Выращивание томатов под светодиодами: прорыв в эффективном растениеводстве
Исследователи из Университета Токио и других учреждений успешно вырастили в полностью контролируемых условиях крупноплодные и черри-томаты с высоким содержанием питательных веществ, используя в качестве источника света энергоэффективные LED-лампы. Ранее такие методы были ограничены типами или размерами растений, которые могли в них процветать.
Исследование, опубликованное в HortScience, демонстрирует, что метод подходит для городской среды, потенциально даже для космоса, и может обеспечить продовольственную безопасность в условиях изменения климата или экстремальных погодных явлений.
Томаты — культура с очень высокими требованиями к освещению и воде. Традиционные теплицы имеют недостатки и зависят от солнечного света. Фабрики растений с искусственным освещением (ALPFs) позволяют полностью контролировать среду, но требуют много энергии, в том числе из-за освещения.
Логичным шагом стало использование светодиодов (LED), которые успешно применялись для листовой зелени, но не для более требовательных культур, таких как томаты.
«Растительные фабрики устойчивы к климатическим крайностям, таким как засухи, наводнения и волны жары. Их можно строить в пустынях, городах или даже в космосе», — сказал доцент Ватару Ямори.
Метод и результаты эксперимента
Команда оснастила закрытое пространство для выращивания томатов высокоэффективными LED-светильниками, но с разными схемами освещения:
- Крупноплодные томаты освещались сверху.
- Томаты черри освещались сверху или сбоку, что заставляло их расти вверх S-образными изгибами.
Результаты за год:
- Крупные томаты хорошо росли, но урожайность и содержание сахара были ниже, чем в теплицах. Однако содержание витамина C было выше.
- Томаты черри превзошли ожидания: урожайность была сопоставима с тепличной, но качество значительно выше. S-образные растения плодоносили раньше, что дополнительно повысило урожайность.
«Наше исследование показывает, что крупноплодные томаты, которые когда-то считались слишком сложными для выращивания при искусственном освещении, можно стабильно культивировать на полностью закрытой LED-фабрике растений. Это переломный момент», — заявил Ямори.
Преимущества и вызовы
Преимущества LED-томатов:
- Стабильное качество круглый год.
- Повышенное содержание питательных веществ (например, витамина C).
- Устойчивость к климатическим рискам.
- Сокращение транспортных расходов («местное производство для местного потребления»).
Главная трудность — оптимизация световой среды и баланса света, температуры, влажности и питательных веществ в закрытом пространстве, что потребовало много проб и ошибок.
Будущее технологии
Стоимость LED-томатов пока выше, но с распространением технологии и интеграцией возобновляемой энергии цены станут доступнее.
«Вертикальные томатные фермы в небоскребах — уже не научная фантастика. С нашими результатами реалистично представить, что томаты будут выращивать в небоскребах через 10–20 лет, и даже в экспериментальных системах для производства свежих продуктов на Луне или Марсе», — заключил Ямори.