Возможность применения технологии объемного облучения растений в сооружениях защищенного грунта
Сооружения защищенного грунта строят таким образом, чтобы получить максимальный выигрыш от использования естественной солнечной радиации. Вместе с тем в спектре солнечного света, проникающего в теплицу в осенне-зимний период, не хватает коротковолновых лучей, что не позволяет выращивать нормальные по форме и развитию растения, а также задерживает их плодоношение. Поэтому в этих сооружениях применяют искусственное облучение и досвечивание растений, используя технологию поверхностного облучения. Главным ее недостатком является то, что световой поток облучателей используется растением недостаточно полно в связи с эффектом самозатенения, когда фотосинтезирующие поверхности верхнего яруса листьев препятствуют падению светового потока на нижние ярусы. Этот отрицательный момент можно устранить за счет применения технологии объемного облучения, которая заключается в размещении облучателей непосредственно внутри посадки. При этом поток света падает как на верхние, так и нижние фотосинтезирующие поверхности облучаемого растения, чем достигается максимальная фотосинтезирующая активность. Технически реализовать такой вариант облучения растений возможно за счет расположения и конструктивных особенностей фитооблучателя. Сам облучатель, например, с энергосберегающими светодиодными элементами можно поместить в глубину посадки, регулируя его положение в зависимости от высоты растения. Применение светодиодов позволяет плавно изменять световой поток и максимально полно его использовать, регулировать спектральный состав источников света с помощью специальной системы управления. Проведенный анализ позволил выявить следующие положения: поверхностные и осевые органы растений способны усваивать свет во всех пространственных расположениях, что предполагает возможность их объемного облучения; замена классической технологии поверхностного облучения тепличных растений на объемное приведет к устранению эффекта самозатенения растения и, соответственно, к максимальному использованию светового потока выращиваемой культурой.
1. Светокультура растений [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://greenergy.org.ua/ (дата обращения: 01.11.2015).
2. Овощеводство защищенного грунта / Под ред. С. Ф. Ващенко. — М.: Колосс, 1984. — 465 с.
3. Гулин С. В. О работе разрядных ламп с регулируемым питанием в селекционных установках / С.В. Гулин, В.И. Карлин, В.Н. Карпов // Светотехника. — 1995. — № 3. — С. 3–8.
4. Малышев В. В. Повышение эффективности облучательных установок для теплиц: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. — 24 с.
5. Чарова Д. И. Повышение урожайности овощных культур за счет использования СИД для электродосвечивания растений в сооружениях защищенного грунта / Д.И. Чарова, И.В. Юдаев // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию образования ВолГАУ. — Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2014. — Т. 3. — С. 459–463.
6. Чарова Д. И., Юдаев И. В. Сборный светодиодный фитооблучатель // Патент России № 148848. 2014.
Искусственное облучение и досвечивание растений широко применяются в сооружениях защищенного грунта. Работы отечественных ученых и исследователей по широте поставленных проблем, изучаемых вопросов и количеству исследований в области светокультуры растений занимают ведущее место в мировой науке и практике. Возможность эффективной технической реализации и экономическая целесообразность искусственного облучения подтверждены многочисленными исследованиями, проведенными за последние полвека учеными, а также накопленным опытом передовых хозяйств. В настоящее время обоснованы практические приемы выращивания ранней рассады и зимней культуры овощных растений с помощью искусственного облучения. Значительное расширение площадей закрытого грунта сегодня позволяет планировать и получать значительные урожаи овощей и других культур, выращивая их круглосуточно. До настоящего времени теплицы часто использовались нерентабельно, так как наиболее ценная овощная продукция (томаты и огурцы) поступает от них потребителям лишь в марте — июне и сентябре — октябре. В осенне-зимние месяцы (ноябрь — март), когда потребность в такого рода овощах особенно велика, почти все тепличные хозяйства ограничиваются выращиванием менее ценной продукции (лук на перо, петрушка, сельдерей и др.) [1].
Все сооружения, предназначенные для выращивания растений, строят таким образом, чтобы получить максимальный выигрыш от использования естественной солнечной радиации. Вместе с тем в спектре солнечного света, проникающего в теплицу зимой, не хватает коротковолновых лучей, что не позволяет выращивать нормальные по форме и развитию растения, а также задерживает их плодоношение [2].
Проанализировав литературные источники, можно сделать вывод о том, что в течение нескольких месяцев (октябрь — март) в теплицах проникающего естественного освещения для растений недостаточно не только по спектральному составу и долготе дня (в 1,5–2 раза короче), но и по среднесуточной фотосинтетически активной радиации (ФАР). С учетом перечисленных факторов возникает необходимость рассмотреть вопрос электродосвечивания растений с использованием облучательных установок, способных создать равномерное объемное распределение светового потока с минимальными материальными затратами и максимальной экономией потребляемой энергии. Обычно для регулирования освещенности в вегетационных климатических установках и теплицах применяется включение и отключение групп источников света, изменение взаиморасположения облучателей и стеллажей с растениями, перераспределение светового потока за счет изменения фотометрических характеристик облучателей и другие способы. Недостатком большинства используемых способов является ступенчатость регулирования освещенности с одновременным нарушением равномерности освещения, что приводит к изменению фотометрических характеристик светового поля [3].
Д. Чарова, В. Петрухин, И. Юдаев, Возможность применения технологии объемного облучения растений в сооружениях защищенного грунта. Овощеводство и тепличное хозяйство. 2017;4.
Источник
Создана технология, повышающая урожайность овощей в теплицах
МОСКВА, 7 июня. /ТАСС/. Специалисты Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева разработали технологию, призванную существенно повысить урожайность овощей в тепличных хозяйствах. В основе изобретения лежит усовершенствование светодиодов, используемых для облучения выращиваемых культур, при этом, в отличие от европейских аналогов, мордовские ученые сконструировали светодиоды со спектром облучения, адаптированным под потребности растений, сообщили в среду в пресс-службе Минобрнауки РФ.
«Наша совместная разработка позволяет в любой момент времени корректировать спектр облучения растения. С помощью технических решений и программных средств можно управлять уровнем облучения каждого цветового канала светодиодов, тем самым расширить потенциал применения разработки для практически любой овощной и зеленой культуры. Спектральный состав излучения, в нашем контексте, который используется в большинстве представленных фитооблучателей, представляет собой совокупность (комбинацию) спектров двух одноцветных светодиодов — красного и синего. В нашей разработке мы используем комбинацию из трех одноцветных светодиодов с определенными длинами волн (красный, глубокий красный и синий) и белых светодиодов, обеспечивая полный спектр облучения», — рассказал заведующий кафедрой светотехники МГУ им. Н.П. Огарева Алексей Горбунов.
В новой фитоустановке реализован блок управления интенсивностью и спектральным составом излучения на базе системы DALI, который обеспечивает плавное регулирование потока каждого модуля светодиодов от 0 до 100% за счет изменения протекающего тока. Это позволяет менять соотношение излучений светодиодов разных цветов свечения в суммарном спектре излучения и менять спектральный состав излучения. Блок компьютеризирован, что позволяет автоматизировано или вручную, используя гибкие настройки, управлять процессом, визуализировать и сохранять результаты измерений. Светодиоды работают в оптимальном для них режиме мощности: при достаточно низкой температуре на кристалле.
Исследования проводятся в рамках программы «Приоритет 2030» Минобрнауки РФ. Партнером МГУ им. Н.П. Огарева является Ардатовский светотехнический завод, одно из крупнейших предприятий по производству световых приборов.
Источник
Влияние радиации на урожай
Вспомните радиоактивные осадки после чернобыльской аварии. Там, где они выпали, теперь не собирают и половины прежних урожаев. Конечно, растения выдерживают такие дозировки, которые для человека губительны. А если точно выверить силу облучения, можно даже получить положительный эффект.
● ионизирующее облучение семян вызывает ускорение развития и повышение урожая многих сельскохозяйственных культур;
● лучевая обработка способствует отчетливому повышению всхожести у трудно проращиваемых семян;
● воздействие дозированными гамма-лучами на яйца кур до инкубации стимулирует более быстрое развитие цыплят и увеличивает яйценоскость;
● ионизирующее облучение бактерий, плесени, грибков, с помощью которых получают антибиотики, необходимые для организма аминокислоты, ферменты, вызывает ускорение деления и размножения микроорганизмов. При этом выход биологически активных соединений увеличивается.
Разумеется, подобное в естественных условиях невозможно: если фон повышенный, то облучение идет все время. И если даже вначале и был полезный эффект, то потом начинается угнетение растений.
Радиация на службе селекции
Если фон слишком высок, погибает даже растительность. Этот эффект используют в селекции.
Подбирают для семян такую дозировку облучения, которая приводит к гибели 70% посадочного материала. Зато мутации остальных дают простор для выбора нужных форм. Как правило, и из них большинство оказывается нежизнеспособным. Примерно то же самое происходит и при обычной селекции, когда 99% сеянцев выбраковывается.
Источник