Новости

Jun 13, 2023

Далеко

Примечание редактора: это первая книга из двух частей. В контролируемом экологическом сельском хозяйстве значительные усилия были сосредоточены на повышении урожайности, качества и однородности сельскохозяйственных культур за счет применения

Примечание редактора: это первая книга из двух частей.

В контролируемом экологическом сельском хозяйстве значительные усилия были сосредоточены на повышении урожайности, качества и однородности сельскохозяйственных культур за счет применения электрического освещения в качестве дополнения или замены солнечного света. Среди различных источников электрического освещения все большую популярность набирают светодиоды (LED) благодаря своей энергоэффективности, длительному сроку службы и низкому тепловыделению. Достижения в области светодиодных технологий также позволили точно регулировать спектральное качество света, что привело к разработке инновационных стратегий выращивания, основанных на фотобиологических реакциях. Одна из таких стратегий предполагает применение дальнего красного света (700–800 нм), который, как было доказано, очень эффективен в регулировании морфологических особенностей растений и потенциально повышает урожайность сельскохозяйственных культур как в тепличных, так и в вертикальных системах земледелия. Морфологические изменения, вызванные FR-светом, такие как удлинение стебля/листа и расширение листьев, могут усиливать захват фотонов и фотосинтез и, следовательно, способствовать росту растений.

Помимо контроля освещения, повышение температуры часто используется для ускорения роста растений в оптимальном температурном диапазоне. Однако высокие температуры также вызывают морфологические изменения, аналогичные тем, которые происходят под воздействием FR-света. Общие морфологические характеристики предполагают интерактивную регуляцию морфологии и роста растений как с помощью FR-света, так и с помощью теплой температуры. Поскольку и температуру, и свет можно жестко контролировать при выращивании сельскохозяйственных культур в контролируемой среде, важно понимать их интерактивное влияние на рост и морфологию растений, чтобы оптимизировать производство и предотвратить непредвиденные потери.

Чтобы исследовать интерактивное влияние FR-света и температуры на рост и морфологию растений, в Университете штата Колорадо (CSU) и Техасском университете A&M AgriLife Research была проведена серия экспериментов. Эти эксперименты были направлены на предоставление информации, применимой как к выращиванию сельскохозяйственных культур в теплицах, так и в закрытых помещениях. В этой первой половине статьи, состоящей из двух частей, мы остановимся на управлении температурой и применении огнестойкого освещения для выращивания сельскохозяйственных культур в закрытых помещениях.

Два эксперимента были проведены в камерах роста Техасского университета A&M в Колледж-Стейшн. В нашем первом исследовании изучалось интерактивное влияние FR-света и температуры на рост и морфологию растений салата «Рекс» и базилика «Дженовезе». Три спектральные обработки (0%FR, 10%FR и 20%FR) были созданы путем частичной замены красных фотонов фотонами FR в трех температурных условиях (20°C, 24°C и 28°C). Все обработки имели одинаковую общую плотность потока фотонов (TPFD; 400–800 нм) 250 мкмоль·м-2·с-1 (типичная интенсивность света, используемая для листовой зелени на вертикальных фермах) с 12-часовым фотопериодом [дневной световой интеграл (DLI) 10,8 моль·м-2·д-1]. Во втором исследовании мы дополнительно исследовали, зависят ли интерактивные эффекты между FR и температурой на рост и морфологию растений от интенсивности света. Мы удвоили интенсивность света (TPFD увеличилась с 250 до 500 мкмоль·м-2·с-1), сохранив при этом все остальные условия эксперимента прежними.

В обоих исследованиях семена высеивали в квадратные пластиковые горшки объемом 1,6 л в теплице. Сеянцы перемещали в камеры для обработки через шесть дней после прорастания. При сборе урожая (через 20–30 дней после обработки) собирали свежий и сухой вес, а также морфологические данные, включая количество листьев, длину и ширину листьев, высоту и ширину растений, а также общую площадь листьев.

Более теплая температура ускорила рост растений и увеличила сухую массу побегов как салата, так и базилика. Повышение температуры с 20 °C до 28 °C привело к увеличению сухой массы побегов салата на 93% и на 498% у базилика при 0% FR. Однако влияние ФР-света на биомассу растений зависело от температурных условий (рис. 1). Например, когда процентное содержание FR увеличивалось с 0% до 20%, сухая масса побегов салата значительно увеличивалась на 26% при низкой температуре 20°C, но уменьшалась на 32% при высокой температуре 28°C. У базилика увеличение FR свет от 0 до 20% значительно увеличивал сухую массу побегов на 49% при более низких температурах (20-24°C), но не оказывал влияния на биомассу растений при 28°C. Влияние света и температуры FR на общую площадь листьев было аналогично сухой массы побегов у обоих видов. Эти интерактивные эффекты между огнестойким освещением и температурой указывают на то, что при применении огнестойкого света на закрытых фермах следует тщательно учитывать температуру окружающей среды.