Выращивание помидоров при искусственном освещении

Влияние искусственного света на рост томатов Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Александрова С.Н., Кудайбергенова Ж.Д., Рыбакова А.А., Незнамова Е.Г.

В работе приведены результаты обзора литературы по теме воздействия искусственных источников света на тепличные растения , в частности на томаты и обоснована методика проведения экспериментальных исследований воздействия светодиодных источников света на рост этих растений. Из литературы 3 показано, что наиболее эффективными для роста тепличных растений являются оптические спектры источника света: синий (400-500 нм), зеленый (500-600 нм) и красный (600-700 нм). Так для роста стебля и листьев томатов [5] необходимы спектры с синей и красной составляющей, а для роста и воздействия на вкусовые качества плодов необходим спектр с зелёной составляющей. Для изготовления светодиодных источников света использованы светодиоды со спектром излучения приведённым в [6, 7].

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Александрова С.Н., Кудайбергенова Ж.Д., Рыбакова А.А., Незнамова Е.Г.

Метод оценки полезности потока источников оптического излучения в светокультуре на примере рассады томата и огурца

О возможности коррекции спектра натриевой лампы с помощью светодиодного источника под требования светокультуры

Текст научной работы на тему «Влияние искусственного света на рост томатов»

ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО СВЕТА НА РОСТ ТОМАТОВ

© Александрова С.Н.*, Кудайбергенова Ж.Д.*, Рыбакова А.А.*, Незнамова Е.Г.*

Томский университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск

В работе приведены результаты обзора литературы по теме воздействия искусственных источников света на тепличные растения, в частности на томаты и обоснована методика проведения экспериментальных исследований воздействия светодиодных источников света на рост этих растений. Из литературы 2 показано, что наиболее эффективными для роста тепличных растений являются оптические спектры источника света: синий (400-500 нм), зеленый (500-600 нм) и красный (600-700 нм). Так для роста стебля и листьев томатов [5] необходимы спектры с синей и красной составляющей, а для роста и воздействия на вкусовые качества плодов необходим спектр с зелёной составляющей. Для изготовления светодиодных источников света использованы све-тодиоды со спектром излучения приведённым в [6, 7].

Ключевые слова: тепличные растения, помидоры, светодиодный светильник.

В начале двадцатого века было обнаружено положительное влияние искусственного освещения на рост и развитие растений. Проведенные в 80-ых годах прошлого века эксперименты продемонстрировали, что при освещении растений длинноволновым красным светом интенсивность их роста увеличивается относительно интенсивности роста при дневном освещении [1].

В настоящее время велика значимость выращивания растений, в особенности овощных культур в искусственных условиях. Во многих районах России возделывание большинства овощей в открытом грунте затруднено или невозможно в связи с неподходящими климатическими условиями. Выращивание в теплицах, в закрытых грунтах решает эту проблему, и это играет большую роль в агрономическом секторе экономики. Для выращивания пригодных к потреблению культур требуются различные условия, такие как оптимальная температура, влажность, и одно из самых главных — освещенность.

* Студент кафедры Радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга.

* Студент кафедры Радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга. » Студент кафедры Радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга.

* Доцент кафедры Радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга, кандидат биологических наук.

Для установления оптимальной освещенности при выращивании тепличных растений играет большую роль правильный выбор источников излучения. Они должны обладать: максимальным фотосинтетическим воздействием, способствующим ускоренному росту растений, цветению, плодоношению; экономичностью — источники света должны потреблять минимум энергии; безопасностью, которая выражается в отсутствии вредного воздействия на человека [2].

Растения в процессе фотосинтеза поглощают спектр только определенных длин волн, а их спектральная чувствительность сильно отличается от чувствительности человеческого глаза [2]. Для различных растений физиологическое активное излучение, при котором происходит фотосинтез и другие процессы, находится в интервале 300-800 нм, а спектр поглощения фотосинтетической активной реакции (ФАР) — в интервале 400-700 нм. В диапазоне ФАР обычно выделяют три физиологически значимых спектральных участка: синий (400-500 нм), зеленый (500-600 нм) и красный (600-700 нм) [3].

Чтобы определить основные требования к спектрам излучающих ламп, нужно провести литературный анализ исследований о воздействии излучения разных диапазонов спектра на развитие и рост растений. Подобные исследования были проведены для разных видов растений: редиса, огурца, томатов, гороха, пшеницы. К примеру, доказано исключительное значение в достижении высокой продуктивности ценоза томата излучения в пределах 600-700 нм. Излучение в диапазонах 400-500 и 500-600 нм необходимо в незначительных количествах [3].

Синий свет (400-500 нм) — затормаживает рост стебля, корней и листа. Количество клеток, хлоропластов и уровень фотосинтеза на одну единицу поверхности листа высокое, но через малую поверхность листа даже высокая интенсивность фотосинтеза не может восполнить торможение процессов роста. При зеленом свете (500-600 нм) обычно могут формироваться вытянутые осевые органы с небольшим числом клеток и хлоропластов и очень низким уровнем фотосинтеза (на единицу поверхности листа). Продуктивность у растений остается низкая. Также действие зеленого света сопутствует снижению числа хлоропластов на единице поверхности, и это приводит к уменьшению фотосинтеза на единицу площади, падению биологической продуктивности листа и растения. При красном свете (600-700 нм, важен диапазон 625-680 нм) происходит интенсивный рост листьев и осевых органов. Низкая интенсивность или отсутствие излучения красного участка спектра приводит к формированию неполноценных дегенеративных органов, дающих низкий урожай [3].

Из результатов изучения влияния света с разными длинами волн, излучаемого лампами накаливания и люминесцентными лампами на рост и фотосинтез растений установлено, что отдельно взятый из трех основных диапазонов ФАР малопригоден для выращивания растений. Лишь излучения с

определенными соотношениями энергии в спектре или с широкополосным спектром для конкретного растения соответствует спектру поглощения ФАР листьями различных видов растений [3].

Диффузный свет более эффективен, чем прямой, поскольку распределяется лучше. Интенсивность света от вертикального источника сильно снижается после прохождения света через лист. Верхний лист получает 100 % света, лист, находящийся под верхним — 20 %, третий лист — всего 4 %. При искусственном освещении рекомендуется располагать источники света так, чтобы излучение падало под различными определенными углами. В условиях светокультуры растения развиваются как в направленном и в диффузном светопотоке. Диффузного излучения добиваются путем установки матового стекла перед источником излучения, используя другие переизлучающие или рассеивающие поверхности [4].

Спектральный состав света — важнейший фактор, определяющий скорость и качество процессов фотосинтеза и роста растений. Однако нерешенным остается вопрос о влиянии на растения томатов разных сортов светового спектрального состава [3]. Поэтому цель нашего проекта — выращивание томатов под различными видами ламп, которые отличаются по спектральному составу цвета и иным характеристикам — нахождение оптимального светового режима для выращивания томатов в тепличных и комнатных условиях для повышения их потребительских (пищевых) свойств и качеств.

Томат в домашней культуре довольно неприхотлив, если обеспечить ему достаточную освещенность и оптимальную температуру [5]. Для исследований мы выбрали такие сорта томатов, как томаты черри «Лукошко на окошке» и «Кнопка». Обрызгав землю и семена гуматом калия, произвели высадку семян в 5 ящиков длиной 40 см, высотой 10 см и шириной 20 см. К каждому из ящиков, после того, как семена взойдут, будут подводиться разные источники света: к первому ящику — люминесцентные лампы, ко второму -солнечный свет (ящик находится на подоконнике), к третьему — лампы накаливания, к четвертому — светодиоды белого света, к пятому — светодиоды красного и фиолетового света, с добавлением зеленого в дальнейших фазах. Дальнейшая технология выращивания будет такова: после всхода ростков размещаются лампы возле каждого из ящиков, их расположение будет боковое, верхнее, а так будет использоваться диффузное (объемное) излучение. Осуществляется полив, подкормка удобрениями (раз в 7-10 дней).

После появления настоящих помидорных листьев (спустя 18-25 дней) -растения пикируются в отдельные емкости диаметром 8-10 см, продолжается своевременный полив и подкормка, интенсивность света немного уменьшается [5]. Производится проветривание помещения, рыхление почвы, ежедневные проверки состояния растений с измерениями влажности и освещенности помещения. Когда растения образуют больше 6 помидорных листьев, производится окончательная пересадка в четырех — пяти литровые

емкости. Продолжается полив, подкормка, измерение влажности и освещенности помещения, проветривание помещение и рыхление почвы, даже когда появятся плоды. Первые плоды появляются через 80-100 дней после посева семян.

Исходя из результатов (форма растений, их листовых пластин и осевых органов, время цветения и плодоношения, наличие или отсутствие заболеваний и т.д.) будет проведен анализ практического воздействия каждого из видов освещения на рост и развитие растений, основанный на ежедневных наблюдениях за растениями и оценке конечного результата — появления плодов. В итоге можно будет выявить лучший из вариантов освещения и рекомендовать его для выращивания растений в теплицах и в комнатных условиях.

Таким образом, проведя эксперимент, мы ознакомимся со светокультурой растений, установим, как реагирует каждый из выбранных сортов томатов черри на определенный спектр света, проследим изменения морфологических свойств растений в ходе эксперимента, выявим самый пригодный вариант досветки (или полного освещения) растений в тепличных и домашних условиях, будет разработан оптимальный световой режим для выращивания растительных объектов в условиях искусственного освещения.

1. Астафурова Т., Лукаш В., Гончаров А., Юрченко В. Фитотрон для светодиодной досветки растений в теплицах и на дому // Полупроводниковая светотехника. — 2010. — № 3. — С. 36-38.

2. Кондратьева И.П., Валеев Р.А. Результаты опытов по влиянию спектра излучения светодиодов на меристемные растения // Энергообеспечение и энергосбережение в сел. хоз-ве. — М., 2012. — Ч. 2. — С. 212-218.

3. Говоров П.П., Велит И.А., Щиренко В.В., Пилипчук Р.В. Источник света для выращивания овощей в условиях закрытого грунта: учебное пособие для студентов специальности «Светотехника и источники света» [Электронный ресурс]. — Тернополь: Джура, 2011. — 156 с. — Режим доступа: http://svitlo.dn.ua/get-news/56. — (Официальный сайт ООО «Укрпромсвет»).

4. Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисовский Г.М. Светокультура растений в теплицах [Электронный ресурс]. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000. — Режим доступа: http://www.greenhouses.ru/Svetokultura.

5. Официальный сайт Homeand Graden [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.homegardens.ru/component/content/artide/24-home-plant/ ogorod-okno/70-pomidory-cherri-na-podokonnike.

6. Вилисов А.А., Дохтуров В.В., Тепляков К.В., Солдаткин В.С. Индикаторные светодиоды для поверхностного монтажа // Полупроводниковая светотехника. — 2011. — Т. 5, № 13. — С. 50-51.

7. Вилисов А., Калугин К., Солдаткин В., Перминова Е. Белые свето-диоды // Полупроводниковая светотехника. — 2012. — Т. 4, № 18. — С. 14-17.

Источник