Правильное освещение теплицы: как выбрать спектр

Что такое световой спектр?

Спектр света — это диапазон длин волн, создаваемых источником света. Обычно под этим понятием подразумевается распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.

Термин «свет» относится к части света, воспринимаемой человеческим глазом, — 380-740 нанометров (нм).

Ультрафиолетовые (100-400 нм), дальние (700-850 нм) и инфракрасные (700-106 нм) длины волн называют излучением.

Производители светодиодного оборудования для тепличного производства очень заинтересованы в создании диапазона светового излучения, обеспечивающего растениям рост и здоровое развитие.

Фотосинтезу способствуют ультрафиолетовое излучение (260-380 нм), видимая часть спектра (380-740 нм), которая включает в себя PAR (400-700 нм), и дальнее красное излучение (700-850 нм)

Конечно, использование светового спектра для садоводства, тепличного производства и прочих помещений будет различным. Культура, выращенная в комнатных условиях, в большей степени будет освещаться естественным путем. В этом состоит главное отличие от содержания растений в тепличных условиях.

Продукция, выращиваемая в теплице, будет получать комбинацию растущего света и солнечного спектра. Важно учитывать, что каждый световой спектр имеет свои особенности влияния на растения.

Как растения реагируют на свет?

Растения используют свет для фотосинтеза и фотоморфогенеза.

Фотосинтез — это процесс, посредством которого растения и другие организмы преобразуют энергию света в химическую энергию. Свет, который необходим растениям для фотосинтеза, колеблется от 400 до 700 нм. Этот диапазон называется фотосинтетически активной радиацией (PAR) и включает красный, синий и зеленый участки спектра.

Фотоморфогенез — это процессы изменений в растениях, которые происходят под воздействием света различного спектрального состава и интенсивности. Можно привести яркий пример фотоморфогенеза. На протяжении светового дня на поле, засеянном культурой подсолнечника, растения тянутся и наклоняются в сторону источника света.

Фотоморфогенез происходит в более широком диапазоне — приблизительно от 260 до 780 нм — и включает ультрафиолетовое и дальнее красное излучение.

Зачем использовать световой спектр при выращивании сельскохозяйственных культур?

Растения имеют фоторецепторы, которые активизируют различные характеристики роста под воздействием фотонов определенной длины волны. Таким образом, контролируя спектр света, вы можете влиять на мощные изменения в росте растений.

Характеристики роста, которые могут быть затронуты с использованием спектра, перечислены ниже:

• плодоношение;
• урожайность;
• уровень роста;
• чистый вес;
• компактность;
• развитие корней;
• здоровье растений;
• цвет;
• вкус;
• питание.

Важно отметить, что активация реакции растений с использованием светового спектра является одним из компонентов более крупного процесса, и результаты сильно зависят от многих факторов, таких как интенсивность света, фотопериод, среда роста, виды растений и даже сорт растений.

Как каждый спектр света влияет на рост растений?

Существуют общие практические правила по применению действия светового спектра для выявления определенных реакций растений.

Далее представлен обзор использования различных волновых диапазонов, который поможет опробовать стратегии применения светового спектра в определенной среде произрастания конкретных сортов культур.

Длина волны красного света (600–700 нм)

Красный свет является одним из наиболее эффективных диапазонов волн, стимулирующих фотосинтез и рост биомассы растений.

Растения, выращенные только под красным светом, имеют тенденцию становиться высокими, вытянутыми и с тонкими листьями. Проблема решается добавлением правильного количества синего цвета. Важно соблюдать баланс, учитывать разное влияние световых диапазонов друг на друга.

Длина волны синего света (400–500 нм)

Минимальное количество синего света требуется для поддержания нормального развития растений. Он оказывает отчетливое влияние на рост и цветение растений. Может улучшить общее качество растений у многих лиственных зеленых и декоративных культур в целом. С точки зрения стратегий освещения с регулируемым спектром, если бы мы приравнивали красный свет к двигателю вашего автомобиля, то синий свет был бы рулем.

В сочетании с другими полосами спектра светового излучения, синий свет способствует компактности растений, развитию корней и выработке вторичных метаболитов.

Синий свет можно использовать в качестве регулятора роста, который может значительно снизить необходимость использования химических или биологических удобрений для активации роста растений

Также синий может увеличить накопление хлорофилла и открытие устьиц (облегчая газообмен), что может улучшить общее состояние растений.

Одним из примеров воздействия синего света на выработку вторичного метаболита растений является влияние синих волновых полос на развитие антоцианов в листьях и цветах. Увеличение уровня антоцианов приводит к более выраженной окраске.

Синий свет также стимулирует другие вторичные метаболические соединения, связанные с улучшенным вкусом и ароматом

Более высокая интенсивность синего света (> 30 мкмоль • м^-2 • с^-1) может подавлять или способствовать цветению в чувствительных к продолжительности дня культурах. При низкой интенсивности (<30 мкмоль • м^-2 • с^-1) синий свет не регулирует цветение большинства культур, поэтому его можно применять ночью, чтобы влиять на другие характеристики растений, перечисленные выше.

Длина волн зеленого света (500–600 нм)

Поскольку хлорофилл не поглощает волны зеленого света так же легко, как волны других диапазонов, многие ошибочно считают зеленый менее важным для роста растений. Конечно, длина волн зеленого света имеет низкую скорость поглощения хлорофилла по сравнению с синим и красным. Она заставляет большинство растений выглядеть зелеными. В зависимости от самой культуры листья, как правило, отражают 10–50% фотонов зеленого диапазона волн.

Исследования волн диапазона зеленого спектра в растениеводстве показали, что данный свет важен для фотосинтеза, особенно в нижних листьях растения.

Около 80% зеленого света проходит через хлоропласты, тогда как листья поглощают приблизительно 90% и пропускают менее 1% красного и синего света.

Что же все это значит? Когда растение получает большое количество света, хлорофилл достигает точки насыщения и больше не может поглощать красный и синий свет. Тем не менее зеленый свет все еще может возбуждать электроны в молекулах хлорофилла, расположенных глубоко внутри листа или внутри хлоропластов в пологе растения. Таким образом, зеленый свет повышает эффективность фотосинтеза – потенциально увеличивает урожайность в условиях яркого освещения. Кроме того, соотношение зеленых, синих и красных длин волн сигнализирует растению о положении навеса листа. Это может вызвать морфологические изменения для максимального поглощения света. Зеленый свет также играет роль в регулировании устьичного отверстия (открытие и закрытие пор растения, которые делают возможным газообмен).

В теплицах требуется меньше дополнительного света зеленого спектра, поскольку растения получают его достаточно от солнечного излучения. Но если растения лишены солнечного света, то дополнительный свет зеленого спектра компенсирует эти недостатки.

Длина волны красного света (600–700 нм)

Красный свет является одним из наиболее эффективных диапазонов волн, стимулирующих фотосинтез и рост биомассы растений.

Растения, выращенные только под красным светом, имеют тенденцию становиться высокими, вытянутыми и с тонкими листьями. Проблема решается добавлением правильного количества синего цвета. Важно соблюдать баланс, учитывать разное влияние световых диапазонов друг на друга.

Длина волн дальнего красного света (700–850 нм)

Дальний красный свет находится на дальнем конце красного спектра в диапазоне 700–850 нм. Исследования показали, что растения реагируют на длину волны до 780 нм.

Дальний красный свет может вызывать реакцию избегания тени. Волны этого диапазона также способствует цветению растений и расширению листьев. В свою очередь, это увеличивает доступную площадь поверхности для захвата фотонов и фотосинтеза. Также проведенные исследования доказывают, что дальний красный свет может повысить эффективность диапазона волн PAR, связанного с фотосинтезом.

Что такое реакция избегания тени?

В природе солнечный свет содержит почти столько же дальнего красного света (20%), сколько красный (21%). Верхние листья растений наиболее подвержены воздействию солнечного света и легко поглощают красный свет, отражая или пропуская самый дальний красный свет. В результате листья, расположенные в самом низу, имеют меньше доступного красного света и получают большую долю дальнего красного света. Это относительно низкое соотношение красного к дальнему красному цвету вызывает расширение стеблей и расширение листьев, чтобы перехватить больше солнечного света. Такую реакцию может вызвать и дополнительное светодиодное освещение.

---

Компания «Гавриш»