Роль излучений в процессе фотосинтеза тепличных растений

В последние десятки лет в сельском хозяйстве широко применяется выращивание растений в искусственных условиях, чаще всего в теплицах. Благодаря теплицам на прилавках магазинов всегда есть свежие овощи, фрукты и многие другие продукты растительного происхождения.
 

Как известно, теплицы устроены таким образом, чтобы пропускать солнечный свет, необходимый для происходящего в растениях процесса образования органических веществ из воды и углекислого газа. Процесс этот называется фотосинтезом. Но зимой для нормального фотосинтеза явно недостаточно ни длительности светового дня, ни интенсивности проникающего через тепличную пленку солнечного света. Поэтому для тепличных растений организовывают искусственное освещение. Очевидно, подбор искусственного освещения должен осуществляться с учетом особенностей того или иного вида растений: для каждого вида существует оптимальный режим освещения.
 

Искусственные источники света разработаны специально для стимулирования роста и развития растений путем воздействия на них электромагнитного излучения в диапазоне длин волн, благоприятном для фотосинтеза. Основной вид энергии для фотосинтеза сосредоточен в красной и оранжевой части спектра, занимающей диапазон длин волн от 625 до 680 нм. Излучение в этом диапазоне очень эффективно поглощается хлорофиллом, что приводит к быстрому образованию углеводов при фотосинтезе. Как результат – быстрый рост листьев и осевых органов растений. Однако требуемый для растений спектральный состав света может существенно отличаться для различных видов и стадий развития растений.
 

Обычно наилучшим образом влияет на растения излучение, имеющее такие же характеристики, как и естественный солнечный свет, получаемый растениями в природных условиях. При имитации солнечного света варьируется цветовая температура света, его спектральные характеристики и интенсивность свечения ламп. При этом учитываются вид выращиваемого растения, его стадия развития (прорастание, рост, цветение или созревание плодов) и текущий фотопериод. На начальной вегетативной стадии растения больше всего нуждаются в синей части спектра, а на поздней репродуктивной – в красно-оранжевой.
 

Некоторые виды растений (например, овощные культуры) лучше всего развиваются при естественном интенсивном дневном свете, неплохим заменителем которого является свет от люминесцентной или металлогалогенной лампы. А вот многие лиственные растения (такие, как филодендрон, например) любят побольше тени, поэтому для их искусственного освещения подойдут и обычные лампы накаливания.
 

В растениях, как и во всем живом на Земле, заложены биологические ритмы. Поэтому при искусственном освещении необходимо также обеспечивать чередование темных и светлых периодов – освещение необходимо периодически включать и выключать. Необходимое соотношение длительности темных и светлых периодов зависит от вида растения: для некоторых растений нужны длинные ночи и короткие дни, а для других – наоборот.
 

Существуют разные виды источников света для искусственного освещения – инфракрасные лампы, лампы накаливания, газоразрядные лампы, люминесцентные лампы, индукционные лампы, светодиоды, натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы. В теплицах чаще всего используют натриевые лампы высокого давления, металлогалогенные или люминесцентные лампы. Каждый из этих видов ламп создает световое излучение со своими спектральными и прочими характеристиками, поэтому те или иные виды ламп применяются в зависимости от требуемых характеристик излучения. Например, металлогалогенные лампы нередко используются в вегетативной фазе роста растений, поскольку такие лампы генерируют достаточное количество излучения синей части спектра, а такое излучение приводит к быстрому росту зеленой массы на начальных стадиях развития растений.