Исследование: Как увеличение интенсивности света влияет на урожайность, синтез терпенов и морфологию каннабиса

Гроупедия Dzagi

Легализация использования каннабиса в медицинских и рекреационных целях во многих регионах мира создаёт высокий спрос на исследования, направленные на повышение урожайности и качества. Из-за нехватки научной литературы по этой теме в этом исследовании изучалась взаимосвязь между интенсивностью света и фотосинтезом, урожайностью соцветий и качеством соцветий каннабиса, выращенного в помещении.

Все существующие исследования демонстрируют исключительно высокую способность каннабиса превращать PAR (фотосинтетически активная радиация) в биомассу. Однако есть также явные пробелы в знаниях о фотосинтезе каннабиса и реакции на увеличение интенсивности света. Кроме того, продукты каннабиса являются очень дорогим товаром по сравнению с другими культурами, выращиваемыми в закрытых помещениях. Это означает, что производители могут быть готовы согласиться на значительно более высокие производственные затраты, связанные с освещением, чтобы способствовать повышению урожайности на ограниченных площадях выращивания.

Однако максимизация урожайности независимо от затрат не является приемлемой бизнес-моделью для большинства производителей каннабиса; скорее, существует компромисс между производственными затратами и урожайностью сельскохозяйственных культур путём выбора оптимальной интенсивности света на уровне растительного покрова, который максимизирует чистую прибыль.

Цели этого исследования состояли в том, чтобы установить взаимосвязь между интенсивностью света на уровне растительного покрова, фотосинтезом на уровне листьев, а также урожайностью и качеством каннабиса лекарственного типа. Ученые изучали, как стадия роста растений и локализованный PPFD (фотосинтетический фотонный поток) на листве влияют на фотосинтетические параметры и морфологию листьев, а также как выращивание каннабиса при средних PPFD на уровне полога в диапазоне от 120 до 1800 мкмоль · м−2 · с−1 повлияло на морфологию растений, урожайность и качество соцветий.

Результаты этого исследования помогут производителям каннабиса в домашних условиях определить, сколько PAR должны получать растения, чтобы максимизировать прибыль при минимальном использовании энергии в рамках своих конкретных сценариев производства.

Исходные данные

Испытательная зона состояла из двух смежных глубоководных бассейнов для культивирования, расположенных в помещении по производству каннабиса в Южном Онтарио, Канада. Каждый бассейн (14,6 × 2,4 м) состоял из 24 параллельных полистирольных плотов (0,6 × 2,4 м), каждый из которых содержал отверстия для 16 горшков с растениями, расположенных в два ряда с интервалом 30 см как внутри, так и между рядами. Это расстояние обеспечивало равномерное размещение 384 растений внутри каждого бассейна при плотности 0,09 кв. м/растение.

Свет: Lumigrow Pro Series Pro 325 LED Lighting Systems

Сорт: Stillwater

Схема световой стойки (восемь светодиодных светильников) над одной третью глубоководного резервуара для культивирования. Вся зона выращивания состоит из шести таких легких стоек. Исследуемые растения выделены синим цветом, серые — необрабатываемые растения.

Фотосинтез листьев

Кривые светового отклика листа, построенные для разных интенсивностей света и на разных стадиях роста (неделя 1, 5 и 9), в целом были выше для растений, выращенных в условиях высокой и низкой LPPFD. Особенно после того, как растения привыкли к новым условиям освещения (например, на 5-й и 9-й неделе).

Типичные кривые светового отклика [реакция чистой скорости обмена CO2 на интенсивность света] самых молодых полностью развернутых веерных листьев каннабиса, выращенных при низкой или высокой плотности потока локализованных фотосинтетических фотонов (LPPFD). Низкий и высокий LPPFD составляли 91 и 1238 мкмоль · м−2 · с−1 соответственно. Измерения проводили в течение 5-й недели после начала 12-часового фотопериода.

Индекс содержания хлорофилла и морфология растений

Не было выявлено никакого влияния интенсивности света на содержание хлорофилла ни в верхней, ни в нижней части растений. Однако в течение каждой недели содержание хлорофилла в верхней части растений было выше, чем в нижней части.

Удельный вес (SLW, в пересчете на сухой вес) молодых, полностью развернувшихся листьев каннабиса в ответ на среднюю плотность потока фотосинтетических фотонов (APPFD), измеренный на 35-й день после начала 12-часового фотопериода. Каждый элемент данных представляет собой веерный лист одного растения.

Эскизы растений, выращенных в условиях низкой (A) и высокой (B) плотности потока фотосинтетических фотонов (APPFD), через 9 недель после начала 12-часового фотопериода.

Урожайность и качество

Урожайность каннабиса линейно увеличивалась с 116 до 519 г · м-2 (т.е. в 4,5 раза) по мере увеличения APPFD со 120 до 1800 мкмоль · м-2 · с-1.

Индекс урожая линейно увеличивался с 0,560 до 0,733 и (т.е. в 1,3 раза выше) по мере увеличения APPFD со 120 до 1800 мкмоль · м−2 · с−1.

Взаимосвязь между средней плотностью потока фотосинтетических фотонов (APPFD), применяемой на стадии цветения (81 день), и сухой массой соцветий (A) , индексом урожая (общая сухая масса соцветий / общая сухая масса над землей) (B) и плотностью апикальных соцветий (в расчете на сырой вес) (С). Каждая система данных — это отдельное растение.

Каннабидиоловая кислота (CBDA) была доминирующим каннабиноидом в высушенных соцветиях; однако не было обнаружено влияния APPFD на эффективность любого из измеренных каннабиноидов.

Из-за линейного увеличения урожайности соцветий с увеличением интенсивности света урожай каннабиноидов (г · м-2) увеличился в 4,5 раза, поскольку APPFD увеличился со 120 до 1800 мкмоль · м-2 · с-1. Мирцен, лимонен и кариофиллен были доминирующими терпенами в собранных соцветиях. Активность общих терпенов, мирцена и лимонена линейно увеличивалась с 8,85 до 12,7, от 2,51 до 4,90 и от 1,05 до 1,60 мг · г-1 (т.е. в 1,4, 2,0 и 1,5 раза выше), соответственно, по мере увеличения APPFD от 120 до 1800 мкмоль · м−2 · с−1.

Не обнаружено влияния APPFD на эффективность других индивидуальных терпенов.

Выводы

Урожайность соцветий каннабиса пропорциональна интенсивности света

Фактически, в пределах диапазона практических уровней PPFD в помещении, чем больше света предоставляется, тем пропорционально выше будет увеличение урожайности. Следовательно, вопрос об оптимальной интенсивности света может быть сведен к более практическим функциям экономики и ограничений инфраструктуры: в основном, какую мощность освещения производитель может позволить себе установить и запустить? Это становится компромиссом между постоянными затратами, на которые относительно не влияют урожайность и прибыль (например, стоимость аренды здания / владения, включая налог на имущество, лицензирование и администрирование) и переменными затратами, такими как вводимые ресурсы (например, удобрения и электричество) и труд.

Увеличение интенсивности света улучшает качество соцветий

Помимо простого урожая, увеличение интенсивности света также повысило качество урожая за счёт более высокой плотности верхушечных соцветий и увеличения соотношения соцветий к общей надземной биомассе. Линейное увеличение индекса урожая и плотности апикального соцветия с увеличением интенсивности света указывает на сдвиги в разделении биомассы в пользу генеративных тканей — обычная реакция у травянистых растений.

Активность терпенов, в основном, мирцена, лимонена и кариофиллена, увеличилась на ≈25%, когда APPFD увеличился со 130 до 1800 мкмоль · м−2 · с−1, что может привести к усилению ароматов и повышению качества экстрактов.

Связь между интенсивностью света и содержанием каннабиноидов (ТГК и КБД) не была обнаружена.

Морфология листьев

Исследование демонстрирует, что растения, выращенные при более высоких показателях интенсивности света, имели более короткие междоузлия, более мелкие листья и гораздо более крупные и плотные соцветия (что приводило к более высокому индексу урожая), особенно на верхушке растения. Как и многие другие виды растений, каннабис обладает огромной пластичностью, что позволяет ему быстро адаптировать свою морфологию и физиологию как на уровне листа, так и на уровне всего растения к изменениям в условиях освещения при выращивании.

Источник: NCBI
Подготовил: Nimand, Dzagi

Дружище, хочешь опубликовать эту статью в своем канале? Пожалуйста, сделай ее репост или укажи источник — @growpediadzagi. Спасибо, что уважаешь наш труд

Материал переведен при поддержке производителя LED освещения Sun² by @MrGrower

Еще почитать:

Будь с нами на одной волне

▪ Сообщество Dzagi: dzagi.club

Наши телеграм каналы:

▪ Основной: @dzagiofficial

▪ Гроупедия: @growpediadzagi

▪ «Автор, Жги!»: @burnwriter

▪ Гроурепорты: @dzagirep

▪ Мемы, приколы: @dzagi420

▪ Кубок Dzagi: @dzagicup

▪ Лунный календарь: @dzagimoon

Мы в социальных сетях:

▪ Youtube ▪ Instagram