Подбор спектрального состава фитосветильников для ягодных культур остаётся практической задачей светокультуры. Земляника садовая чувствительна к соотношению спектральных диапазонов, при этом физиологический отклик растения зависит от динамики подачи фотонов в течение светового дня. Исследовательская группа под руководством Карлоса Энрике Перейры Бенто (Carlos Henrique Pereira Bento et al.) в журнале Photochemistry and Photobiology опубликовала результаты эксперимента по оценке влияния монохромных и комбинированных спектров на культуру земляники.
Методика и условия эксперимента
Исследование проводилось на сорте земляники Fragaria × ananassa «Albion» в условиях закрытой вертикальной фермы с контролируемой температурой и влажностью с использованием вертикальной аэропонной установки. В ходе испытаний учёные сравнивали четыре спектральных варианта: монохромный синий, монохромный красный, комбинированный красно-сине-белый спектр (RBW) и контрольный белый свет. Эксперимент включал два различных световых режима: постоянный по интенсивности фотопериод и синусоидальный режим, моделирующий суточный ход солнечной инсоляции.
Исследователи оценивали биометрические параметры, фотосинтетическую активность, синтез вторичных метаболитов, активность ферментов антиоксидантной защиты и итоговую продуктивность растений на протяжении восьми недель плодоношения.
Влияние спектрального состава на урожайность
Результаты эксперимента показали, что продуктивность земляники зависит от сочетания спектрального состава и суточного режима облучения. При постоянном световом режиме монохромный синий спектр обеспечил наивысшие показатели продуктивности: 19,5 ± 1,43 накопленных плодов, общий урожай 1,606 ± 0,015 кг и продуктивность на растение 59,5 ± 0,58 г. Синий спектр стимулировал накопление хлорофилла a на стадии цветения и способствовал развитию вегетативной массы побегов.
При смене динамики освещения отклик растений изменился. При синусоидальном световом режиме комбинированный спектр RBW показал наилучшие результаты: 13,3 ± 1,7 плодов, общий урожай 1,086 ± 0,013 кг и продуктивность 40,2 ± 0,5 г на растение. В этом варианте исследователи также отметили оптимизацию фотосинтетического баланса, повышение эффективности использования воды и активный синтез биологически активных соединений: рутина, кемпферола, кверцетина и катехина.
Контрольное белое освещение показало промежуточные результаты: 10,3 ± 0,65 плодов и 0,915 ± 0,011 кг при постоянном режиме против 8,4 ± 0,59 плодов и 0,732 ± 0,005 кг при синусоидальном режиме. Монохромный красный спектр показал стабильное стимулирование роста корневой шейки и диаметра стебля, однако по общей продуктивности и чистой эффективности фотосинтеза уступил вариантам с синей и комбинированной подсветкой.
Практическое значение для защищённого грунта
Полученные данные показывают, что доля синего диапазона в спектре фитосветильников выступает регуляторным фактором в светокультуре земляники. Повышенная доля синего света стимулирует устьичную проводимость, транспирацию и накопление пигментов. Однако перенос этих результатов в практику промышленных тепличных комбинатов требует учёта эксплуатационных факторов.
В условиях промышленных теплиц, где присутствует естественная солнечная радиация, культура получает базовую долю естественного синего излучения. Поэтому применение чистого монохромного спектра в тепличном комплексе нецелесообразно. Практический интерес представляет комбинированный RBW-спектр, продемонстрировавший стабильную эффективность карбоксилирования и продуктивность при переменном световом фоне. Для адаптации световой среды в ягодных проектах применяются многоканальные фитосветильники: датчики спектра и автоматизация в теплицах позволяют раздельно регулировать каналы излучения.
Ограничения переноса данных
Главный агроном должен учитывать технологические различия между экспериментальной средой и промышленным производством:
- Опыт выполнен в условиях полной светоизоляции на аэропонной установке, где корни и надземная часть развиваются в изолированных модулях, что отличается от субстратных матов в теплицах;
- Оценка проводилась исключительно на сорте «Albion», относящемся к нейтральнодневным гибридам; сорта короткого дня могут реагировать на спектральные сдвиги иначе;
- Исследование не ставило целью оценку удельных затрат электроэнергии на килограмм готовой продукции при работе монохромных синих светодиодов по сравнению с полноспектральными решениями.
Перед корректировкой спектрального состава светильников в хозяйстве проводят экспресс-тестирование текущей фотонной облучённости. Методику измерений подробно описывает контроль спектра и деградации светодиодов: полевой экспресс-анализ в теплице, позволяющий зафиксировать фактический спектральный состав в зоне ценоза.
Выводы для агрономической службы
Результаты исследования подтверждают, что синий спектр активизирует физиологические механизмы закладки генеративных органов и налива плодов у земляники. При проектировании систем светодиодного досвечивания для ягодных отделений агроному целесообразно:
- Оценивать долю синего излучения в составе полноспектральных модулей (RBW), ориентируясь на сбалансированное развитие листового аппарата и поддержание водного баланса;
- Проверять отклик конкретного выращиваемого гибрида на спектральный состав на пилотных стеллажах перед масштабированием решения на весь комплекс;
- Учитывать режим управления освещением: при динамическом диммировании сглаживание пиковых нагрузок требует использования комбинированных спектров с присутствием белого и красного диапазонов.
Читайте также
Все материалы рубрики
