Влияние света на накопление основных соединений в растениях

Свет является основой выживания и размножения живых организмов на
земле так процесс фотосинтеза невозможен в отсутствии светового воздействия,
а качество и урожайность сельскохозяйственных культур напрямую зависит от
условий освещения. В природе свет солнца меняется в зависимости от
географической широты, времени года и погодных условий. Поэтому досветка
искусственными источниками излучения в современных системах
сельскохозяйственного производства (теплицы и парники) стала важным
средством повышения эффективности производства.
В настоящее время наиболее распространены в качестве искусственных
источников света в тепличных комплексах натриевые лампы высокого давления,
люминесцентные лампы, металл галогенные лампы, лампы накаливания и т.д.
Эти источники света имеют большие спектральные компоненты света в
инфракрасной и зеленой областях спектра. Однако красный и синий
спектральные компоненты, необходимые для фотосинтеза растений,
относительно малы. Это приводит к низким значениям коэффициента
использования энергии света для фотосинтетических процессов, высоким
энергопотреблением и высокими эксплуатационными расходами.
В последние годы быстро развивается светодиодная техника, которая
может обеспечить низкое энергопотребление, высокую светоотдачу источника
света, а также любой и легко регулируемый световой поток, высокое качество
света любой цветовой гаммы для удовлетворения различных физиологических
потребностей растениеводства. Поэтому LED (светодиод) считается наиболее
перспективным искусственным источником света в области сельского хозяйства
в 21 веке для повышения эффективности сельскохозяйственного производства и
с хорошими перспективами дальнейшего развития.
Рост и развитие растений – это комплексное проявление различных
физиологических и биохимических реакций в растениях, поэтому изменения в
физиологии и экологии растений влияют на рост растений. Для того чтобы в
полной мере использовать потенциальные возможности производства
сельскохозяйственной продукции, а также эффективно и качественно
выращивать растения, текущую физиологическую и экологическую
информацию о растениях можно эффективно использовать для контроля
развития растений и управления этим процессом.
Возможность управления продукционными процессами может быть
обеспечена только за счет применения при выращивании растений
светодиодного излучения. Для этого требуется знать характер и степень
изменения накопления различных продуктов в растении при варьировании
параметрами (спектр, поток) светового поля.
Цель работы – изучить процессы накопления основных соединений в
растениях при светодиодном облучении излучением разного спектрального
состава.
Задачи:
1. Разработать устройства для выращивания растений в контролируемых
условиях.
2. Разработать облучатели для выращивания растений.
3. Исследовать спектры отражения листьев растений при различных
условиях выращивания (при различных условиях облучения).
4. Оценить накопление основных соединений в растениях и состояние
роста растений путем расчета вегетационных индексов.
5. Сконструировать удобный для исследований фитотрон.
1.1 Спектральный состав и свойства естественного света
Спектральный состав солнечного света в основном находится в диапазоне
300 – 2000нм. Свет с диапазоном длин волн 400 – 700нм напрямую влияет на
фотосинтез растений и называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР)
[1]. Для морфогенеза растений полезен свет в диапазоне длин волн от УФ до
800нм. В частности, ультрафиолетовый свет (длина волны < 380нм), синий свет (400 – 500нм), красный свет (600 – 700нм) и дальний красный свет (700 – 800нм). Влияние света на рост и развитие растений очень важно, синий (425 – 490нм) свет и красный свет (610 – 700нм) оказывают наибольшее влияние на фотосинтез, а синий (400 – 500нм) и фиолетовый (320 – 400нм) свет играют важную роль в движении котиледонов и пластид. Свет с длиной волны 520 – 610нм (зелёный) редко поглощается растениями. Свет с длиной волны более 800нм не может использоваться непосредственно растениями и играет роль только в регулировании температуры окружающей среды. Видно, что не весь свет способствует фотосинтезу растений [2].