Влияние спектра светодиодов на рост огурца
Светодиодные фитооблучатели позволяют изменять в широких пределах их спектральные характеристики, а следовательно — заметно увеличивать урожайность овощей. Для фермеров России это особенно важно, учитывая масштабы страны. Овощи нужны везде.
В рамках Регионального проекта «Развитие научно-производственной кооперации посредством реализации проектов полного цикла» ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» совместно с ОАО «Ардатовский светотехнический завод» были проведены очередные серии исследований по влиянию излучения светодиодных фитооблучателей комбинированного спектра на рост и развитие культуры огурца известного и массового выращиваемого в России сорта Лилипут F1 (авторский гибрид Гавриш).
Для экспериментальных исследований был взят огурец раннего срока созревания сорта Лилипут F1, который отличается высокими вкусовыми качествами, универсальностью использования, высокой урожайностью и резистентностью ко многим заболеваниям. Огурцы сорта Лилипут F1 отличаются средней ветвистостью и склонностью к образованию боковых детерминантных побегов, куст формируется самостоятельно. Плоды цилиндрической формы длиной 7-9 см, массой 80-90 г.
Исследования проводили в лаборатории искусственного климата ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» на экспериментальной исследовательской гидропонной установке (ЭИГУ) со светодиодными фитооблучателями комбинированного спектра, принципиальным отличием которых является применение в них светодиодных композиций на основе белых и цветных светодиодов, позволяющих изменять в широких пределах их спектральные характеристики в области фотосинтетически активной радиации (ФАР). Фитооблучатели изготовлены ОАО «Ардатовский светотехнический завод».
Определение наиболее благоприятного спектра излучения фитоламп
В процессе эксперимента поддерживался одинаковый уровень фотонной облученности 250±10 мкмоль/с • м^2 над верхушками растений за счет изменения высоты подвеса фитооблучателей.
В первой секции использовались два фитооблучателя (ФО1) с НЛ ВД типа ДНаТ.
Растения огурца во второй секции облучались двумя фитооблучателями (ФО2) со СД Тцв = 5 000 К и Тцв = 6 500 К, имеющими сплошной спектр, и СД с пиковыми длинами 660 нм и 730 нм соответственно.
В третьей секции ЭИГУ использованы фитооблучатели (ФО3) со СД типа Тцв = 5 000 К, имеющими сплошной спектр, и СД с пиковой длиной волны 660 нм.
Измерения спектральных характеристик фитооблучателей проводились спектро-радиометром Specbos 1211 (Jeti, Германия), уровня облученности — спектрометром МК 350S (UPRtek, Тайвань). Неравномерность распределения облученности технологической зоны во всех секциях не превышала 15%.
Эксперименты (первая вегетация) проводились при постоянном 16 ч фотопериоде и температуре воздуха +22…+24 °С. В качестве субстрата использовали минеральную вату, питательный раствор готовился с добавлением минеральных удобрений.
Фенологические учеты и наблюдения за ростом и развитием растений проводились каждые 5 суток. Фиксировались высота растений, площадь самого большого листа, количество листьев, диаметр стебля, количество плетей и др. Регулярные наблюдения за рассадой огурцов были начаты в возрасте 15 суток.
В таблице 1 представлена динамика роста растений огурца сорта Лилипут F1.
Анализ результатов таблицы 1 позволил заключить следующее: с самого начала облучения выявлена разница в размерах и качестве рассады огурцов при различных вариантах облучения. Растения огурца в диапазоне времени 25-35 суток под фитооблучателями ФО3 существенно отставали в росте — по отношению к рассаде под фитооблучателями ФО1 на 33% — 4,7%, под облучателями ФО2 на 29,5% — 20,9%. К возрасту рассады в 40-45 суток ситуация изменилась: высота рассады огурца под фитооблучателями ФО3 даже незначительно (в среднем на 1,5%) превысила высоту растений под фитооблучателями ФО1.
Биометрические показатели растений огурца сорта Лилипут F1 представлены в таблице 2.
На 50-й день высота растений огурца под ФО2 превышала высоту растений под ФО1 и ФО3 на 14,5 и 13,6% при превышении сырой массы на 4,2 и 9,4% соответственно. Следовательно, спектральный состав облучения меньше влияет на продуктивность фотосинтеза, чем на его рост.
Оценку содержания хлорофилла в листьях производили на спектрофотометре UV-Mini-1240 (таблица 3).
Листья растений огурца под ФО2 были насыщенного зеленого цвета, что объясняется повышенным содержанием хлорофилла. Концентрация хлорофиллов a и b в листьях растений огурца под ФО2 была в 1,3 раза выше, чем под ФО1 и в 3,36 раза выше, чем под ФО3.
Выводы
Проведенные фотобиологические исследования (первая вегетация) позволили предварительно выявить наиболее благоприятный спектр излучения, обеспечивающий лучшие биометрические характеристики и продуктивность растений огурца сорта Лилипут F1 при его выращивании по технологии светокультуры, что можно объяснить наличием в спектре фитооблучателя ФО2 излучения с длиной волны λ = 730 нм, которое возбуждая активную форму растительного пигмента фитохрома Ф730, регулирует фотоморфогенез растения.
Влияние спектрального диапазона (700-780 нм) на рост и развитие растений в настоящее время исследуется, что делает желательным его наличие в спектре излучения фитооблучателя.
---
Статья размещена в международном научном издании The Scientifc Explorer HELIX.
Куршев Александр Евгеньевич, директор по стратегическому развитию ОАО АСТЗ
Богатырев Сергей Дмитриевич, кандидат технических наук, директор по развитию ОАО АСТЗ
Железникова Ольга Евгеньевна, кандидат технических наук, директор ИЭС