Оптимизация спектрального состава дополнительного светодиодного освещения определяет энергоэффективность и продуктивность салатных линий в защищенном грунте. Красные фотоны обладают наивысшей квантовой эффективностью фотосинтеза и требуют меньше электроэнергии на генерацию моля фотонов по сравнению с синей и зеленой областями спектра. При этом полное исключение других диапазонов может нарушить морфогенез и снизить поглощение света листовым пологом. В журнале HortScience опубликованы результаты исследования специалистов Вагенингенского университета (Wageningen University), где изучено замещение синей и зеленой фракций красным излучением при выращивании салата.
Методика и спектральные схемы эксперимента
Испытания проводили в закрытом тепличном отделении в трех последовательных культурооборотах в осенне-зимний период. Объектом изучения стали два сорта листового салата (Lactuca sativa L.): краснолистный сорт Satine (тип Лолло Россо) и зеленолистный Lugano (тип Лолло Бионда). Растения культивировали методом глубоководной гидропоники (deep-water culture) в непрерывно аэрируемом питательном растворе с электропроводностью 2,3 дСм/м и pH 6,0. Посадочная плотность растений в системе глубоководной культуры составила 25 растений на квадратный метр с шагом посадочных мест 20 см.
В эксперименте исследователи сравнили четыре варианта спектрального состава с фиксированным 16-часовым фотопериодом. При исследовании сравнивались четыре варианта спектра со спектральными соотношениями синего, зеленого, красного и дальнего красного света 19:43:38:1.2 (R4), 13:24:63:1.0 (R6), 8:11:81:0.6 (R8) и 5:0:95:0.3 (R9B). В спектрах R4, R6 и R8 применяли комбинации белых и красных светодиодов, а вариант R9B состоял исключительно из узкополосных красных и синих чипов. Плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD) на уровне верхушек полога растений поддерживалась на уровне 200 мкмоль/(м²·с) за счет регулирования высоты подвеса светильников (1,2 ± 0,1 м) и диммирования.
Морфометрические и качественные показатели
Уборку урожая проводили в два этапа: промежуточный учет на 36-й день и финальный сбор. При финальной уборке через 43 дня после посева целевая масса головки салата составила около 210 г, что соответствует стандартным требованиям рынка к товарной продукции. На промежуточном этапе масса розетки составляла около 160 г.
Увеличение доли красного диапазона за счет сокращения синей и зеленой составляющих привело к закономерному росту сырой и сухой биомассы растений обоих сортов без негативных морфологических отклонений. Симптомы краевого ожога листьев (tip-burn) оставались минимальными во всех вариантах и не повлияли на товарность. Лабораторный анализ тканей не выявил ухудшения биохимических параметров: концентрация растворимых сахаров, аскорбиновой кислоты и фенольных соединений сохранялась на стабильном уровне.
Значение для отечественных тепличных комбинатов
Для российских промышленных комбинатов и салатно-зеленных комплексов, стремящихся к снижению себестоимости продукции, спектральный состав выступает прямым фактором сокращения эксплуатационных расходов. Светильники с преобладанием красного излучения (660 нм) обеспечивают более высокую фотонную отдачу (мкмоль/Дж) по сравнению с полноспектральными светильниками с широкой зеленой зоной. Ознакомиться с инженерными решениями для зеленных культур можно в материале досветка салата и зелени: опыты и схемы.
В условиях дефицита естественной солнечной радиации в зимние месяцы в средних и северных широтах досветка формирует основную часть суточного интеграла излучения (DLI). Повышение доли красных фотонов в фитосветильниках решает две задачи: повышает энергетическую эффективность системы освещения (сокращая расход киловатт-часов на моль фотонов) и оптимизирует поглощение света хлорофиллом. Практические примеры реализации описаны в разделе проекты досветки салата.
Ограничения переноса и факторы адаптации
При переносе результатов исследования в промышленные теплицы важно учитывать конструктивные различия культивационных систем. В опыте использовалась глубоководная гидропоника с постоянной аэрацией и термостатированием корневой зоны, тогда как на большинстве российских комплексов работают автоматизированные линии проточной гидропоники (NFT) или столы с системой прилива-отлива. На проточных линиях динамика корневого питания и транспирации чувствительнее к тепловому режиму и распределению воздушных потоков.
Кроме того, в эксперименте применяли затенение шторами, снижавшими приток естественного света на 75%, чтобы исключить неконтролируемое фоновое излучение. В условиях коммерческих теплиц естественная инсоляция меняется по сезонам, что частично восполняет недостаток синего или дальнего красного спектра в фоновом освещении.
Рекомендации для агрономической и инженерной служб
- Оценка фотонной отдачи: Инженерной службе при подборе и замене осветительного оборудования необходимо рассчитывать затраты электроэнергии на килограмм готовой продукции исходя из спектральной эффективности приборов (мкмоль/Дж), отдавая приоритет модулям с высокой долей красного спектра (до 80–95%), если это согласовано с технологической картой.
- Сортовой контроль: Главному агроному перед переводом культивационных площадей на спектры с низкой долей синего света (менее 8–10%) рекомендуется оценить реакцию конкретных гибридов на накопление антоцианов (у краснолистных сортов) и плотность листовой розетки.
- Управление микроклиматом: При снижении доли синей фракции в спектре досветки следует скорректировать работу систем вентиляции и влажности для поддержания стабильного транспирационного потока и предотвращения краевого некроза листьев.
Читайте также
Все материалы рубрики
