Влияние PPFD на урожайность и концентрацию вторичных метаболитов

Компания OutCo стоит в авангарде исследований в области Cannabis Sativa L, чтобы обеспечить жителей Южной Калифорнии высококачественным медицинским и рекреационным продуктом. Исследования для разработки лучших методов управления культивированием является одной из основных стратегий компании, направленных на обеспечение пациентов высококачественными препаратами. Компания ведет бизнес на научной основе.

Доктор Эллисон Джастис пришла в OutCo на должность старшего агронома, имея образование и опыт в области наук о растениях и окружающей среде. У Эллисон был опыт передовой практики коммерческого выращивания растений, но ей хотелось ответить на такие вопросы, как: какая интенсивность освещения требуется каннабису? и каков оптимальный спектр света для каннабиса? Она обнаружила, что ответы в основном основаны на отзывах производителей, а прикладные исследования на эти темы не были опубликованы. В это время она познакомилась с Джошем Героваком, ученым из компании Fluence Bioengineering, который искал партнера по исследованиям, чтобы найти ответы на эти фундаментальные вопросы.

Большинство исследовательских институтов и университетов ограничены в возможности проведения контролируемых экспериментов с каннабисом, а существующие отзывы производителей не имеют упорядоченных протоколов и стандартных операционных процедур, необходимых для получения достоверных данных. В 2009 году Университет Миссисипи опубликовал первое в истории рецензируемое исследование, оценивающее влияние интенсивности света, температуры и концентрации CO2 на каннабис. Хотя эта публикация была первой в своем роде, исследователи не оценили, как эти переменные окружающей среды влияют на урожайность, что является ключевым показателем для производителей. 

Цель эксперимента: Изучить влияние интенсивности света на урожайность и вторичные метаболиты

Используя знания, полученные в аспирантуре (Эллисон окончила Университет Клемсона со степенью доктора наук по растениеводству и экологии, а Джош — Университет Пердью со степенью магистра наук по той же специальности), команда разработала протокол для оценки влияния интенсивности света на рост и развитие растений. Чтобы определить "оптимальную" интенсивность света для урожайности и производства вторичных метаболитов, в частности, общей концентрации активных каннабиноидов, в ходе эксперимента оценивалось влияние пяти видов светового воздействия (см. Таблицу 1) на стадии цветения конопли сорта "Hazy OG".

Окружающая среда

Средняя температура — 23.7 ± 1.7 ºC
Относительная влажность — 52.5 ± 3.2 %
Концентрация CO2 — 1511 ± 71 ppm

Светодиодные лампы Fluence LED для выращивания с PhysioSpec IndoorTM (широкий спектр) в разных комнатах обеспечивали интенсивность PPFD 400, 600, 800 и 1200 мкмоль/м2/с.

Двухцокольные ДНаТ светильники, обеспечивающие среднее PPFD 700 мкмоль/м2/с, служили в качестве контрольных.

Результаты

В этом исследовании с двойной репликацией были проанализированы три основных фактора: — это свежий вес соцветий, общая концентрация каннабиноидов и вес сухих соцветий.

При пяти видах светового воздействия средний свежий вес почти линейно увеличивался при повышении интенсивности света. Наибольшее увеличение произошло при увеличении интенсивности света с 400 до 600 микромоль, что привело к увеличению на 26% (см. Рисунок 1).

Общая концентрация активных каннабиноидов

К удивлению исследователей, разница в концентрации каннабиноидов при использовании светодиодов была очень незначительной, независимо от интенсивности света. Однако при разной интенсивности светодиодного воздействия общее содержание активных каннабиноидов увеличилось в среднем на 12% по сравнению с ДНаТ (см. рис. 2). Это указывает на то, что на общую концентрацию активных каннабиноидов значительно влияет световой спектр, и в меньшей степени интенсивность света.

Вес сухих цветов после трима

При пяти видах светового воздействия наблюдалось нелинейное увеличение веса сухих цветов. Наибольший прирост урожая в 51% произошел при увеличении PPFD с 400 до 600 мкмоль/м2/с (см. Рисунок 3). Дальнейшее повышение уровня PPFD показывает почти линейное увеличение массы обрезанных цветков, процентное увеличение между обработками 800 и 1200 мкмоль/м2/с составило 9% и указывает на то, что 1200 мкмоль/м2/с, вероятно, приближается к точке светового насыщения.

Анализ

Результаты испытания дают важные данные о том, как на каннабис, в частности на сорт Hazy OG, влияет интенсивность света. В целом, с увеличением интенсивности света, урожайность увеличивалась почти по линейной шкале. Хотя влияние интенсивности света было минимальным на общее количество активных каннабиноидов при использовании светодиодов, оно увеличилось на 12% по сравнению с использованием ламп ДНаТ. Это дало Эллисон и Джошу ценные данные для разработки гипотезы для следующего эксперимента, который должен оценить влияние качества света (т.е. спектра) на урожайность и общее количество активных каннабиноидов.

Дополнительные комментарии

"Когда мы установили Fluence SPYDRx PLUS для обеспечения 800 PPFD, то увидели увеличение урожайности на 13,5%, при этом потребляя на 44% меньше энергии, чем наши двухцокольные ДНаТ светильники. Для нас это огромный рывок вперед. Это даже не учитывая экономию энергии за счет снижения нагрузки на отопление, вентиляция и кондиционирование”, — сообщила Эллисон. Под светодиодными светильниками Hazy OG произвел 699 грамм на квадратный метр, что на 14% больше, чем растения, выращенные под ДНаТ, при этом потребляя почти в два раза меньше электроэнергии (см. Таблицу 2).

Комментарии Just Grow

Данное исследование не вступает в противоречия с проведенными в 2018—2019 годах экспериментами компании Valoya. Мы также не обнаружили противоречий при сравнении с альтернативным исследованием по интенсивности освещенности. Исходя из изученных экспериментов и собственных наблюдений можно сделать вывод:

1) Уровень PPFD является главным фактором для повышения урожайности.

2) Точка насыщения светом находится выше 1200 мкмоль/м2/с даже для растений, культивируемых при естественном уровне диоксида углерода (400—450 ppm).

3) Спектр с повышенным содержанием синего света на цветении повышает содержание каннабиноидов более чем на 10% (1,3 процентных пункта).

Телеграм-бот с каталогом продукции: @Just_Grow_Bot
Instagram: @justgrow.led
Сайт: just-grow.ru