Светодиодное освещение полного спектра повышает урожайность томатов в теплицах

Томаты представляют собой один из крупнейших сегментов рынка овощей защищенного грунта. Не удивительно, что производители находятся в постоянном поиске эффективных стратегий выращивания со светокультурой, которая позволяет получать урожай томатов круглый год, независимо от географического положения тепличного комплекса.

Современным и энергоэффективным решением здесь являются светодиоды (LED). Их применение позволяет получать стабильный урожай и экономить как минимум 40 % энергии по сравнению с натриевыми лампами высокого давления (ДНаТ). К тому же, срок службы у LED-облучателей в несколько раз больше. Светодиодные облучатели Fluence by OSRAM работают практически без ухудшения параметров на протяжении 50 000 часов. А значит, долгое время замена системы освещения не потребуется, в то время как натриевые светильники требуют замены ламп в среднем каждые два-три года.

В отличие от традиционных осветительных систем, имеющих в этом плане существенные ограничения, использование светодиодов позволяет создавать решения, гибкие с точки зрения спектрального состава излучения. Используя эти преимущества светодиодов, производители могут настраивать освещение для получения стабильного урожая не только в зимний период, но и в другие сезоны года.

Важные показатели освещенности: ФАР и DLI

Когда речь заходит об оптимизации процесса выращивания, одним из основных параметров становится количество света. Каждая культура имеет индивидуальную потребность в интенсивности освещения, которое напрямую определяет характер развития и роста растения. Преимущество LED-облучателей в том, что они могут обеспечить растениям необходимое количество света с меньшими энергозатратами.

С их помощью растениеводы могут контролировать процесс и точнее прогнозировать результаты. При этом ориентироваться можно и нужно на такой показатель освещения как «моль/день», который индивидуален для каждой культуры, и разобраться с тем, что такое поток ФАР (фотосинтетически активная радиация) и DLI (daily light integral – интеграл дневного облучения).

Качество света определяется спектральным составом излучения. Длины волн, которые стимулируют фотосинтез — основной метаболический процесс растения — находятся преимущественно в диапазоне от 400 до 700 нм, который определяется как фотосинтетически активная радиация (ФАР). Основным показателем в расчете уровня освещения является плотность фотосинтетического фотонного потока (ПФФП, потока в диапазоне ФАР), которое показывает значение мгновенного количества фотонов (единиц света), которые доставляются на квадратный метр в секунду, или «мкмоль/м2/с».

ПФФП — это количество света в секунду на единицу площади. Теперь нужно рассчитать количество света, которое получают растения в течение дня. Для этого используется DLI — интеграл дневного облучения, который количественно оценивает световую среду растений. DLI обозначает количество излучения в диапазоне ФАР, полученного растением за сутки, и выражается в молях. Для томатов рекомендуемый DLI составляет от 22 до 30 молей в день в зависимости от географического положения теплицы и поставленных перед тепличным хозяйством целей по урожайности на «темный» период года.

Как восполнить дефицит света

На рисунке 1 в качестве наглядного примера изображен график региона Скипхол в Нидерландах, где коэффициент пропускания света в теплицах составляет порядка 62-65 %. То есть на пути к растению теряется до 40 % света — в основном это происходит из-за конструкции и материала покрытия теплицы. Это реальное освещение, которое получил бы производитель, измерив уровень освещения у верхушки растения. Для выращивания томатов нужно обеспечить 25 молей на квадратный метр в день. А в этом регионе в темное время года, с сентября по март, будет наблюдаться недостаток света в районе 15-20 молей. Растениям потребуется дополнительное освещение, иначе урожайность будет низкой: невозможно вырастить томаты при уровне DLI на уровне 4-5 или даже 10 молей в день.

Как восполнить недостаток света? Нужна система освещения, которая обеспечит требуемый уровень облучения со значениями плотности потока в диапазоне ФАР от 200 до 300 микромоль на квадратный метр в секунду, но не вызовет при этом избыточного тепла и чрезмерного

потребления электроэнергии. Именно эти факторы ограничивают использование ДНаТ, которые излучают большое количество тепла. В то время как со светодиодами можно получить такое же количество света с очень небольшой составляющей лучистого тепла и сэкономить при этом как минимум 40 % электроэнергии. Например, у Fluence есть прибор, эффективность которого достигает 3,8 микромоль на джоуль. Для сравнения, эффективность ДНаТ составляет от 1,6 до 2,0 микромоль на джоуль.

Важным моментом также является контроль интенсивности освещения, другими словами, настройка уровня облучения в зависимости от потребности. Допустим, производителю не понадобятся все 300 мкмоль/м2/с, на которые он может рассчитывать зимой. Ближе к весне он может снизиться до 250, 230, 220 микромолей в зависимости от географического расположения теплицы, а летом продолжить использовать светодиоды в «легком» режиме, ведь с ними можно разделить тепловую и световую составляющие. Это серьезное преимущество, которое производители могут использовать для создания желаемых настроек микроклимата и управления средой выращивания.

Светодиоды и ДНаТ

При выращивании томатов под ДНаТ производителям доступен только один спектр. Однако исследование в Нидерландах, проведенное Вагенингенским университетом и Vortus BV, ведущей голландской консалтинговой компанией в области тепличного бизнеса, показало, что светодиодные облучатели полного спектра являются более эффективным решением по сравнению с ДНаТ.

Вагенингенский Университет (WUR) признан самым авторитетным исследовательским центром в области сельскохозяйственных наук в мире. Специалисты Fluence by OSRAM много лет сотрудничают с WUR для изучения влияния светодиодов полного спектра на урожайность. В ходе испытания на томатах облучатели Fluence с полным спектром PhysioSpec™ тестировали параллельно с широко используемыми светильниками с лампами ДНаТ. Было доказано, что применение полного спектра способствует повышению урожайности до 11 % в зависимости от гибрида.

Оба выбранных для исследования сорта томатов Томаджино и Мерлис хорошо развивались под воздействием спектра PhysioSpec™, плоды имели такое же содержание сухого вещества, как и при воздействии ДНаТ. Урожай томатов сорта Томаджино, выращенный при светодиодном освещении, был выше, чем c натриевыми лампами, что является неоспоримым преимуществом светодиодных светильников. Интересно также, что растения, выращенные под светодиодами, оказались гораздо более компактными, что способствует сокращению трудозатрат при обработке и сборе урожая.

Таким образом, наряду с известной энергоэффективностью светодиодов повышение урожайности обеспечивает решениям Fluence еще одно преимущество перед ДНаТ.

Сравниваем светодиодные спектры

Задача второго исследования заключалась в том, чтобы изучить поведение выбранных гибридов томата при четырех различных спектрах и понять, какой из них подходит лучше. Для анализа были выбраны популярные сорта Бриозо и Мерлис, для досветки использовались облучатели Fluence серии VYPR со спектрами PhysioSpec™ — от узкополосного красно-синего R9B до «белого» R4.

По мере того как исследователи увеличивали соотношение красного света в общем спектре, они фиксировали линейное снижение урожайности. За двадцать недель сорт Мерлис, выращенный при спектре R4, дал увеличение урожайности до 14 %, тогда как самый высокий урожай черри Бриозо дал спектр R8. При этом спектр R4 привел к увеличению массы плодов томата Мерлис на 13 % по сравнению со спектром R9B. Таким образом, различные сорта по-разному реагируют на спектры излучения, но в целом они лучше откликаются на освещение с полным спектром .

Итак, исследования WUR, Vortus и Fluence развенчали популярный миф о том, что только красно-синий свет может улучшить фотосинтез растений. Нельзя исключать влияние зеленой составляющей спектра, ведь растения также активно реагируют на излучение в этом диапазоне — об этом говорят результаты множества исследований, проведенных за последние два-три года.

«Есть очень хорошее сочетание красного, синего и зеленого света, при котором овощеводы могут извлечь выгоду, и при котором растения могут принести наибольшую пользу, — говорит доктор Харис Узунис, менеджер проектов по исследованиям Fluence by OSRAM. — Светодиоды позволяют увеличить интенсивность излучения ключевых длин волн и, следовательно, вызывать сильную реакцию у растений.

Интересно наблюдать, как исключительно за счет спектральной оптимизации можно увеличить урожайность отдельных сортов томатов. Хотя существуют определенные сценарии, в которых узкополосные спектры или розовый свет могут иметь смысл с точки зрения, скажем, энергоэффективности, мы обнаружили, что многие сорта просто лучше работают в полном спектре по всем ключевым показателям, которые больше всего волнуют производителей — по урожайности, морфологии и в целом по качеству плодов. Но стоит добавить, что решения по освещению должны основываться не только на научных исследованиях. Необходимо учитывать географическое положение, доступность энергии, выбранные культуры и сорта, а также эксплуатационные условия в теплице, чтобы определить стратегию освещения, наиболее подходящую для целей выращивания конкретного производителя. Принимая во внимание все эти компоненты, правильный выбор спектров приведет к повышению урожая и его качества, что в конечном итоге обеспечит тепличному хозяйству увеличение финансовой отдачи».

Для получения более подробной информации по проведенным исследованиям, их результатам и полученным данным свяжитесь с представителем Fluence by OSRAM. Мы всегда рады поделиться своими знаниями в области коммерческого овощеводства и помочь применить их на практике.

Смотрите также
Партнеры
Мы в соцсетях :
apknews.su © 2019
г. Ростов-на-Дону
Бульвар Комарова, 28Г