Существует ли универсальный спектр для растений?
Введение
Универсальный спектр для растений — это возможность выращивать любую культуру в неменяющихся световых условиях с высокой производительностью. Звучит привлекательно. Но насколько это осуществимо на практике? Ранее в статьях, рассматривая влияние различных спектров света, акцентировалось внимание на видоспецифичных реакциях растений по отношению к длинам волн. Это идет вразрез с представлениями об универсальном облучателе. Тем не менее существует подход, позволяющий выращивать любую культуру под одним спектром. В чем суть такого метода, и какие у него недостатки — далее в статье.
Реализация и проблемы
Универсальный облучатель уже давно находится в распоряжении у людей. Это солнце. Универсальным его делает особенность спектрального состава света. Вся область ФАР заполнена энергией почти равномерно, без пиков и падений. Это значит, что какими бы ни были потребности растения в свете, они будут удовлетворены. В большей или меньшей степени.
Проблема такого подхода — недостаточная энергоэффективность. В условиях полной светокультуры, когда более 50% расходов на электричество тратится на свет, нецелесообразно использовать энергию на низкоэффективные спектры.
Однако существует компромисс. Со слов научного сотрудника МГУ Ольги Мироновой нужно расширять диапазон привычных пиков излучения в области 440 и 660 нм. В зависимости сорта, интенсивность воздействия световой волны на растение может приходиться на разные пики. Этот диапазон в среднем варьируется в пределах 5 нм. Поэтому облучатели с расширенными пиковыми областями позволяют решать эту проблему, оставаясь при этом энергоэффективными.
Однако реализация такого метода предполагает получение хороших результатов, но не лучших. Без индивидуального подхода к каждому виду и сорту растений не удастся реализовать их генетическую программу на максимум. Также теряется возможность настройки продукционного процесса для реализации узконаправленных целей. Это, например, получение большего количества вторичных метаболитов, применяемых в медицине и промышленности.
Однако существует компромисс. Со слов научного сотрудника МГУ Ольги Мироновой нужно расширять диапазон привычных пиков излучения в области 440 и 660 нм. В зависимости сорта, интенсивность воздействия световой волны на растение может приходиться на разные пики. Этот диапазон в среднем варьируется в пределах 5 нм. Поэтому облучатели с расширенными пиковыми областями позволяют решать эту проблему, оставаясь при этом энергоэффективными.
Однако реализация такого метода предполагает получение хороших результатов, но не лучших. Без индивидуального подхода к каждому виду и сорту растений не удастся реализовать их генетическую программу на максимум. Также теряется возможность настройки продукционного процесса для реализации узконаправленных целей. Это, например, получение большего количества вторичных метаболитов, применяемых в медицине и промышленности.
Световое «меню»
Когда светодиоды начали завоевывать растениеводческую отрасль, их применение базировалось на кривой Маккри. Главный ее недостаток — измерения проводились в рамках одного листа, и не учитывался комплекс действий разных спектров на растение целиком. Кроме того, интенсивность света была низкой: всего 50 мкмоль м2 с. Поэтому на кривой Маккри четко видны пики только в синей и красной областях, которые проваливаются на зеленом спектре.
Такое представление повлекло за собой эру «марганцовочного» света. И сейчас она подходит к концу, так как становится все очевиднее необходимость комплексного облучения растений целым рядом спектров. Одновременно с этим сейчас все больше внимания уделяется индивидуальному подходу к каждому виду растения и каждому сорту внутри одного вида. Поэтому создаются новые световые рецепты, учитывающие запросы каждой культуры. Это позволяет расширить границы технологических карт возделываемых растений, где теперь появляется место и для светового «меню».
Такое представление повлекло за собой эру «марганцовочного» света. И сейчас она подходит к концу, так как становится все очевиднее необходимость комплексного облучения растений целым рядом спектров. Одновременно с этим сейчас все больше внимания уделяется индивидуальному подходу к каждому виду растения и каждому сорту внутри одного вида. Поэтому создаются новые световые рецепты, учитывающие запросы каждой культуры. Это позволяет расширить границы технологических карт возделываемых растений, где теперь появляется место и для светового «меню».
Спектрометрический анализ Calendula officinalis, Mentha spicata, Lychnis coronaria, Verbena bonariensis, Dianthus barbatus, Tagetes patula, Coriandrum sativum (Coriander), Polemonium caeruleum, Ocimum basilicum, Brassica oleracea, Solanum lycopersicum and Asparagus aethiopicus.
Команда ученых из Плимутского университета провели эксперимент, в котором проанализировали реакцию 14 растений на длины волн в диапазоне 400-700 нм. Для получения данных они экстрагировали хлорофилл и облучали его различными длинами волн с шагом 5 нм. Таким образом был получен график, демонстрирующий пики и интенсивность поглощения энергии каждым растением. Реакции исследуемых объектов имели как общие, так и различающиеся черты.
Спектр поглощения тестируемых видов растений показал сходные формы кривых между ними, но при этом значительно различалось относительное поглощение. Было два основных пика усвоения света — при 435 нм и при 665 нм. В то время как красный пик был относительно узким — от 640 до 690 нм, синий пик был очень широким — от 400 до 480 нм. Отношение поглощения синего к красному было рассчитано для каждого вида, и между растениями наблюдались различия. Это подтверждает необходимость индивидуального подхода при составлении светового «меню».
Кроме того, нужно отметить, что данное исследование проводились в узких рамках. Изучалась только пигментная реакция на свет. Не были учтены комплексные особенности каждого из растений, например, морфология листьев. В статье про влияние зеленого спектра говорилось о его особой роли в повышении урожая у культур со складчатыми листьями. И это еще раз говорит о том, что растения нуждаются в составлении индивидуальных световых решений.
Спектр поглощения тестируемых видов растений показал сходные формы кривых между ними, но при этом значительно различалось относительное поглощение. Было два основных пика усвоения света — при 435 нм и при 665 нм. В то время как красный пик был относительно узким — от 640 до 690 нм, синий пик был очень широким — от 400 до 480 нм. Отношение поглощения синего к красному было рассчитано для каждого вида, и между растениями наблюдались различия. Это подтверждает необходимость индивидуального подхода при составлении светового «меню».
Кроме того, нужно отметить, что данное исследование проводились в узких рамках. Изучалась только пигментная реакция на свет. Не были учтены комплексные особенности каждого из растений, например, морфология листьев. В статье про влияние зеленого спектра говорилось о его особой роли в повышении урожая у культур со складчатыми листьями. И это еще раз говорит о том, что растения нуждаются в составлении индивидуальных световых решений.
Дополнение к «меню»
Подбор оптимального спектра для конкретной культуры и сорта — это большая часть работы, но не вся. В настоящее время ведутся опыты, задача которых разрабатывать динамичные световые режимы. Эта динамика может проявляться и в течения дня, когда имитируется рассвет и закат, и в течение всего периода жизни растения. Так, красный спектр важен для нормального протекания стадии цветения, а синий — для усиленного синтеза хлорофилла. Поэтому, для растений, продукцией которых являются плоды, хорошим решением будет увеличить долю синего на вегетативной стадии и уменьшить в пользу красного на генеративной.
Заключение
Универсальный спектр — это доступное решение для получения стабильно качественной продукции. Но он имеет ряд ограничений, среди которых пониженная энергоэффективность, невозможность реализовать весь потенциал растения, низкая степень управления продукционным процессом. Поэтому, желая получить максимальный результат в зависимости от поставленных целей, нужен индивидуальный подход к каждому виду растений и даже к отдельным сортам.
Поможем со светом для ваших растений
Все персональные данные бережно хранятся
Спасибо, ваши данные получены
Наши фитосветильники со сбалансированным спектром