Свет — основа всех биохимических процессов, происходящих в растениях. При круглогодичном выращивании овощей, фруктов и зелени в условиях закрытого грунта без искусственного освещения не обойтись. Однако не все виды света одинаково полезны. Изучением их влияния на растения занимаются ученые Самарского государственного аграрного университета (СамГАУ).
Первый опыт по этой тематике в вузе приобрели несколько лет назад, когда разрабатывали специальные светильники для хранилищ картофеля. Началось с того, что владелец крупного фермерского хозяйства Евгений Цирулев во время поездки в Европу для изучения опыта местных овощеводов заметил, что в одном из хранилищ лампы излучают необычный зеленый свет. Как оказалось, свет определенного спектра был нужен для лучшей сохранности картофеля, позволял ему не «зеленеть», что происходит при выработке хлорофилла.
Вернувшись в Самарскую область, овощевод поделился своими наблюдениями с сотрудниками СамГАУ, и те взялись создать отечественный аналог таких ламп. Партнером выступила группа компаний «ЭнергоСпецСтрой», специализирующаяся на производстве светотехники.
После долгих исследований и экспериментов выяснилось, что процесс выработки хлорофилла сходит на нет именно в зеленом спектре. Теперь в картофелехранилище у Евгения Цирулева — как в фантастическом кино: всегда зеленая подсветка.
Выращивание растений в условиях закрытого грунта или технологичных культивационных сооружений сопровождается высокими затратами энергии — как тепловой, для поддержания оптимальных параметров микроклимата, так и электрической, главным образом для освещения (досвечивания) растений. В условиях роста цен на энергоносители все более актуальной становится задача снижения энергозатрат через повышение энергоэффективности оборудования, в том числе светотехнического.
Эту задачу частично решает внедрение светодиодных светильников, однако возникают новые проблемы, связанные именно со спектральным составом света. Состав спектра светодиодного светильника не всегда соответствует потребностям растений. Из-за этого возможно замедление роста растений, по сравнению с тем, что происходит при освещении специальными люминесцентными светильниками.
Оптимальные характеристики спектра света для каждой агрокультуры пока слабо изучены. В этом направлении группа ученых и студентов самарского агровуза под руководством доцента кафедры «Электрификация и автоматизация АПК» Сергея Васильева увидела широкие возможности для исследований и экспериментов.
К примеру, выяснилось, что при выращивании меристемных растений (например, при производстве безвирусных семян картофеля) проблема состоит в том, что в процессе селекционной работы значительная часть времени тратится на выращивание отобранных микроклональных ростков до необходимых размеров. И создание правильного освещения позволило бы существенно сократить время выращивания.
Исследования привели к разработке новых устройств. Так, совместно с ООО «ПТП ЭнергоСтандарт» был создан небольшой лабораторный модуль (биомодуль) для выращивания зелени и овощей. Установка является не промышленным, а лабораторным образцом, предназначенным для проведения научных исследований. При внесении соответствующих изменений она промышленно применима. Биомодуль уникален тем, что позволяет создавать освещенность в зоне роста растений с различными характеристиками, как по уровню освещенности, так и по спектральному составу света.
Опыты на редисе показали созревание корнеплодов на пять-семь дней раньше нормативных сроков. Хорошие результаты дало выращивание салата, базилика и другой пряной зелени.
Впрочем, лабораторный модуль — только первый шаг. Ведь если, к примеру, брать задачу обеспечения свежей зеленью жителей Крайнего Севера, то маленькие модули проблемы не решат. Имея в виду такие масштабные задачи, ученые СамГАУ приступили к разработке фитомодуля большего размера. Это уже контейнер размером 4×5 метров в утепленном варианте. Данная установка сейчас уже изготовлена и проходит испытание.
Как и биомодуль, контейнер освещается светодиодными светильниками с регулируемым спектром и потоком. Регулировка светильников осуществляется под определенные культуры, а также под потребности растений на различных стадиях их развития. Данный фитомодуль можно использовать круглогодично — по принципу термоса он способен сохранять тепло, производимое фитосветильниками, и за счет этого экономить энергию, необходимую для отопления.
«Мы считаем наиболее перспективной разработку именно светодиодных фитоламп, так как именно они являются, в некотором смысле, электронными устройствами, а значит легко управляются с помощью цифровой электроники. Это и есть одна из составляющих цифровизации тепличного растениеводства, — поясняет Сергей Васильев. — Также эти светильники перспективны за счет своей небольшой цены, экономичности и высокой светоотдачи. При разработке подобных устройств мы стремимся к созданию полностью автоматизированных модульных и контейнерных установок, позволяющих круглогодично выращивать овощную, зеленную, ягодную или пряно-ароматическую продукцию. А также повысить энергосбережение в процессе выращивания».