Светодиодные системы превосходят традиционные методы освещения в теплицах
В Канаде, где сезон открытого грунта ограничен, ежегодные продажи продукции тепличных хозяйств по выращиванию фруктов и овощей превышают $1,1 млрд. Поиск более эффективных методов освещения — ключевой фактор для поддержания высокого уровня производства и увеличения доходов. «Световое облучение является лимитирующим фактором для увеличения производства в теплицах, когда все остальные факторы (температура, уровень питательных веществ и доступность воды) поддерживаются на адекватном уровне», — заявили авторы нового исследования. Учёные из Университета Макгилла Пол Дерам, Марк Г. Лефсруд и Валери Орса отметили, что широкоспектральные натриевые лампы высокого давления, используемые для дополнительного освещения, «не являются самым эффективным источником света» для растений.
Согласно авторам, ранее было показано, что определённые частоты света в диапазоне 400–700 нм влияют на фотосинтез более непосредственно, чем другие длины волн (особенно в красном и синем диапазонах). Исследователи провели эксперименты, чтобы определить, могут ли светодиоды (LED) снизить затраты на освещение. «LED можно подобрать для воздействия на длины волн, используемые растениями, что позволяет производителям настраивать свет для максимальной продуктивности растений и ограничивать волны, не оказывающие значительного влияния на рост», — пояснили они.
Учёные подвергли гидропонно выращенные растения томата трём уровням интенсивности света при трёх соотношениях красного и синего света. Для сравнения использовались вторичные методы освещения: 100% натриевые лампы высокого давления (HPS), 100% красный LED-свет сверху растения, 100% красный LED-свет снизу растения, смесь 50%:50% LED:HPS и контроль (без дополнительного освещения). Обе серии эксперимента длились по 120 дней в течение двух сезонов (лето-осень и зима-весна).
Результаты показали, что пять световых режимов с наибольшим количеством плодов были: 5:1 высокая интенсивность (385 плодов), 5:1 средняя (358 плодов), 5:1 низкая (341 плод), 19:1 высокая (315 плодов) и 100% LED (310 плодов). «В целом, наиболее продуктивные LED-режимы стабильно превосходили обработку только лампами высокого давления», — заявили авторы. «Эти методы можно считать улучшением по сравнению с традиционным HPS-освещением для теплиц».
Результаты также показали, что высокие уровни облучения приводили к наибольшей вегетативной биомассе и плодоношению для всех соотношений. Наибольшее производство биомассы (без учёта плодов) было достигнуто при соотношении 19:1, в то время как более высокое плодоношение было получено при соотношении 5:1. Наибольшее производство товарных плодов было при обработке 50%:50% LED:HPS. Авторы отметили, что режим 5:1 высокая интенсивность показал хорошие результаты в каждой категории.
«Как и ожидалось из литературы, более высокие интенсивности приводят к большему производству, причём все соотношения дают больше при более высоких уровнях облучения», — сказали Дерам, Лефсруд и Орса. Они также установили, что увеличение доли красного света повышает производство биомассы и немного снижает количество плодов. Учёные пришли к выводу, что светодиоды являются «многообещающим механизмом» для улучшения искусственных систем освещения теплиц.