy consumption in lettuce grown in a plant factory. Two lettucecultivars (Lactuca sativa L.), ‘JeokChukMyeon’ and ‘CheongChukMyeon’, were assessed for light absorption andphotosynthetic efficiency at the single leaf and canopy levels, and the relative consumption of electrical energy fromthe LED lights was measured at 18 narrow wavelength bands of 10 nm from 400 to 700 nm. Anthocyanin andchlorophyll content (SPAD value) were measured and correlated with leaf color. Light interception by the canopy wasestimated with light transmittance models. The light absorption was similar among the green and reddish lettuce cultivarsat most wavelengths, but slightly higher in the reddish leaves around 550 nm (green region). In the reddish leaves,photosynthetic rates per incident photon of a single leaf had two peaks at 650-660 and 400-410 nm, while thephotosynthetic rate per absorbed photon had three peaks at 650-660, 400-410, and 540-560 nm. In the green regionof the light spectrum, both photosynthetic rates per incident photon and those per absorbed photon were lower in thereddish cultivars than in the green cultivars. The spectral dependence of light absorption at the canopy level wasmuch weaker than that at the single leaf level. The quantum yield and absorption of green light at the canopy levelwere nearly same as those of blue and red lights, indicating that the photosynthetic efficiency of green light at thecanopy level was higher than that at the single leaf level. The relative electrical energy consumption was lower inthe green region than in the red and blue regions. Therefore, the photosynthetic efficiency based on electrical energyconsumption at the canopy level was much lower with green LEDs than with blue or red LEDs. These resultsdescribe the plant response to the light spectrum at the canopy level and can be useful for optimizing artificiallighting sources for maximum plant productivity and energy-savings in a plant factory.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2023 | 평가예정 | 해외DB학술지평가 신청대상 (해외등재 학술지 평가) | |
2020-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (해외등재 학술지 평가) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-04-07 | 학술지명변경 | 한글명 : -> Horticulture, Environment, and Biotechnology | KCI등재 |
2006-02-28 | 학술지명변경 | 한글명 : 한국원예학회지 -> 외국어명 : Journal of the Korean Horticultural Scie -> Horticulture, Environment, and Biotechnology | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.89 | 0.35 | 0.69 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.59 | 0.5 | 0.638 | 0.05 |
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