Мартиросян Ю.Ц.1,3, Мартиросян Л.Ю.1,3, Маврин М.В.4, Гарибян Ц.С. ¹, Мартиросян В.В.¹, Кособрюхов А.А.1,2
¹ ФГБУН «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии. 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 42, e-mail: yumart@yandex.ru.
² ФГБУН Институт фундаментальных проблем биологии РАН, 142290, г. Пущино, Московской область, ул. Институтская, 2.
³ ФГБУН Институт биохимической физики РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4. ™ ООО «АтомСвет», 140186, г. Жуковский, Московская область, ул. Дугина, дом 28/12.
Ключевые слова: светодиодные облучатели, ФАР, растения огурца, урожай
Правильный выбор светового режима выращивания растений, с учетом их физиологического состояния, является важным элементом получения качественной растительной продукции. Он зависит от потребности растений в интенсивности и спектральном составе света. Для решения проблемы снижения энергозатрат актуальным становится применение инновационных технологий – низкоэнергетических светодиодных облучателей. Они позволяют имитировать динамику суточного изменения спектрального состава солнечного света при выращивании растений, а также управлять ростом и развитием растений, ускоряя или замедляя отдельные фазы роста. Однако необходимо, чтобы в спектре светодиодных светильников, используемых для выращивания растений, были все участки видимого
излучения с преобладанием красных и синих лучей, а также небольшая доля ультрафиолетового и дальнего красного света.
В задачу работы входила оценка интенсивности СО2 газообмена, активности световой стадии фотосинтеза по показателям переменной флуоресценции хлорофилла а, ростовых параметров растений, длительно выращиваемых в условиях полного спектрального облучения в области фотосинтетически активной радиации (ФАР) под светодиодными облучателями и лампами ДНАТ-600. Растения огурца (Cucumis sativus L., гибрид Тристан F1) выращивали методом аэропоники на двух изолированных стеллажах, что давало возможность задавать необходимые параметры облучения: интенсивность и спектральный состав света.
Интенсивность фотосинтеза листьев измеряли с помощью фотосинтетической системы LCPro+ (ADC BioScientific Ltd., Великобритания). Измеряли скорость газообмена листьев растений при интенсивности света 304 и 412 мкмоль фотонов м-2с-1, соответственно под СД облучателями и лампами ДНАТ-600, т.е. при интенсивности выращивания растений, а также определяли «потенциальную» скорость газообмена при 1200 мкмоль фотонов м-2с-1. Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света определяли в диапазоне ФАР от 0 до 1200 мкмоль фотонов м-2с-1 при концентрации СО2 в воздухе 420±22 мкмоль СО2 моль-1. Для этого последовательно повышали уровень интенсивности света с 0 до 1200 мкмоль фотонов м-2с-1. Переменную флуоресценцию регистрировали с помощью РАМ флуориметра (PAM-Junior, Heinz Walz, Germany). Каждые 4-7 дней определяли ростовые показатели: высоту
растений, количество ярусов, диаметр корневой шейки.
Анализ распределения спектров облучения светильников показывает, что максимальное значение для продуктивности имеет «красная» часть спектра в диапазоне волн 600-700 нм. По этому показателю светодиодные светильники BIO 03-180 превосходят светильники ДНаТ 600 на 40 мкмоль/м2с. При этом эффективность распределения внутри «красного» участка спектра BIO 03-180 значительно лучше, чем у ДНаТ 600 – максимумы распределены на диапазон 660-680 нм, в отличие от ДНаТ 600 – максимумы в области 600-610 нм.
Показано, что у растений огурца в условиях высоких уровней облученности (304 и 412 мкмоль/м2с) и температурах 25 и 26°С формируется фотосинтетический аппарат, способный эффективно работать при повышении интенсивности света до 1200 мкмоль/м2с. Указанная закономерность в большей степени зависит от температуры (R=0,81), чем от фона освещенности (R=0,73), но в условиях средней и низкой освещенности (300 мкмоль/м2/с) ассимиляционные возможности растений определяются фоном освещенности (R=0,95). То есть увеличение интенсивности ассимиляционного света в обязательном порядке должно сопровождаться ростом дневной температуры воздуха в посевах.
Выход урожая был выше в начальный период сбора под лампами ДНАТ-600, но в последующем снижался и, в результате, общая урожайность была ниже по сравнению со светодиодными вариантами. Полученные данные свидетельствуют о возможности снижения энергетической мощности СД облучателей по сравнению с лампами ДНАТ-600, что должно обеспечить снижение потребления энергии на 30-35%.