Широкий спектр и урожайность

Освещение светодиодами широкого спектра оказывает наибольшее влияние на урожайность Cannanas Jamaican L. и качество растений.

В ходе исследования, проведенного в партнерстве с техасской компанией Texas Original Compassionate Cultivation, ученые Fluence/Osram обнаружили преимущества белого освещения широкого спектра и ограничения, связанные с высоким уровнем красного в спектре.

Исследование Fluence выявило увеличение биомассы некоторых сортов на 35 процентов при использовании светодиодов широкого спектра действия в теплицах и 100% индоре.

В компании Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC), производителе медицинских каннанасов в Остине, научные исследователи обратились к коллегам из  Fluence — серьезному производителю светодиодных светильников (тоже из Техаса).

"Раньше у нас не было вариантов освещения. Мы просто выращивали урожай с помощью HPS (ДНаТ) или металлогалогенных ламп, выращивали урожай с любым спектром, который давала лампа", — объясняет Джейсон Сандерс, менеджер по выращиванию TOCC. "Удобство светодиодов в том, что теперь мы имеем полный контроль над качеством и интенсивностью света, что действительно позволяет нам максимизировать урожай”.

TOCC провела исследования спектра света, "от широкого белого до красного и всего, что между ними", — говорит Сандерс, — а также интенсивности света. В последнем исследовании, проведенном на предприятии, ученые изучали влияние количества красного света, попадающего на поверхность растений.

Эксперимент

Использование белого света (то есть света с широким спектром) на всех фазах роста коррелирует с большим урожаем цветов в сухом весе, чем светодиоды с более высоким содержанием красного света (обычно называемого розовым светом).

В ходе исследования каждый из трех цветочных залов был разбит на четыре зоны, каждая из которых подвергалась различной спектральной обработке. Световые режимы отличались различной долей красного света. В зоне R4 было установлено 40% красного света (что означает, что она имела самый широкий/белый спектр), в зоне R6 — 60%, а в зоне R8 — 80% красного света. Для обеспечения статистической достоверности исследования процедуры проводились в трех комнатах.

Кроме того, в каждой зоне выращивались различные сорта каннанаса типа 1 (с высоким содержанием ТГК), типа 2 (со сбалансированным соотношением ТГК:КБД) и типа 3 (с высоким содержанием КБД), чтобы определить спектральные реакции, зависящие от сорта. Интенсивность света была нормализована по спектральной обработке с применением высокой плотности потока фотосинтетических фотонов (PPFD) в верхней части растений. 
Уровень PPDF находился в диапазоне 1000—1100 мкмоль/кв.м/с

Результаты испытаний в закрытом помещении в TOCC показали, что спектр R4 от Fluence в среднем на 20% больше цветочной биомассы, чем спектр R6, на 9% больше цветочных почек, чем спектр R8, и до 31% больше цветочной биомассы с R4, чем с R6 у некоторых сортов.

Среднее увеличение сухой массы цветков типа 1 (высокий ТГК) — 17% по сравнению с контрольными растениями.
Для растений типа 3 (высокий КБД) среднее увеличение составило 11%, уточняет Сандерс.

Возможно, увидев эти результаты, растениеводы решат, что светодиоды широкого белого цвета дадут оптимальные результаты, но доктор Дэвид Хоули, доктор философии, старший научный сотрудник компании Fluence, отмечает, что есть и другие соображения относительно спектра, включая эксплуатационные расходы.

"Красные диоды по своей сути дешевле в эксплуатации", — говорит Хоули. "Они обладают действительно хорошей электрической эффективностью, преобразуя электрическую энергию в фотосинтетическую. Когда вы можете получить больше света от светильника за меньшие деньги, это хорошо. Мы всегда хотим найти баланс: Какой свет лучше с точки зрения чистой производительности растений и какой свет наиболее экономичен для производителя? Потому что, в конце концов, мы понимаем, что гроверов больше всего волнует их конечный результат".

При этом "поскольку Cannanas Jamaican является такой высокоценной культурой, конечное качество оказывает большое влияние на конечный результат. Наши исследования показывают, что результаты воздействия широкого спектра настолько превосходит те растения, которые вы получаете под более красным светом, что... экономия энергии между широким белым светом и розовым светом незначительна при расчете стоимости конечного продукта. Увеличение доходов за счет более качественного продукта быстро компенсирует немного более высокие эксплуатационные расходы", — говорит Хоули.

Сандерс добавляет, что помимо изучения урожайности биомассы, в исследовании также рассматривалось, как разное количество красного света влияет на уровень вторичных метаболитов, но существенных различий между разными спектрами замечено не было.

Слишком много красного света негативно влияет на качество растений

Лампы R8 и R9, которые в промышленности обычно называют розовым светом, негативно влияли на качество растений. "Когда мы выращиваем растения при высоком PPFD, и начинаем использовать очень интенсивный красный свет, например, R8, мы получаем фотообесцвечивание цветков", — говорит Сандерс, добавляя, что они "выглядят как бутоны-альбиносы".

Как объясняет Хоули, "когда вы перенасыщаете фотосистемы растений, бомбардируя их узким диапазоном энергии, которую они легко поглощают, например, красным светом, вы можете, по сути, разнести их на части. Хлорофиллы становятся настолько энергичными, что их электроны вступают в реакцию с кислородом, и вся молекула распадается".

Свет широкого спектра не создает такой проблемы, поскольку ни один компонент фотосинтетического механизма не перенасыщается. "Когда у вас больше красного света, вы сосредоточиваете так много энергии в узкой полосе, что хлорофилл пытается и не может поглотить всю эту энергию, что приводит к его самоуничтожению", — говорит Хоули. "При использовании белого света вы сохраняете хлорофилл, общий фотосинтез растений остается высоким, урожайность остается высокой, и все в порядке".

"Должны ли мы всегда говорить всем: "Эй, это лучший спектр"? Ответ зависит от культуры и интенсивности света, который вы выращиваете. Независимо от того, рассматриваем ли мы помидоры, салат или коноплю, спектр никогда не будет одинаковым для каждого генетического варианта. Это не то, как работают растения".

-Д-р Дэвид Хоули, старший научный сотрудник компании Fluence by Osram.

Fluence и TOCC планируют повторить это исследование с различными сортами и провести новые исследования, изучая более экзотические спектры, Хоули делится, что "лучшее доказательство, которое у нас есть сейчас — спектр R4 с 40% красного даст вам лучшее качество и лучший урожай".

Сандерс говорит, что компания TOCC уже перешла на использование исключительно светодиодов во всех своих комнатах для выращивания: в вегетационной и комнате для цветения. "Практически сразу после того, как мы увидели результаты: получать большие урожаи высокого качества, повышенная производительность растений, снижение электрической нагрузки, мы перешли полностью на светодиоды на нашем предприятии".

Выводы Just Grow

Один из способов повысить эффективность светильника — увеличить количество красных светодиодов, потому что красные светодиоды более эффективно преобразуют электричество из розетки в фотосинтетические фотоны. Маркетологи, потирая руки, представляют лампу с высокими показателями эффективности в 3 и более мкмоль/Дж.

Данное исследование в очередной раз подтверждает факт: растение питается не цифрами, а хорошим светом. И реально зафиксированное в лаборатории повышение эффективности светильника с узким спектром приводит к существенному уменьшению урожая по сравнению с менее эффективным в цифрах, но более результативным в деле широким спектром.

Наши исследования привели к тому, что для новых светильников
X1 PRO и светильников, которые заменят модели Q|B мы разработали новый базовый спектр. Это тоже белый свет широкого спектра. Мы считаем его оптимальным для полноценного развития растений и получения максимального урожая для всех фенотипов растений. Лабораторно подтвержденная фотосинтетическая отдача светильника при 100% мощности — 2.73 мкмоль/Дж.

Добавлять модули с UV (ультрафиолетом) и FR (дальним красным) нужно опытным пользователям с пониманием того факта, что их влияние сильно зависит от генетических особенностей каждого сорта и не является универсальным решением.

Новая система освещения от компании Just|Grow — X1-PRO

Читай больше статей про освещение на канале Just Grow

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