Параметры эксперимента и спектральные профили
Исследовательская группа Федерального института образования, науки и технологий Гояса (IF Goiano, Бразилия) опубликовала результаты 90-дневного эксперимента по оценке влияния спектрального состава и динамики интенсивности LED-освещения на морфофизиологические показатели земляники садовой (сорт Albion). Тестирование проводилось в изолированных климатических боксах на аэропонной установке после предварительного двухнедельного подращивания рассады в теплице.
В работе сопоставлялись четыре спектральных варианта фитосветильников:
- Холодный белый свет с пиками на длинах волн 450 нм и 557 нм;
- Комбинированный спектр RBW с тремя выраженными максимумами эмиссии: 446 нм (синий), 560 нм (зелёный) и 660 нм (красный);
- Монохромный синий спектр с доминирующим пиком 444 нм;
- Монохромный красный спектр с пиком на длине волны 660 нм.
Все варианты исследовались при фиксированном фотопериоде продолжительностью 12 ч и суммарном суточном интеграле излучения (DLI) на уровне 15,12 моль/(м²·сут). При этом сравнивались две модели подачи фотонов: постоянная интенсивность в течение всего светового периода и синусоидальный режим с плавным нарастанием и спадом плотности потока фотонов.
Физиологический отклик и энергетические показатели
По результатам инструментальных измерений газообмена, индекса фотосинтетических пигментов и флуоресценции хлорофилла а максимальную физиологическую продуктивность показал комбинированный спектр RBW. У растений под этим источником зафиксировано увеличение объёма запасающих анатомических структур листа, повышение интенсивности фотосинтеза, скорости карбоксилирования и эффективности использования влаги. При постоянном освещении высокой интенсивности в вариантах RBW и монохромного красного света растения активировали механизмы нефотохимического тушения для рассеивания избыточной энергии излучения.
С точки зрения затрат электроэнергии варианты распределились следующим образом:
- Красный спектр (660 нм) потребил на 55,07% меньше электроэнергии, чем контрольный белый свет;
- Комбинированный спектр RBW показал снижение энергопотребления на 40,45% относительно белого света;
- Монохромный синий спектр (444 нм) потребовал на 10,56% больше электроэнергии, чем белый контрольный источник.
Независимо от спектрального состава синусоидальный режим подачи излучения стимулировал защитные сигнальные системы растений и обеспечил более высокие морфофизиологические индексы листового аппарата по сравнению со ступенчатым включением постоянной мощности. Подробнее физиологические основы таких реакций описаны в материале про оптимизацию фотопериода и PPFD при фиксированном DLI.
Перенос данных из боксов в условия защищённого грунта
Применение полученных выводов в промышленной теплице требует учёта принципиальной разницы между сити-фермой и светокультурой в защищённом грунте. В изолированном боксе искусственный свет формирует весь объём фотосинтетической радиации. В теплицах средних и северных широт РФ даже в зимние месяцы присутствует естественная диффузная составляющая, которая частично перекрывает потребность растений в зелёной и синей областях спектра.
Для зимней выгонки земляники в тепличном комбинате критичен баланс между капитальными затратами на светильники и эксплуатационной стоимостью киловатт-часа. Результаты опыта показывают, что использование чистого белого спектра ведёт к перерасходу электричества: RBW-комбинация экономит 40,45% энергии при одновременном улучшении параметров ассимиляции углекислого газа. Практические аспекты расчёта затрат детально рассмотрены в статье про выбор спектра LED для зимней земляники.
Реакция растений на синусоидальный световой режим подтверждает агрономическую целесообразность ступенчатого или плавного диммирования досветки на рассвете и закате. Вместо жёсткого переключения нагрузок на трансформаторных подстанциях адаптивное управление мощностью снижает световой стресс у культуры и оптимизирует работу устьичного аппарата в утренние часы.
Ограничения исследования
Результаты эксперимента сложно напрямую перенести на производственные гектары по нескольким причинам:
- Культивация велась на аэропонике в закрытых камерах без инсоляции, что исключает температурные колебания и неравномерность распределения микроклимата, свойственные тепличным блокам;
- Исследование длилось ровно 90 дней и ограничивалось одним ремонтантным сортом Albion;
- Авторы статьи приводят измерения физиологических параметров листьев и расчёт энергопотребления светильников, однако в исследовании отсутствуют данные по итоговой товарной урожайности ягоды с квадратного метра и динамике сборов.
Выводы для агрономической службы
Для межсезонной досветки земляники в теплицах оптимальным решением остаётся применение широкополосных красно-синих светильников с добавлением белого или зелёного компонента (RBW). Это позволяет снизить электрическую мощность системы на 40,45% по сравнению с полноспектральными белыми светильниками без риска деградации фотосинтетического аппарата.
При проектировании щитов управления досветкой имеет смысл закладывать зональное диммирование по протоколам 0–10V или DALI. Имитация плавного изменения интенсивности в течение 12-часового фотопериода улучшает устьичную проводимость и исключает активацию стрессовых механизмов фотоингибирования у земляники при наборе суточного интеграла 15,12 моль/(м²·сут).
Источники
Читайте также
Все материалы рубрики
