Коллектив ученых из Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН во главе с Александром Тихомировым представил научную концепцию по выбору наиболее эффективных источников света для искусственного освещения растений. В результате анализа собственных исследований и международного опыта специалисты сделали важные выводы о необходимости индивидуального подхода к освещению разных культур. Согласно их мнению, универсального источника света, гарантирующего максимальную продуктивность для всех культур, не существует — каждому растению требуется свой собственный спектр и интенсивность света.
Уникальные потребности растений: причина индивидуального подхода
Сегодня искусственное освещение играет ключевую роль в тепличном хозяйстве, селекционных лабораториях, а также в экосистемах, обеспечивающих жизнедеятельность человека, как на Земле, так и в условиях космоса. Для эффективного роста и получения обильных урожаев, растениям требуется не только правильная агротехника, но и тщательно подобранные условия среды, среди которых освещение занимает центральное место.
Исследования экспертов ФИЦ КНЦ СО РАН показали, что ни одна лампа или светильник с определённым спектром или энергетикой не может гарантировать идеальные условия для всех растений. Каждая культура по-разному реагирует на синий, красный, ультрафиолетовый и инфракрасный диапазоны, а также на силу света и его продолжительность. Поэтому подход к выбору искусственного источника освещения должен основываться на понимании спектральных предпочтений определённого вида, степени его фоточувствительности и особенностях физиологического развития.
Группировка культур для повышения эффективности
Ученые Красноярского научного центра СО РАН предложили объединять растения в группы по их биологическим и физиологическим похожим свойствам. Такой подход облегчает задачу подбора источника освещения для промышленных теплиц, лабораторий и даже космических оранжерей. Например, некоторые культуры лучше развиваются при преобладании синего света, другие — при красном или при особом сочетании спектров. Именно группировка помогает ввести стандарты, направленные на максимизацию урожайности без серьёзных потерь и стрессов для растений.
Белый свет: компромисс или необходимость?
Широко распространено мнение, что универсальным решением для всех растений может стать белый свет с усреднённым спектром. Однако по результатам исследований Александра Тихомирова и коллег, такой подход не позволяет раскрыть максимальный потенциал продуктивности разных культур. Использование белого света возможно, но требует готовности к некоторым ущербам урожая. Для достижения оптимальных результатов необходимо варьировать интенсивность и спектральный состав излучения под особенности каждой группы растений или даже под отдельные культуры.
Не только количество, но и качество света имеет критическое значение. Фоторецепторы растений активируются при поглощении излучения в строго определённых диапазонах длин волн. Эти светочувствительные молекулы определяют ключевые физиологические процессы: фотосинтез, цветение, рост и развитие листьев и плодов.
Влияние инфракрасного излучения на продуктивность
Еще одним немаловажным фактором выбора освещения выступает инфракрасный компонент света. Команда ФИЦ КНЦ СО РАН обратила внимание, что инфракрасное излучение определяет терморегуляцию листьев, а значит, напрямую влияет на скорость биохимических процессов и, как следствие, на конечную урожайность культур. Разные доли тепловой радиации при одинаковом основном спектре дают разную продуктивность, что особенно важно учитывать при расчёте светотехнических систем для агропромышленных комплексов и исследовательских станций.
Новое качество агротехнологий — реальность уже сегодня
Открытия, сделанные Александром Тихомировым и исследователями Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, дают мощный импульс развитию современных агротехнологий. Благодаря комплексному подходу к группировке растений и точному подбору спектров искусственного освещения, сельское хозяйство получает инструменты для повышения урожайности и снижения энергозатрат. Оптимистичный взгляд на перспективы внедрения этих разработок позволяет прогнозировать значительный рост эффективности не только в традиционном земледелии, но и в новых отраслях: городское вертикальное фермерство, селекция будущего и космические биотехнологии.
Таким образом, отечественная наука уверенно занимает лидирующие позиции в разработке индивидуальных решений по искусственному освещению для растений различных видов. Подход, базирующийся на научной строгости, открывает новые горизонты для аграрной отрасли России и всего мира, позволяя заглянуть в будущее выращивания урожая вне зависимости от природных условий.
Интересным и малоизученным фактором, который влияет на эффективность выращивания растений в теплицах, является сочетание естественного и искусственного освещения. На первый взгляд, кажется, что солнечный свет исключительно приносит пользу, однако его избыток может неожиданно стать препятствием к эффективной работе ламп искусственной досветки. Природное дневное освещение, поступающее в парник, может частично искажать узконаправленный спектр ламп, снижая их пользу для фотосинтеза. Особенно важно учитывать этот момент в регионах средней полосы и на юге, где солнечные дни преобладают в течение всего года.
Правильный выбор освещения для северных широт
В северных регионах или областях, где часто случаются продолжительные периоды плохой погоды, солнечного света растениям может не хватать. Дожди, плотная облачность или длинные зимы серьезно сокращают количество света, необходимого для полноценного фотосинтеза и развития. В подобной ситуации оптимальным решением становится установка светодиодных ламп с преобладанием синих и красных волн. Эти спектры оказывают наибольшее стимулирующее воздействие и помогают поддерживать активный рост даже в условиях короткого светового дня. Особенно актуален такой подход для зимнего выращивания овощей и зелени в тепличных комплексах.
Учитываем особенности растений
Ключевым элементом выбора спектра ламп является изучение строения растения и принципов работы его фотосинтетической системы. Для получения максимального урожая важно понять, какие именно листья вовлечены в процессы накопления питательных веществ и формирования плодов. Например, огурцы образуют плоды преимущественно на каждом ярусе под листьями. Если нижние или средние листья получают мало света, они начинают раньше стареть, что приводит к сбросу цветков и уменьшению урожайности.
Чтобы этого избежать, необходимо обеспечить полноценное освещение всем ярусам. Прекрасным решением является увеличение доли зеленого света в общем спектре – он помогает лучам проникать вглубь к нижним листьям, замедляя процессы старения и способствуя стабильному плодоношению. Таким образом, грамотная настройка светового режима значительно улучшает физиологическое состояние растений и повышает общую эффективность тепличного производства.
Группировка культур по световым требованиям
Создать индивидуальные лампы для каждого сорта совершенно невозможно, однако есть альтернативный подход – объединение растений схожих видов в группы, обладающие одинаковыми потребностями к спектру и интенсивности света. Это позволяет выбрать универсальные источники освещения, максимально отвечающие потребностям большинства культур, выращиваемых в теплице. Работа по формированию таких групп особенно актуальна для крупных фермерских хозяйств и промышленных тепличных комплексов в регионах с недостатком солнца. Такой подход позволяет достичь высоких результатов, эффективно управляя процессами фотосинтеза, и получать достойные урожаи даже в сложных климатических условиях.
Безопасность и комфорт для человека
Немаловажно помнить, что искусственное освещение должно быть безопасным не только для растений, но и для людей, которые ежедневно работают в теплицах. Наиболее естественно и комфортно воспринимается человеком белый свет, максимально приближенный к дневному солнечному. Лампы для выращивания зачастую излучают преобладающие синий и красный свет, что повышает их отдачу в отношении роста растений, но может вызывать у людей усталость глаз, искажение цветов и снижение работоспособности при долгом воздействии. Чтобы сделать работу в теплице приятнее и безопаснее, рекомендуется добавлять в общее освещение белый и зеленый спектры. Такая световая смесь помогает сохранять яркость и четкость зрения, улучшает настроение и снижает утомляемость, при этом не снижая эффективность процесса выращивания растений.
Оптимальные решения для урожая круглый год
Сегодня современные технологии позволяют создать такие световые условия в теплицах, при которых зеленые культуры, овощи и даже экзотические растения радуют высоким урожаем вне зависимости от времени года. Грамотный учет особенностей солнечного освещения, правильный подбор спектра и интенсивности ламп, а также забота о благоприятной рабочей атмосфере делают современное растениеводство успешным и вдохновляющим занятием. И чем больше научных знаний и опыта вкладывается в создание идеальной световой среды, тем увереннее можно смотреть в будущее, планируя стабильные урожаи, здоровые растения и комфортные условия труда для агрономов.
Фото Веры Сальницкой
Уникальные особенности освещения для различных растений
Растения играют важнейшую роль в поддержании баланса нашей экосистемы, и правильное освещение существенно влияет на их развитие и здоровье. Однако современные исследования показывают, что подобрать однородный и эффективно работающий искусственный источник света для всех видов растений невозможно. Дело в том, что каждая культура имеет уникальные биологические особенности и, соответственно, индивидуальные потребности в спектре и интенсивности света.
Например, такие растения как томаты или огурцы активно развиваются при более высоком уровне освещенности и под воздействием определённых оттенков спектра. В это же время, для салата и многих зелёных культур требуется совсем другой спектр, чтобы поддерживать активное фотосинтетическое развитие. Помимо текущих стандартов поиска универсального света, важно учитывать факторы жизненного цикла растений, стадии роста и даже сортовые особенности.
Выбор оптимального освещения для максимального урожая
Сегодня технологии искусственного освещения шагнули далеко вперёд: на рынке представлены светодиоды, натриевые лампы и другие современные системы. Эти технологии стали настоящим прорывом, позволив выращивать растения круглый год с сохранением высоких показателей урожайности. Тем не менее, чтобы получить максимально качественный и вкусный урожай, важно подобрать светильники, которые подходят именно для вашей культуры. Профессиональные агрономы и инженеры советуют обращать внимание на состав светового спектра, мощность ламп и особенности распределения света по площади, где растут растения.
Итак, универсального искусственного освещения для всех растений не существует. Залог высоких урожаев и здоровья ваших растений — это индивидуальный подход и внимательный выбор современной светотехнической продукции. Инновационное оборудование и опыт специалистов позволяют создавать уникальные решения под каждую культуру, раскрывая её природный потенциал на максимум. С умело подобранным освещением отпадёт множество трудностей, а ваш домашний сад или профессиональная теплица будут радовать устойчивым развитием и отличным урожаем!
Источник: scientificrussia.ru
