Определение эффективности светодиодных источников при облучении рассады томата и огурца

Изменить спектральный состав оптического излучения натриевой лампы можно только, изменив газовый состав источника излучения на стадии разработки лампы.

Широко обсуждаемые в последнее время светодиодные светильники являются перспективными источниками света для растений, они позволяют менять цвет излучения в разные фазы развития растений, имеют более высокую светоотдачу, дают возможность дополнительного досвечивания внутри ценоза и потребляют меньше энергии (в 1,4-1,7 раза) по сравнению с натриевыми лампами высокого давления, но пока они очень дорогие и имеют монохромный свет [3]. Вопросы влияния монохромного света и режимов досвечивания светодиодных светильников пока изучены не достаточно.

В условиях лаборатории института были проведены исследования по влиянию светодиодных светильников (СД) на рост и развитие рассады томата и огурца. В задачу исследований входило выявление эффективности облучения светодиодными светильниками рассады томата и огурца. Для проведения исследований были изготовлены установки, оборудованные лампами ДНaЗ/Reflux S 400 и светодиодными светильниками с одинаковой установленной мощностью. Светодиодный светильник включает блоки светодиодов различного цвета света: синие с длиной волны 450 нм, красные – 650 нм и белые 550 нм в процентном соотношении 30:60:10. Спектры излучения светильников измерялись прибором ТКА-ПКМ ВД/04 и оценивались по методике [4].

Освещенность рассады в течение периода досвечивания поддерживали на нормативном уровне для рассады томата и огурца путём изменения высоты подвеса светильников.

Продолжительность досвечивания рассады проводили в соответствии с общепринятыми нормами по 12 часов в сутки: рассаду томата — до расстановки 10 дней и после расстановки 21 день; рассаду огурца — до расстановки 8 дней и после расстановки 10 дней [5]. Рассаду томата выращивали в контейнерах объемом 663 см ³ , огурца — объемом 412 см ³ . Количество контейнеров с рассадой томата и огурца под каждым типом облучателя составило по 75 штук каждой культуры.

Для эксперимента были выбраны партенокарпический гибрид огурца F1 Кураж и детерминантный гибрид томата F1 Благовест, предназначенные для выращивания в остекленных и пленочных теплицах. Гибриды предъявляют высокие требования к освещенности. В качестве субстрата использовали верховой торф, нейтрализованный мелом до рН 6,0 и заправленный удобрениями до уровней элементов питания, мг/л: NO 3 — 240; NH 4 — 12; P 2 O 5 — 60; K 2 O — 300; Ca — 180; Mg — 80; Mn — 0,50; Mo — 0,05; Cu — 0,05.

Посев семян томата и огурца производили в ящики, заполненные торфогрунтом. Всходы появились на 3-й день после посева. Пикировали сеянцы томата с двумя настоящими листочками, сеянцы огурца с одним настоящим листочком. Расстановку рассады огурца проводили через 14 дней после появления всходов (25 растений на 1 м2), расстановку рассады томата проводили дважды: после смыкания рядков и за 2 недели до окончания опыта в возрасте 40 дней от посева (25 растений на 1 м2). Подкормку рассады проводили растворами удобрений: K2SO4; MgSO4; KH2PO4 и Ca(NO3)2. Концентрацию питательного раствора удобрений поддерживали в пределах ЕС 1,8-2,5 мСм/см.

Наблюдения и учеты проводили на растениях, отобранных случайным (рендомезированным) методом на каждом варианте (по 20 штук) от начала опыта и до конца через каждые 3-4 дня. Влажность субстрата в контейнерах 75-80% НВ поддерживали дозированным расходованием воды температурой 24-25^оC. Температуру воздуха в лаборатории поддерживали на уровне 23-25^оC с помощью принудительной системы вентилирования воздуха. Величина ФАР под лампами ДНaЗ / Reflux S400 составила 12-14 Вт/м ² , под светодиодными светильниками — 40 Вт/м ² .

Удельные затраты электроэнергии на выращивание определяли расчетным путем [6].

У растений томата под лампами ДНаЗ/Reflux в течение вегетационного периода роста и развития рассады отмечали усиление ростовых процессов: высота растения в среднем составила 79,35 см, количество листьев 12,45 шт. / растение. Диаметр стебля в среднем составил 6,92 мм, сырая масса одного растения — 53,8г, содержание сухого вещества в зеленой массе составило 5,69%. Формирование цветочной кисти отмечали лишь на 48-й день после посева, и только на 53-й день у 100% растений была сформирована 1-я цветочная кисть.

Под светодиодными светильниками формировались компактные растения томата с мощным, сильно опушенным стеблем, темными с фиолетовыми прожилками листьями. Высота растений 55-дневной рассады в среднем составляла 43,5 см, количество листьев на растении 11,3 штук, диаметр стебля 8,57 мм, содержание сухого вещества в зеленой массе растения — 8,8%. На 43-й день от посева у томатов была сформирована 1-я цветочная кисть и на 55-й день у растений были сформированы две цветущие кисти. На листьях отмечали единичные бурые пятна, однако, в целом это не вызывало инфекционного фона у рассады.

Коэффициенты варьирования признаков качества рассады по вариантам опыта были незначительные (по количеству листьев 5,51 и 6,48%, по диаметру стебля 7,08 и 12,60%, по сырой массе растения 9,33 и 5,92%) и средние (по сухому веществу — 10,2 и 10,14%). Относительная ошибка средней (точность опыта) по вариантам опыта была хорошая (1,232,60%) и удовлетворительная (3,53-5,89%). Характеристика рассады томата представлена в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика 55-дневной рассады томата при досвечивании лампами ДНаЗ/Reflux и светодиодными светильниками (конец опыта)

Развитие растений огурца под лампами ДНаЗ/Reflux имело вегетативную направленность. Высота растений на 25-й день в среднем составила 27,85 см, количество листьев — 5,75 штук, диаметр стебля — 6,28 мм. Образование боковых побегов у рассады отмечали на 22-й день от посева.

Рост и развитие рассады огурца под светодиодными светильниками имели генеративную направленность, проявляющуюся в приобретении темно-зеленой окраски листьев, утолщении корневой шейки и укороченными междуузлиями. Показатели сырой массы растения — 30,25г и сухого вещества — 7,97% были выше по сравнению с показателями у растений под натриевыми лампами ДНаЗ/Reflux (24,7 и 6,0%) соответственно. Боковые побеги у 98% растений под СД появились на 18-й день после всходов.

Коэффициенты варьирования признаков качества рассады огурца под лампами ДНаЗ/Reflux были незначительные (по количеству листьев 9,57% и диаметру стебля 7,76%) и средние (по высоте растений 13,3%, сырой массе растения 10,8% и сухому веществу 14,36%). Под светодиодными светильниками коэффициенты варьирования признаков по всем показателям качества рассады огурца были незначительные (6,598,52%) и средние (по высоте растения 17,68%). Относительная ошибка средней по вариантам опыта была хорошая (от 1,73 до 2,97%) и удовлетворительная (от 3,2 до 4,08%). Характеристика рассады огурца представлена в табл. 2.

Таблица 2. Характеристика 25-дневной рассады огурца при досвечивании лампами ДНаЗ/Reflux и светодиодными светильниками (конец опыта)

Под светодиодными светильниками интенсивность физиологически активной облученности достигала 40,05 и 40,72 Вт/м ² , в результате отмечали активное появление боковых побегов у растений огурца и пасынков у растений томата, что связано, вероятно, и с цветом света светодиодных светильников (красным и синим). Интенсивность ФАР под лампами ДНаЗ/Reflux 12,82 и 14,85 Вт/м ² была недостаточна и интенсивный рост растений томата и огурца проходил за счет излишнего тепла от ламп и температурного режима помещения в целом. При выращивании овощной рассады физиологически активная облученность должна быть не менее 25 Вт/м ² [7]. Энергетическая оценка досвечивания рассады представлена в табл. 3.

Таблица 3. Энергетическая оценка досвечивания рассады овощных культур различными светильниками

В результате проведенных исследований выявлено положительное влияние света светодиодов на рост и формирование растений рассады томата и огурца в интенсивной светокультуре: рассада под светодиодными светильниками была готова к посадке на постоянное место на 5-9 дней раньше, чем под лампами ДНaЗ/Reflux. Экономия электроэнергии под СД на 1г сухого вещества массы растения составила 38,8-40,3% по сравнению с натриевыми лампами высокого давления.