Оценка комплексного воздей-ствия различного спектрального состава света и микроорганизмов на рост и развитие сортов Ocimum basiliicum

Автор: Тохтарь В.К., Третьяков М.Ю., Тохтарь Л.А., Журавлева Е.В., Сибирев А.В., Бирюков Д.В., Черных В.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Стимуляция роста растений

Статья в выпуске: 1 т.61, 2026 года.

Бесплатный доступ

Выращивание микрозелени в условиях закрытого грунта — перспективное направление хозяйственной деятельности, поскольку позволяет получать эффективную прибыль для производителя и при этом удовлетворить круглогодичный спрос на продукцию в городских условиях. Развитие технологий выращивания растений в условиях закрытого грунта в настоящее время связано с применением светодиодов (LED). Анализ научной литературы показывает, что изменения спектрального состава света неодинаково влияют на рост и развитие, а также фотосинтетические процессы и продуктивность различных видов растений в условиях in vivo и in vitro. При этом влияние на рост и развитие растений штаммов бактерий совместно с действием света различного спектрального состава практически не рассматривается. Развитие технологии освещения и расширение возможностей использования контролируемых спектров невозможно без точного понимания того, как изменения спектрального состава света могут повлиять на рост, развитие и биохимию пряно-ароматических растений, выращивание которых имеет огромный потенциал. Одной из ключевых проблем, связанных с оценкой совместного действия света и микроорганизмов на растения, остается точная фиксация происходящих в них изменений. В этой связи использование современных инструментальных неинвазивных методов и подходов к анализу фенотипа растений в регулируемых условиях среды служит важной основой быстрого получения больших объемов экспериментальных данных. В настоящей работе впервые выявлен характер влияния комбинаций ростостимулирующих и симбиотических микроорганизмов и спектров света на рост и развитие сортов базилика душистого. Целью исследования была комплексная оценка влияния света различного спектрального состава и процессов биотизации на морфофизиологические параметры роста сортов Ocimum basilicum при культивировании на светодиодных фитостеллажах. Работу проводили с использованием приборной базы УНУ Ботанический сад НИУ БелГУ в период с 19 марта по 29 апреля 2025 года. Объектами исследования были растения O. basilicum четырех сортов, относящихся к двум группам, которые различались по окраске листьев: пурпурные (Пурпурные звезды, Русский гигант) и зеленые (Бутербродный лист, Тонус). Семена высевали в пластиковые сосуды P9 объемом 0,5 л. Чтобы оценить действие микроорганизмов, использовали микробиологические препараты БСка-3 (ООО «Биотехагро», Россия) и БиоАзФК (ООО «НВП «БашИнком», Россия). Растения культивировали на фитостеллажах X-bright Fito Spectr V1.0 (ООО «Электронные системы «БелГУ», Россия), оборудованных светодиодными источниками освещения с возможностью регулировки спектрального состава и интенсивности излучения. Спектральный состав света оценивали с помощью спектрометра UPRtek MK 350D («UPRtek», Тайвань). В эксперименте рассматривали отклик растений на воздействие комбинаций освещения в трех спектральных диапазонах области фотосинтетически активной радиации (ФАР) (синем, зеленом, красном) и совместное действие микробиологических препаратов и режимов освещения. Для оценки морфофизиологических характеристик растений использовали 3D мультиспектральный лазерный сканер PlantEye F500 («Phenospex», Нидерланды). Полученные экспериментальные данные свидетельствовали об увеличении цифровой биомассы растений, показателей нормализованного индекса хлорофиллов (NPCI), индекса старения листьев (PCRI) и их оттенка (Hue) у четырех сортов базилика при воздействии изученных факторов. Установлено, что использование микроорганизмов может снижать темпы набора вегетативной массы растений, однако при этом происходит увеличение активности синтеза пигментов. Воздействие на растения сортов базилика различных спектров света и микроорганизмов в ряде случаев приводило к синергетическому эффекту в отношении роста и развития растений. Установлены различия в реакции пурпурнолистных и зеленолистных сортов на воздействие неодинакового спектрального состава света. Выявлен оптимальный спектральный состав света для сортов с зелеными листьями (PPFD 405,2; PPFD-B 2,5; PPFD-G 2,3; PPFD-R 400,4), который способствует росту значений цифровой биомассы. Повышение содержания пигментов в зеленолистных сортах достигалось с помощью применения следующего спектрального состава света: PPFD 400; PPFD-B 94,1; PPFD-G 202,1; PPFD-R 103,9. У краснолистных сортов базилика душистого набор биомассы происходил интенсивнее при использовании волн синего (сорт Пурпурные звезды — 211,2 см3) и белого спектрального состава света (сорт Русский гигант — 307,0 см3). Полученные данные могут быть использованы в производстве для увеличения массы микрозелени и уменьшения затрат на освещение при культивировании растений Ocimum basilicum в условиях закрытого грунта.

Еще

Ocimum basilicum, спектральный состав света, микроорганизмы, морфофизиологические параметры, состояние растений, неинвазивная оценка

Короткий адрес: https://sciup.org/142247337

IDR: 142247337   |   УДК: 635.713:[58.03+58.071   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2026.1.156rus

Assessing a comprehensive impact of various light spectra and microorganisms on growth and development of Ocimum basiliicum L. varieties

Cultivation of microgreens in closed facilities is promising due to profitability for the manufacturer and satisfies the year-round urban demand for products. The developed technologies for growing plants in greenhouses largely involve the use of light-emitting diodes (LEDs). It is shown that changes in the light spectral composition pose different effects on plant growth and development, and thereby on photosynthetic processes and productivity in vivo and in vitro. Importantly, in terms of plant growth parameters, the effect of bacterial strains together with light of various spectral compositions has practically not been considered. The development of lighting technology to a better use of controlled spectra necessitates an accurate understanding of how changes in the spectral composition of light can affect the growth, development and biochemistry of plants, in particular, aromatic crops the cultivation of which has great potential. A key problem in assessing the combined effect of light and microorganisms on plants remains how to accurately record morphophysiological changes in plants. Modern noninvasive tools provide assessment of plant phenotype parameters under controlled environment resulting in rapid accumulation of a big set of experimental data. This paper is the first to reveal the influence of growth promoting and symbiotic microorganisms combined with various light spectra on the growth and development of sweet basil varieties. Our aim was a comprehensive assessing the effect of light spectral composition and biotization processes on the morphophysiological parameters of Ocimum basilicum varieties in the LED culture. The work was carried out at the BelSU Botanical Garden during March 19-April 29, 2025. We compared four O. basilicum varieties from two groups differing in leaf color, the purple-leaved Purpurnye Zvezdy, Russki Gigant and the green-leaved Buterbrodnyi List, Tonus. The seeds were sown in 0.5 l plastic pots P9. To assess the effect of microorganisms, microbiological preparations BSka-3 (Biotechagro LLC, Russia) and BioAzFC (NVP BashInkom LLC, Russia) were used. The plants were cultivated on the X-bright Fito Spectr V1.0 phytostellages (BelSU Electronic Systems LLC, Russia) equipped with LED lighting sources and the ability to adjust the spectral composition and intensity of radiation. The spectral composition of the light was evaluated using an UPRtek MK 350D spectrometer (UPRtek, Taiwan). The experiment examined the plant responses to exposure to lighting combinations in three spectral ranges of photosynthetically active radiation (HEADLIGHTS) (blue, green, red) and the combined effect of microbiological preparations and lighting modes. A 3D multispectral laser scanner PlantEye F500 ("Phenospex", the Netherlands) was used to evaluate the morphophysiological characteristics of plants. The experimental data obtained indicated an increase in the digital biomass of plants, the normalized chlorophyll index (NPCI), the leaf aging index (PCRI) and their hue in four basil varieties when exposed to the studied factors. It has been established that the use of microorganisms can reduce the rate of recruitment of vegetative mass of plants, but at the same time there is an increase in the activity of pigment synthesis. Exposure of basil plants to different light spectra and microorganisms in some cases led to a synergistic effect on plant growth and development. Differences in the reaction of purple-leaved and green-leaved varieties to the effects of different spectral compositions of light have been established. The optimal spectral composition of light has been identified for varieties with green leaves (PPFD 405.2; PPFD-B 2.5; PPFD-G 2.3; PPFD-R 400.4), which contribute to the growth of digital biomass values. The increase in pigment content in green leaf varieties was achieved by using the following spectral light composition: PPFD 400: PPFD-B 94.1; PPFD-G 202.1; PPFD-R 103.9. In red-leaved basil varieties, biomass gain was more intensive when using blue light, 211.2 cm3 for the Ppurpurnye Zveady, and white spectral light composition, 307.0 cm3 for the Russkii Gigant variety. Our findings can be practiced to increase the biomass of microgreens and reduce the cost of greenhouse-grown plants.

Еще