Успехи современной биологии, 2008 г., т. 128, № 6, стр. 580–591.
Подготовка почвы и посадка огурцов в бочку
ВЛИЯНИЕ КРУГЛОСУТОЧНОГО СВЕТА НА ПРОЦЕСС ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ
- © 2008 М. И. Сысоева, Е. Ф. Марковская
- Институт биологии КарНЦ РАН, Петрозаводск
- Представлены различные аспекты проблемы акклиматизации сельскохозяйственных и декоративных растений в теплицах к длительному фотопериоду, в том числе круглосуточному свету. Исследовано влияние светового дня на скорость развития растений, биологическую продуктивность, фотосинтез, распределение ассимилятов по органам при модифицирующем воздействии других факторов, таких как суточные изменения температуры, влажности, концентрации СО2, спектрального состава света и др. Особое внимание уделено проблеме поражения растений (хлороз, некроз) при круглосуточном освещении.
- При перемещении в высокие широты изменяются два основных климатических фактора — температура и свет. Оба многомерны и содержат разные элементы. Под световым климатом понимают освещение, фотопериод, спектральный состав света и угол наклона солнца над горизонтом в ночное время [72]. В период активной вегетации на Севере фотопериод колеблется от 20 часов в подзоне центральной тайги (62° с.ш.) до 24-часовой освещенности в субарктической (выше 67° с.ш. солнце находится не менее чем на 7° над горизонтом). .
- В ПАБЦИ КНЦ проведен уникальный эксперимент по длительному мониторингу морфологического состояния видов древесных и травянистых растений при введении их в культуру в условиях субарктики Коли, где суточный световой период составляет 53 дня [4]. Интродукционные питомники РАН [1, 2, 45]. За 70 лет интродукционных исследований в открытом грунте изучены десятки тысяч экземпляров травянистых растений из разных регионов и стран мира (от арктических тундр до гор субарктических и тропических широт). Первичный этап испытаний прошли более 8000 видов сосудистых растений, в том числе более 6500 в открытом грунте — в питомниках. На основании анализа откликов интродуцентов (совокупность изменений комплекса структурно-функциональных показателей) на климатические условия района интродукции выделено шесть групп растений. Суммируя изменения в каждой группе растений, можно отметить следующие основные типы реакций: отсутствие изменений, изменение структуры и появление террас, угнетение или стимуляция энергии растений. Особое значение имеет стимуляция жизненно важных функций. Это может проявляться в виде увеличения количества листьев.
Это может проявляться увеличением числа листьев, массы, высоты растения, площади его ассимиляции, снижением опушения, приобретением признаков сочности. Развитие корневой системы часто тормозится. Репродуктивные органы также подвержены сильным изменениям, нередко увеличению их размеров и количества, а также многочисленным изменениям и нарушениям (например, рост цветков и соцветий) в строении отдельных органов цветка. Более того, у многих растений, перемещенных в условия Севера, процессы старения протекают медленнее [45]. Эти работы показали, что растения в разных климатических зонах земного шара по-разному реагируют на световой и температурный режим на севере. Вопрос о механизмах той или иной реакции растительного организма на постоянное освещение остается открытым.
В последнее время большой интерес к непрерывному освещению проявляют специалисты, занимающиеся растениями в заповедных зонах. В обзоре [51] рассматривается влияние продолжительности фотопериода на рост растений в ООПТ и делается вывод о коммерческой перспективности использования продолжительного дневного освещения. Рассматривались различные способы продления фотопериода: удлинение светового периода за счет досвечивания при малой интенсивности света, удлинение фотопериода за счет сохранения целого дня за счет малой освещенности, кратковременное прерывание ночного периода светом [51]. Дополнительное освещение влияет на фотосинтез, рост, морфогенез, цветение, урожайность и качество растений [84]. Особенно в Норвегии 24-часовое освещение высокой интенсивности используется для растущих роз и юстомии, что ускоряет их развитие и значительно улучшает качество растений после резки [85].
Развитие и значительно улучшает качество растений после резки [85].
В этом обзоре мы будем перемещать наиболее развитые аспекты акклиматизации в основном сельскохозяйственных и декоративных растений в областях, защищенных до длинного фотоперного, включая 24-часовое освещение.
Непрерывный свет: спектральный
Композиция, корреляция между естественным и искусственным светом
Процесс выращивания
Проблема соотношения естественного и искусственного света в ежедневном цикле растений в охраняемых районах давно привлекает внимание ученых. Использование искусственного света вместо естественного света в экспериментах с растениями началось во второй половине 19 -го века. Поворотный момент в использовании искусственного света был 1920 -е годы, когда Харви [70] и, независимо от него, Максиму. 31] Выросшие различные виды растений «от семян до семян» только в искусственном свете. Новое направление исследования называлось «легкой культурой растений» [28]. [28].
Использование дополнительного освещения в полярную ночь позволяет выращивать декоративные и сельскохозяйственные растения в защищенных условиях на севере. Тем не менее, высокие затраты на системы искусственного освещения, различные уровни естественного света в зависимости от сезона года в разных широтах приводят к необходимости разработки модифицированных режимов света, основанных на оптимальном сочетании естественного света и искусственного добавки. Последнее разработано для интенсивности, спектрального состава, времени применения в течение дня и продолжительности применения, принимая во внимание онтогенетические особенности видов.
Спектральный состав света различных типов ламп может сыграть важную роль в влиянии длинного фотоперного [90]. Обычно используемые лампы HPS, по сравнению с лампами MH, имеют спектральные характеристики, смещенные к площади красного света. В работе японских исследователей, созданных над помидорами [90], когда они растут при непрерывном свете, было показано, что повреждение листьев под синими и красными лампами было больше, чем при ультрафиолетовой и гомол-лампах.
Проблема пополнения растений с помощью ламп с различными спектральными характеристиками была активно изучена в 1960 -х годах на факультете Московского государственного университета. Ускорение развития яблока в 24 -часовом освещении наблюдалось при завершении с красным светом [17], а растения огурца развивались быстрее с дополнительным освещением с синим светом [17].
быстрее под влиянием дополнительного синего света [30]. В недавних исследованиях японских ученых было обнаружено, что зеленый и красный свет может играть важную роль в развитии растений пшеницы при 24-часовом освещении [75]. Высокое соотношение красного и красного света часто расширяет стебель во многих растениях [86], а смещение пар на красный свет вызывает увеличение накопления сухой массы по сравнению с синим светом [109].
Большая доля красного и далекого света также применяется к особенностям спектрального состава света в вегетационном периоде в полярных регионах, где летом в прямом потоке есть много длинных лучей, и с Высокая облачность, как в «ночном» свете, рассеянный радиация — короткая волна. Именно благодаря коротко -волной части спектра, которая представляет собой более богатую энергию, спектр поглощения расширяется, а энергия поглощенной света увеличивается [47]. Кроме того, растения на севере могут поглощать до 70-80% желто-зеленых лучей. Этот процесс называется спектральной фотокопией, и, согласно некоторым авторам [47, 50], он имеет значение для формирования для растений. Работы Dadikin et al. [10, 11] раскрыли способы хроматической адаптации наземных растений к различным условиям среды и установили ведущую роль красного/дальнего красного света для жизни растений в северных условиях.
Вывод
Сравнение растений, выращенных при естественном освещении (теплице) и искусственном (искусственные климатические камеры), показало различия как по биометрическим показателям, так и по продуктивности [59]. Роль естественного света в световом режиме теплицы до сих пор остается открытым вопросом. Показано, что сокращение времени освещения люминесцентными лампами и увеличение периода естественного освещения в течение дня приводит к значительному ускорению генеративного развития бобовых трибы Vicaceae [40].
Для выращивания рассады томатов в помещении широко используется низкоинтенсивное круглосуточное освещение [92]. Несмотря на увеличение затрат на электроэнергию на 9 %, это значительно сокращает количество ламп, используемых для освещения, и увеличивает срок их службы, а также снижает затраты на вентиляцию теплиц за счет уменьшения нагрева [93]. Круглосуточный свет низкой интенсивности (5 мкмоль м-2 с-1) в течение 28 дней также успешно использовался для хранения рассады баклажанов перед продажей или посадкой в открытом грунте. Этим способом
