По данным ассоциации «Теплицы России» площадь защищённого грунта в стране к концу 2016 года приблизилась к отметке 2,3 тыс. га. Благодаря государственной поддержке в разных регионах нашей страны вводятся в эксплуатацию новые тепличные комбинаты, призванные обеспечить плодоовощной и декоративно цветущей продукцией население, особенно в санкционных условиях.
А для получения высокой урожайности в защищенном грунте, необходимо проводить досвечивание растений в период с низким количеством солнечной радиации. Так, по заявлениям компании «Райк Цваан Россия», при расчете урожая огурца следует ориентироваться следующими данными по свету:
-длинноплодный (Демараж F1. Лоэн-грин F1) – 3000 Дж/см2 на 1 кг/м2 плодов.
— среднеплодный ( Мева F1, Святогор F1) – 3500 Дж/см2 на 1 кг/м2 плодов.
— короткоплодный ( Пиковелл F1) – 4000 Дж/см2 на 1 кг/м2 плодов.
Для получения высоких урожаев огурца тепличным комбинатам приходится привлекать большие электрические мощности для обеспечения электроэнергией системы досвечивания растений. Иногда эта цифра доходит до 220 Вт/м2. Зачастую потребление электроэнергии тепличным комбинатом соизмеримо с энергопотреблением небольшого города.
Сияние над тепличным комбинатом в Чурилово.
Это связано и с высокой потребляемой мощностью традиционно используемых ламп ДНАТ и ДНАЗ. Эта лампа имеет ряд существенных недостатков, один из которых ограниченность спектра излучения. Так, анализируя спектрограмму лампы ДНАЗ, видим, что основное излучение лампы приходится на красную область спектра в интервале частот 560-620 нм, и минимальную активность в синей, что отрицательно влияет на развитие растений.
Этот спектр наиболее эффективен при цветении и плодообразовании у томатов и отрицательно влияет на качество рассады.
У рассады томата, выращенной под лампами ДНАЗ, ДНАТ наблюдаются увеличенные междоузлия, вытянутые растения с плохо развитой корневой системой. Второй и довольно существенный недостаток — это низкий КПД ламп высокого давления, что ведет к повышенным энергозатратам.
Естественным выходом из данного положения является переход на досвечивание растений LED светильниками. Но при переходе на светодиодное досвечивание появляется вопрос, каким спектром должен обладать осветительный прибор, учитывая тот факт, что растения предъявляют разные требования к спектральной характеристике источников досвечивания. Это зависит от их физиологических особенностей и фенологических фаз.
Ученные давно пытались ответить на вопрос – как спектр влияет на растительный организм. Изучали спектры воздействия на хлорофиллы, каротиноиды, ферменты, витамины в растительной клетке. Так как фотосинтез проходит в хлоропластах при участии пигмента хлорофилла.
Были определены спектры максимального воздействия на этот пигмент. На основании научных изысканий выявлены пики активности хлорофилла А и хлорофилла Б при разном спектральном облучении.
График активности хлоропластов.
Этот график и стал основой для создания искусственного освещения растений. Так группа ученых Американского университета во главе с Кери Митчеллом вырастила салат в космической капсуле используя светодиоды красной и синей частей спектра. Что и послужило толчком к применению светодиодов в агротехнике растений.
Но поставило и ряд вопросов над решением которых трудятся ученые как в нашей стране так и за рубежом. А именно – какое соотношение красного и синего спектра и в какие периоды роста нужно растениям. Достаточно ли 445 и 660 нм для эффективного выращивания растений, сколько спектров должно присутствовать в светодиодном фито светильнике.
Как фито свет влияет на зрительные восприятия человека, как влияет узкий спектр на шмелей, используемых для опыления растений. Так было выявлено, что светочувствительные рецепторы шмелей работают в ультрафиолетовой 300-400 и зелёной частях спектра и практически не воспринимают красную его часть. Это существенно может снизить эффективность их работы под преобладающим красным спектром.
Человеческий глаз также меняет световосприятие при работе узко спектральных светодиодов, делает затруднительным проводить сбор урожая и обслуживание растений. Не всё однозначно и с растениями. Так при исследовании учеными других светочувствительных пигментов в растительной клетке было выявлено их разное частотное восприятие.
На графике видно, что максимальная интенсивность фотосинтеза достигается при работе всех пигментов в растительной клетке. Можно еще отметить тот факт, что хлорофиллы (основные пигменты фотосинтеза) у разных видов растений могут менять пики поглощения фотонов света. Также в растениях в зависимости от вида, а иногда и от сорта, изменяется соотношение хлорофиллов А, Б и каротиноидов.
Это делает необходимым искать световые решения для каждого вида, сорта, индивидуально с целью получения максимально возможного урожая. Или использовать полноспектральные диоды с наиболее выраженными пиками в активных областях восприятия растительного организма.
Артёмов Николай Васильевич, заведующий лабораторией фитосветотехники компании Фитэкс.
продолжение темы теплиц и технологий
