авторефераты диссертаций www.z-pdf.ru
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БОТАНИКИ

им. В.Ф. КУПРЕВИЧА НАН БЕЛАРУСИ»

УДК 581.035.4:581.116.1

МОРОЗ

Диана Сергеевна

ВЛИЯНИЕ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА

ПРОДУКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И ПАРАМЕТРЫ

ВОДООБМЕНА РАСТЕНИЙ ТОМАТА

LYCOPERSICON ESCULENTUM MILL.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

по специальности 03.01.05 – физиология и биохимия растений

Минск, 2015

Официальные оппоненты:

Оппонирующая организация:

Ламан Николай Афанасьевич

академик, доктор биологических наук,

профессор, заведующий лабораторией

роста

и

развития

растений

ГНУ

«Институт экспериментальной ботаники

им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси»,

г. Минск

Козел Николай Владимирович

кандидат биологических наук, старший

научный

сотрудник

лаборатории

биофизики и биохимии растительной

клетки ГНУ «Институт

биофизики и

клеточной инженерии НАН Беларуси»

г. Минск

УО

«Белорусская

государственная

сельскохозяйственная

академия»,

г. Горки, Могилевская область

0

Научая работа выполнена в лаборатории водного обмена и фотосинтеза

растений ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича

НАН Беларуси», г. Минск

Научный руководитель:

Реуцкий Владимир Григорьевич

доктор биологических наук, профессор

Защита диссертации состоится «19» января 2016 г. в

14 00 на заседании

Совета

по

защите

диссертаций

Д.

01.38.01

при

ГНУ

«Институт

экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси» по адресу:

220072, г. Минск, ул. Академическая, 27.

E-mail: nan.botany@yandex.by, тел/факс (017) 284-18-53

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке

им. Якуба Колоса НАН Беларуси.

Автореферат разослан «14» декабря 2015 г.

Ученый секретарь

Совета по защите диссертаций

кандидат биологических наук

Т.Ф. Сосновская

1

ВВЕДЕНИЕ

Свет обеспечивает растение не только энергией, необходимой для

протекания всех метаболических процессов, но играет и важную регуляторную

роль. Мощность и спектральный состав света оказывают существенное влияние

на процессы роста и развития растений и являются предметом многих

исследований. Развитие светодиодной технологии обеспечило появление

надежного источника монохроматического излучения высокой интенсивности.

В настоящий момент доступны светодиоды (СД) с максимумами излучения во

всех областях спектра. Кроме того, СД облучатели (СДО) являются весьма

перспективными для производственного выращивания растений, поскольку

позволяют существенно снизить расход электроэнергии, а также осуществлять

регуляцию протекания физиологических процессов за счет изменения

спектрального

состава

облучающего

потока.

Однако,

чтобы

создать

высокоэффективный облучатель для растений, разработать регламент его

эксплуатации необходимо исследовать особенности роста и развития, в том

числе процессы водообмена у растений, облучаемых СДО, различающихся

спектральным составом и мощностью потока света. Согласно постановлению

Президиума НАН Беларуси от 25 мая 2009 г. №281 ГНУ «Институт

экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси» и ГП «Центр

светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси» разработана и

создана опытно-экспериментальная модельная теплица по выращиванию

растений в условиях светодиодного освещения. Это позволило развернуть

исследования по влиянию светодиодного освещения на физиологические

процессы

и

продуктивность

растений,

в

первую

очередь

культур,

выращиваемых в тепличных комплексах республики.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с крупными научными программами (проектами) и

темами. Диссертационная работа выполнялась в рамках отдельных проектов

«На основе электронно-измерительного компьютеризированного мониторинга

физиологических

процессов

растений

исследовать

особенности

продукционного процесса и формирования урожая тепличных культур,

облучаемых

спектрально

регулируемыми

светодиодными

источниками

излучения» (2009-2011 гг., № гос. регистрации 20093258), «Исследовать

особенности продукционного процесса и формирования урожая томатов при

воздействии на растения комбинированного источника света из натриевых

ламп и светодиодных излучателей» (2011-2013 гг., № гос. регистрации

20130124). Тема диссертации соответствует приоритетным направлениям

научных

исследований

Республики

Беларусь

на

2011-2015

гг.:

2

1.6. энергосбережение,

энергоэффективные

технологии,

3.1.

биохимия,

биофизика и физиология растительной, животной и микробной клетки, ее

надмолекулярных

структур,

биологических

макромолекул

и

низкомолекулярных биорегуляторов, в том числе ферментов и гормонов.

Цель и задачи исследования.

Цель исследования: выявить особенности роста, развития, продукционного

процесса и водообмена растений томата в условиях светодиодного освещения

различного

спектрального

состава,

плотности

потока

фотонов

и

пространственного распределения.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить

физиологические

особенности

роста,

развития,

продукционный процесс и качество плодов индетерминантных растений томата

при различных вариантах светодиодного освещения;

2. Исследовать параметры листа, характеризующие его водоудерживающую

способность, состав фотосинтетических пигментов, особенности процессов

водообмена и фотосинтеза, и на основе полученных данных оценить

морфофизиологические

особенности

растений

томата,

освещаемых

светодиодными

облучателями

с

различным

спектральным

составам

и

плотностью потока фотонов;

3. Оценить краткосрочное и длительное воздействие монохроматического

светодиодного

освещения

на

параметры

листа,

характеризующие

его

водоудерживающую способность, и особенности водообмена и фотосинтеза.

Объект и предмет исследования.

В качестве объекта исследования выбраны индетерминантные растения

томата гибрид «Жеронимо» и сорт «Тореро». Томаты характеризуются высокой

пищевой и биологической ценностью и являются одной из основных

выращиваемых в закрытом грунте культур. Кроме того, в отличие от салатных

культур, конечным продуктом является не вегетативная масса, а плоды, в связи

этим необходимо было исследовать воздействия светодиодного освещения не

только на рост, но и на формирование плодов растений. Предметом

исследования стали морфофизиологические особенности роста, развития,

водообмена и формирование урожая растений томата, а также дана

биохимическая характеристика плодов. Изучение воздействия светодиодного

освещения позволит получить новые данные о влиянии света различного

спектрального состава и интенсивности, а также его пространственного

распределения на эти процессы и обеспечит научную основу для разработки

регламента освещения растений томата светодиодными облучателями.

Научная новизна

Показано, что светодиодные облучатели могут использоваться в качестве

единственного источника света при выращивании растений томата в течение

3

всего вегетационного периода, обеспечивая высокие показатели плодоношения

и снижение расхода электроэнергии. Установлено, что

использование

объемного

светодиодного

освещения

позволяет

снизить

интегральную

плотность потока фотонов и сократить сроки созревания плодов томата,

однако, замена верхнего освещения на объемное в процессе вегетации является

стрессовым фактором для растений. Выявлено, что при комбинированных

вариантах объемного освещения (СДО+ДНАТ) различия в спектральном

составе света на верхних и нижних ярусах могут стать причиной снижения

способности поддерживать водный гомеостаз и оказать негативное воздействие

на растение. Показано, что растения, выращиваемые при низкой плотности

потока фотонов лучше адаптируются к замене постоянного режима освещения

на импульсное. Выявлена зависимость процессов водообмена на тканевом

уровне от света различного спектрального состава.

Новизна

результатов

исследований

подтверждена

решением

Национального центра интеллектуальной собственности Республики Беларусь

о выдаче патента №19484 «Способ выращивания растений томата в закрытом

грунте»,

зарегистрированный

в

Государственном

реестре

изобретений

24.06.2015.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Светодиодные облучатели в качестве единственного источника света

обеспечивают высокие темпы роста, развития и плодоношения растений томата

в условиях агрегатопоники в течение всего вегетационного периода.

2. При объемном светодиодном освещении растений томата скорости

фотосинтеза

и

дегидратации

ассимиляционной

ткани

сопоставимы,

соотношение хла/хлb (на 17 %), содержание каротиноидов (в 1,3-1,7 раза),

темпы образования плодов (на 29%) увеличиваются, а сроки созревания плодов

(на 28 дней) сокращаются по сравнению с аналогичными параметрами

растений, культивируемыми с использованием ламп ДНАТ.

3. Комбинированное освещение растений ДНАТ и светодиодными

облучателями, при котором светодиоды используют для досвечивания нижних

ярусов высокостебельных растений томата, приводит к снижению способности

растений поддерживать водный гомеостаз, что выражается в увеличении

скорости дегидратации в 2,3 раза и снижении времени сохранения стабильного

тургора ассимиляционной ткани на 48 %. Дополнительное освещение

светодиодными облучателями и верхних, и нижних ярусов растений позволяет

избежать этих негативных эффектов и увеличить урожайность томатов.

4. При низкой плотности потока фотонов (160 мкмоль/м2с) светодиодных

облучателей смена постоянного режима освещения на импульсный не приводит

к значимым изменениям параметров водного обмена и фотосинтеза у растений

томата. При этом объемное освещение в импульсном режиме при длительном

4

культивировании замедляет темпы развития растений и снижает скорости

продукционного процесса.

5. Спектральный состав света оказывает влияние на процессы водообмена

ассимиляционной ткани томата: воздействие красного света в течение 15 часов,

в отличие от синего, приводит к увеличению эластичности ткани и времени

сохранения стабильного тургора.

Личный вклад соискателя. Экспериментальный материал получен

лично автором. Статистическая обработка данных, их анализ, интерпретация

осуществлены автором работы при консультативной помощи научного

руководителя.

Апробация

результатов

диссертации.

Результаты

исследований

представлялись на Всероссийском симпозиуме с международным участием

«Физиолого-биохимические

основы

продукционного

процесса

у

культивируемых

растений»

(Саратов,

2010),

Международной

научной

конференции;

9-й

съезд

Белорусского

общественного

объединения

фотобиологов и биофизиков: «Молекулярные, мембранные и клеточные основы

функционирования биосистем» (Минск, 2010), Молодежном инновационном

форуме «ИНТРИ» – 2010 (Минск, 2010), VII-й Международной научной

конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск,

2011), Молодежном инновационном форуме «Наука и бизнес - 2011» (Минск,

2011), Международной научно-практической конференции молодых ученых

«Научные стремления – 2011» (Минск, 2011), Международной научной

конференции молодых ученых «Молодежь в науке – 2012» (Минск, 2012), II-я

международная научно-практическая конференция «Проблемы сохранения

биологического разнообразия и использования биологических ресурсов»

(Минск, 2012), 16-ой молодежной конференции «Биология – наука 21 века»

(Пущино, 2012), Всероссийской молодежной конференции «Актуальные

проблемы химии и биологии» (Пущино, 2012), семинаре, посвященном 100-

летию со дня рождения профессора В.М. Лемана и перспективам развития

светокультуры растений (Москва, 2012), VIII-й Международной научной

конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск,

2015).

Опубликованность

результатов.

По

материалам

диссертации

опубликовано 17 работ, в том числе 6 статей, из них 4 в рецензируемых

изданиях, 11 тезисов докладов в материалах конференций, симпозиумов, и

получен 1 патент. Общий объем опубликованных материалов – 4,2 авторских

листа.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,

общей характеристики работы, аналитического обзора литературы, описания

объектов и методов исследований, изложения полученных результатов в 4

5

экспериментальных главах, заключения. Работа содержит 44 таблицу и 42

рисунка, изложена на 123 страницах печатного текста (основной текст – 93,

таблицы и рисунки – 30 страниц). Библиографический список включает 311

использованных источника литературы, в т.ч. – 93 на русском, 218 на

английском языках, а также список публикаций соискателя – 18 работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Светодиоды как эффективный источник света для растений

(аналитический обзор).

Кратко рассмотрена история исследования воздействия света различного

спектрального состава на растения. Приводятся данные о развитии СД

технологии и преимуществах использования СД облучателей по сравнению с

традиционными

источниками,

таких

как:

узкий

диапазон

излучения,

энергоэффективность,

разделение

светового

и

теплового

потоков,

продолжительность работы более 50 тысяч часов, компактность, экологичность

и

безопасность.

Дан

обзор

литературы

по

использованию

СД

в

исследовательских целях и в растениеводстве.

Объекты и методы исследования

Объекты исследования. Объектом исследования выбраны растения

томата (Lycopersicon esculentum Mill.), гибрид «Жеронимо F1», сорт «Тореро».

А

Б

А – горизонтально расположенные СД облучатели,

Б – вертикально расположенные СД облучатели.

Рисунок 1. - Варианты расположения светодиодных облучателей при

объемном освещении

Б

работы

постоянный

постоянный

импульсный

постоянный

импульсный

ние

верхнее

ность, мкмоль/м

красной (К)

Вт/ча

с

(С)

1-К

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6А

1-6Б

2-К

2-1

2-2

2-3

2-4

3-1

3-2

3-3

3-4

Люминесцентный

0,95

0,57

0,56

0,55

0,34

0,45

0,34

0,67

0,42

0,98

0,56

0,66

0,98

0,34

0,45

0,98

0,70

320

3:1

320

1,6:1

320

2,3:1

320

4,4:1

160

2,3:1

240

2,3:1

160

2,8:1

160/240

2,8:1

145

4,5:1

100/60

1,6:1/1,5:1

50/23

1,6:1/1,5;1

145/20

4,5:1/1,5:1

160/20

4:1/1,5:1

100

2,3:1

160

2,3:1

100/60

1,6:1/1,5:1

70/45

1,6:1/1,5:1

6

Методы исследования. В опытах растения томата выращивали по

технологии агрегатопоники. Эксперименты проводили в специально созданной

модельной теплице на гибридах томата «Жеронимо F1. Модельная теплица

состояла из 7 изолированных боксов со своими режимами освещения, в

которых поддерживали температуру 17˚С (темнота) и 22˚С (свет), влажность

60-70%, фотопериод 18/6 часов. Опытные облучатели содержали СД различных

типов: дальние красные, красные, синие, зеленые и белые в различном

соотношении. В первой серии опытов исследовали воздействие СД освещения,

различного по спектральному составу и плотности потока фотонов (ППФ).

Вторая серия опытов включала различные варианты объемного СД освещения

(рисунок 1), в том числе в комбинации с ДНАТ. В третьей серии изучали

особенности роста и развития растений в условиях импульсного освещения (2

мкс темнота: 4 мкс свет) (таблица 1). Также проводилось исследование влияние

СД досветки на качество плодов томата сорта «Тореро» в условиях

производственной теплицы (таблица 2).

Таблица 1. - Характеристика режимов освещения растений томата СДО

Вариант

Характеристика облучателя

Режим

Положе-

Тип

Мощ-

ППФ,

Отношение

СД

объемное

СД/СД

верхнее

ДНаТ

объемное

СД/СД

ДНаТ/СД

ДНаТ+СД/СД

верхнее

СД

объемное

СД/СД

2

с

доли к синей

209,7

1:1,7

86,2

1:2,2

75,98

1:2,8

110,1

1:2,5

101,5

1:2,5

143,9

1:2,1

4-К

верхнее

ДНаТ

1

2

4-1

объемное

СД

1

2

4-2

объемное

СД

1

2

Исследовали изменения в морфоструктуре и водообмене ткани мезофилла

листа

томата

при

длительном

и

краткосрочном

воздействии

монохроматического СД освещения. Объектом исследования служили саженцы

томатов в возрасте 2 -2,5 месяцев, выращенные под ДНаТ 420. Для определения

длительного воздействия монохроматического света один из сегментов листа

помещали на 15 часов в специальную камеру таким образом, чтобы одна

половина листа освещалась только красным, а вторая только синим светом.

Контролем служили части того же листа, которые не находились в камере, а

освещались ДНаТ. Для изучения кратковременного воздействия узкополосного

света после 8 часов темноты отрезали лист и подвергали одному из вариантов

освещения: 10 минут красного (660 нм) света (К); 10 минут синего (450 нм)

света (С); 10 минут красного (660 нм) и синего (450 нм) света (К+С), 10 минут

под «белым» светом ДНАТ (Б), темнота (Т). Освещенность составляла 2 клюкс.

У растений фиксировали морфометрические параметры: длину и диаметр

стебля, количество междоузлий, листьев, цветков, плодов. Определяли урожай

и энергетическую эффективность СДО. Пигментный состав листьев определяли

по [Wettstein, 1957]. Скорость восстановления СО2 измеряли при помощи

газоанализатора

Testo-330-1LL

при

том

же

освещении, при

котором

выращивались

растения.

Скорость

транспирации

листьев

определяли

потометрически [Викторов, 1983]. Исследовали качество плодов: общий титр

кислотности [ГОСТ 25555.0-82], содержание сухого вещества, сахаров

[Вешняков, 2008], фенолов [Singleton, Rossi, 1965], каротиноидов (β-каротина и

ликопина) [M. Nagata, I. Yamashita, 1992], определяли антиоксидантную

активность [W. Brand-Williams et al., 1995].

Для исследования параметров водного обмена растительной ткани

использовалась

методика

электронного

мониторинга

водного

режима

ассимиляционной ткани листа, разработанная в лаборатории водного обмена

растений ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им В.Ф. Купревича

НАН Беларуси» [Телюк, 1996]. Исследовали динамику изменения толщины и

массы высечки из ткани листа при ее дегидратации (рисунок 2).

7

Таблица 2. - Варианты досветки растений томата в промышленной теплице

Вариант

Характеристика облучателя

Положение

Тип

Ярус

ППФ, мкмоль/м2с

Отношение К:С

0

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

Время дегидратации, мин

Dmax - толщина листа при максимальном тургоре; Pmax - масса листа при

максимальном тургоре; Dmin - толщина листа при минимальном тургоре;

Pmin - масса листа при минимальном тургоре

Рисунок 2. - Динамика изменения толщины и массы высечки из листьев при

дегидратации

Рассчитывали показатели морфоструктуры и водного режима ткани:

толщину

листа,

удельную

поверхностную

плотность

листа

(УППЛ),

эластичность, влагосодержание листовой ткани, объем межклетников и другие.

Влияние светодиодного освещения с различной плотностью

потока фотонов и спектральным составом на растения томата

Для оценки роста и развития растений томата при СД освещении вели

наблюдения за изменением морфометрических показателей (таблица 3). СД

освещение при ППФ 320 мкмоль/(м2с) по сравнению с люминесцентным

обеспечивает более быструю закладку новых фитомеров. У растений,

выращиваемых при меньшей ППФ плоды образуются позже на 2 (вариант 1-5),

3 (вариант 1-6А) и 4 недели (вариант 1-4). При этом количество завязей

достоверно меньше, не только при низкой ППФ, но, и например, для

варианта 1-1 это обусловлено спектральным составом света: чем ниже ППФ,

тем большее значение имеет доля красного света для образования плодов [1, 7,

11].

Содержание хл а колеблется в пределах 3,6-4,6 мг/дм2, хл b– 1,3-

2,3 мг/дм2, каротиноидов – 1,0-1,6 мг/дм2 в зависимости от варианта. СД

освещение

по

сравнению

с

люминесцентными

лампами

приводит

к

незначительному снижению содержания хл b, которое в большей степени

выражено при уменьшении доли красного света как

(320 мкмоль/м2с), так и при низкой (160 мкмоль/м2с) [10].

t2

Pmin

t0

t1

при высокой ППФ

8

Dmax

Pn

Pmax

35

30

25

20

15

10

450

400

350

300

250

200

150

100

50

D

P

А

В

С

Dm n

i

Варианты опыта

1-К

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6А

Показатели

Длина стебля, см

Количество междоузлий, шт

Количество цветков на

растении, шт

279,6 ±

8,3

271,0 ±

290,7 ±

3,6

4,6

292,6 ±

322,7*

286,8 ±

308,6*

4,3

± 9,1

4,8

± 6,1

41* ± 1

37 ± 1

38 ± 0

37 ± 1

37 ± 1

39 ± 1

40 ± 1

8 ± 0,2

9 ± 1,0

8 ± 1,0

9 ± 0,4

8 ± 0,6

8 ± 0,8

7 ± 0,4

Количество плодов на

25 ±

17* ±

22 ±

22 ±

6* ±

12* ±

13* ±

растении, шт

2,1

1,4

0,7

1,5

1,1

1,1

1,0

По результатам дегидратации ассимиляционной ткани листа (таблица 4)

оценивали особенности водообмена растений: чем дольше ткань способна

поддерживать

тургор

и

чем

ниже

скорости

ее

дегидратации,

тем

жизнеспособнее растение [Скуратович, 2012]. Почти по всем показателям

растения, выращенные под СДО, превосходят контрольные. При низкой ППФ и

большей доле красных фотонов (вариант 1-6А, К:С 2,8:1) время сохранения

стабильного тургора выше на 30-40%, а скорости дегидратации ниже на 59-83%

по сравнению с растениями вариантов 1-4 и 1-5 (К:С 2,3:1). Однако, при

высокой ППФ большая доля красных лучей (вариант 1-3, К:С 4,4:1) приводит к

снижению времени сохранения тургора на 24-36% и увеличению скорости

дегидратации на 60-83% по сравнению с вариантами 1-1 и 1-2 [1].

Таблица 4. - Параметры дегидратации ассимиляционной ткани растений томата

(* - значения достоверно отличаются от контроля, Р0,05)

Варианты опыта

Показатель

1-К

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6 А

9

Таблица 3. - Морфометрические показатели растений томата при различных

вариантах освещения после достижения генеративной фазы (* - значения

достоверно отличаются от контроля, Р0,05)

Скорость дегидратации на участке

стабильного тургора по изменению

веса, мг/мин

Скорость дегидратации на участке

от мах тургора до циторриза по

изменению веса, мг/мин

Скорость дегидратации на участке

от мах тургора до циторриза по

изменению объема, мкл/мин

Время стабильного тургора, мин

0,233

0,126*

0,114*

0,202

0,167*

0,176 0,105*

±

±

±

±

±

±

±

0,031

0,013

0,015

0,031

0,027

0,021

0,037

0,073

0,048*

0,051

0,069

0,066

0,069 0,038*

±

±

±

±

±

±

±

0,007

0,005

0,008

0,010

0,008

0,009

0,007

0,106

0,100

0,103

0,159

0,126

0,127

0,116

±

±

±

±

±

±

±

0,009

0,013

0,010

0,020

0,012

0,015

0,018

28,7

48,0*

40,3*

30,7

32,3

27,0

38,6*

±5,2

±5,8

±3,5

±5,6

±3,7

±3,7

±4,0

Использование СДО обеспечивает высокую урожайность растений, при

этом средняя масса плода в большей степени зависит от спектрального состава,

1-К

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6А

Средняя урожайность, кг/м2

Средний расход электроэнергии,

кВт час/кг

4,64

3,95

4,25

3,98

1,77

2,92

3,55

45,45

31,97

29,20

30,64

42,54

34,21

21,27

Использование объемного светодиодного освещения при

выращивании растений томата

Воздействие смены пространственного распределения света на

растения томата. Смена режима освещения в процессе вегетации (с варианта

1-6А на вариант 1-6Б) способствует незначительному увеличению содержания

хл с 5,3 до 5,8 мг/дм2, в первую очередь за счет хл а, и не влияет на содержание

каротиноидов [2, 6]. Также повышается толщина листовой пластинки, объем

межклетников, снижается время выхода воды из межклетников. В результате

скорости дегидратации на участке стабильного тургора увеличиваются с

0,105 ±0,037 до 0,176 ±0,020 мг/мин, а на участке от максимального тургора до

циторриза с 0,038 ±0,007 до 0,084 ±0,013 мг/мин [2]. Уменьшается время

сохранения стабильного тургора с 47,2 ±10,0 до 25,8 ±9,7 мин. Это

свидетельствует о том, что растения находятся в стрессовом состоянии. Хотя за

счет увеличения интегральной ППФ урожайность растений увеличивается с

1,30 кг до 1,73 кг с растения в месяц, но расход электроэнергии на единицу

продукции также повышается с 21,3 до 31,5 кВт час/кг [2, 6].

Воздействие объемного светодиодного освещения на растения томата.

Анализ

морфометрических

показателей

растений,

выращиваемых

при

объемном СД освещении, выявил следующее (таблица 6). Растения под ДНаТ

значительно превосходят варианты со СДО по длине стебля, что связано с

удлинением междоузлий. Цветение растений во всех вариантах начинается

одновременно. Больше всего плодов образуется в варианте 2-1, что связано с

равномерным распределением света в пространстве и высокой ППФ [13, 14].

При объемном СД освещении у растений формируется пигментный

аппарат, следующего состава: хлорофиллы 2,22-2,95 мг/дм2, каротиноиды 0,82-

1,16 мг/дм2, соотношение хлa/хлb 2,7-2,8, что соответствует более высокому

уровню освещенности. Это обеспечивает поддержание скорости фиксации CО2

на уровне 77-78% от скорости у листьев контрольного варианта, тогда как ППФ

на верхнем ярусе составляет 69% от ППФ лампы ДНАТ (2-К).

10

чем от ППФ. Кроме того, СДО позволяют уменьшить расходы электроэнергии

на получение единицы конечной продукции на 15-40% по сравнению с

люминесцентными лампами (таблица 5) [1, 7, 11].

Таблица 5. - Энергоэффективность СДО при выращивании томатов

Показатели за 30 дней вегетации

Варианты опыта

Варианты опыта

2-К

2-1

2-2

Показатели

Длина стебля, см

Диаметр стебля, мм

Количество междоузлий, шт

Количество цветков, шт

Количество плодов, шт

297,7* ± 10,7

292,3* ± 4,8

14,5* ± 0,2

12,5 ± 0,6

412,3 ± 2,9

12,1 ±0,4

40 ±0,4

40 ± 0,4

36* ± 0,5

12 ± 1

14 ± 2

18* ± 3

31 ± 2

40* ± 3

31 ± 3

По параметрам морфоструктуры и водного режима ассимиляционной

ткани варианты с объемным СД освещением не различаются и между собой, и с

контрольным вариантом. Скорость дегидратации составляет 0,145-0,175 мг/мин

на участке стабильного тургора, 0,060-0,071 мг/мин на участке от мах тургора

до циторриза, а время сохранения стабильного тургора 19-25 минут [12].

При изучении продуктивности растений выявлено следующее. Первыми

плодоносят растения варианта 2-1, через 16 дней варианта 2-2, и в 2-К – через

28 дней. Вариант 2-1 отличается большей урожайностью, в том числе и по

сравнению с растениями, выращенными под люминесцентными лампами

(таблица 7). Это связано с улучшением световых условий нижних ярусов, что

способствует ускорению созревания и увеличению массы плодов. Расход

электроэнергии на единицу продукции у варианта 2-1 сопоставим с 2-К [13, 14].

Таблица 7. - Энергоэффективность различных вариантов освещения при

выращивании растений томата

11

Таблица 6. - Морфометрические показатели растений на стадии формирования

плодов (* - значения достоверно отличаются от контроля, Р0,05)

Показатель за 30 дней вегетации

Средняя урожайность, кг/м2

Расход электроэнергии, кВт час/кг

2-К

2-1

2-2

2,89

5,86

2,54

32,23

37,07

48,97

Объемное

освещение

растений

томата

комбинированными

источниками света. У растений, выращиваемых с комбинированным

освещением, исследовали морфометрические показатели (таблица 8). Длина

стебля увеличивается в ряду: вариант 2-4(ДНаТ/СД+СД) / вариант 2-1 (СД+СД)

вариант 2-3 (ДНаТ+СД) вариант 2-К (ДНаТ). Освещение СДО не только

нижних ярусов, но и верхних (вариант 2-4) приводит к ускорению развития

растений:

увеличивается

количество фитомеров при снижении

длины

междоузлий, диаметр стебля, количество завязи. Более высокие темпы развития

растений варианта 2-4 связаны не только с более равномерным распределением

света в пространстве, но и с оптимизацией его спектрального состава на

верхнем ярусе [2, 4].

Варианты опыта

2-К

2-1

2-3

2-4

Показатели

Длина стебля, см

Диаметр стебля, мм

Количество междоузлий, шт

Количество цветков, шт

Количество плодов, шт

254,6* ± 2,5

299,3* ± 6,3

244,0* ± 2,6

12,7 ± 0,7

12,6 ± 0,5

14,6 ± 0,5

39 ± 0,4

38 ± 0,4

41* ± 0,2

9* ± 0,5

10 ± 2,0

15* ± 1,8

360,0 ± 4,1

12,0 ±0,3

39 ± 0,4

12 ± 0,7

28 ± 2

34* ± 1

31 ± 3

37* ± 2

Содержание хлорофиллов уменьшается в ряду: вариант 2-1 (СД+СД)

2,95 ±0,28 мг/дм2 вариант 2-4 (ДНаТ/СД+СД) 2,51 ±0,08 мг/дм2 контроль

(ДНаТ) 2,40 ± 0,26 мг/дм2 вариант 2-3 (ДНаТ+СД) 2,26 ±0,04 мг/дм2. При этом

соотношение хл а к хл b несколько меньше у растений, выращиваемых в

условиях освещения только ДНаТ, по сравнению с вариантами со СДО - 2,3 и

2,7-3,0, соответственно. Кроме того, при освещении СДО и верхних и нижних

ярусов (вариант 2-1 и вариант 2-4) у растений повышается содержание

каротиноидов, что может быть связано с большим количеством синих лучей на

верхнем ярусе [2, 4].

При СД освещении скорость восстановления СО2 несколько ниже и

составляет 0,044±0,004 мкмоль/(м2 с), тогда как в контрольном варианте и

вариантах с комбинированным освещением – от 0,050 до 0,056 мкмоль/(м2 с),

что в первую очередь связано с различием ППФ в данных вариантах [9].

Комбинированное освещение, при котором ДНаТ освещают верхние

ярусы, а СД нижние (вариант 2-3), не приводит к значимым изменениям в

структуре листа, однако скорости дегидратации значительно выше –

0,335 ±0,050 мг/мин на участке стабильного тургора и 0,135 ±0,018 мг/мин на

участке от мах тургора до циторриза, а время сохранения стабильного тургора

ниже – 13 ± 4 мин, по сравнению с контрольным и с вариантом со СД

освещением. В варианте 2-4, где СД в дополнение к ДНаТ освещают и верхние

и нижние ярусы, листья содержат больше сухого вещества на единицу площади

при сопоставимой толщине листа, что приводит к некоторому снижению

эластичности. При этом объем межклетников не снижается, что позволяет

растениям сохранить высокий адаптивный потенциал. При этом значения

скорости дегидратации составляют до 0,174 ±0,039 мг/мин на участке

стабильного тургора и 0,101 ±0.024 мг/мин на участке от мах тургора до

циторриза, а продолжительность поддержания тургора 20 ± 5 минут, что

связано с более равномерными световыми условиями [2, 4].

Комбинированное

освещение

(вариант

2-3)

позволяет

увеличить

урожайность (таблица 9), ускорить созревание по сравнению с ДНаТ и

12

Таблица 8. - Морфометрические показатели растений томата, выращенных при

комбинированном освещении (* - достоверно отличаются от контроля, Р0,05)

Варианты опыта

2-К

2-1

2-3

2-4

2,89

5,86

3,90

4,61

32,23

37,07

38,68

47,16

Показатели за 30 дней вегетации

Средняя урожайность, кг/м2

Расход электроэнергии, кВт час/кг

Качество плодов томата при объемном светодиодном освещении в

условиях производственной теплицы. Варианты с СД досветкой не имеют

достоверных отличий от контроля по содержанию сухого вещества (47,63-

49,55 мг/г сырого веса) и сахаров (3,14- 3,25%). Однако, у плодов варианта 4-1

титруемая кислотность составляет 0,352±0,006% (в пересчете на яблочную

кислоту), тогда как в контроле - 0,300±0,016%. Это объясняется различиями в

спектральном составе облучающего потока. Кроме того, экстракты плодов

варианта 4-1 не уступают, а варианта 4-2 даже превосходят на 24 % вариант 4-К

по антирадикальной активности. Поскольку по содержанию витамина С

варианты не различаются (14,23-15,52 мкг/г сырого веса), а наибольшее

содержание фенольных соединений выявлено для варианта 1 (2,63±0,13 мг/г

сухого веса), то высокую активность можно объяснить большим количеством

каротиноидов: 0,326±0,025 мг/100мл ликопина и 0,150±0,007 мг/100мл β-

каротина для экстрактов варианта 2, и 0,207-0,224 мг/100мл ликопина, и 0,110-

0,114 мг/100мл β-каротина для контроля и варианта 1. Это объясняется

большей ППФ на нижнем ярусе растений варианта 2 [17].

Воздействие импульсного светодиодного освещения на

растения томата

Воздействие

замены

постоянного

светодиодного

освещения

на

импульсное на растения томата. Растения, выращенные при меньшей ППФ

(вариант 1-4, 160 мкмоль/(м2

с)), обладают более высоким адаптивным

потенциалом при замене постоянного режима освещения на импульсное.

Скорость фиксации СО2 у данных растений остается на прежнем уровне: 0,018 -

0,020 мкмоль/(м2 с), а время сохранения стабильного тургора увеличивается с

16 до 28 минут. Растения же, выращенные при более высокой ППФ (вариант 1-

5, 240 мкмоль/(м2 с)), менее приспособлены: замена режима на импульсный

13

увеличить среднюю массу плода по сравнению с СДО. При этом освещение

СДО и верхних, и нижних ярусов в дополнение к ДНАТ (вариант 2-4) еще

более эффективно. Однако, из-за низкой светоотдачи использованных СДО,

расход электроэнергии несколько увеличивается [14, 15].

Таблица 9. - Энергоэффективность различных вариантов освещения при

выращивании растений томата

до 0,018

Воздействие

импульсного

освещения

на

растения

томата.

Культивирование растений в условиях импульсного освещения с ранних стадий

развития показало следующее: формируется меньше междоузлий (35шт при

импульсном и 40шт при постоянном) и плодов (34 и 40шт на растение,

соответственно). Снижается количество пигментов в листьях растений:

хлорофиллов 4,6 ±0,33 мг/дм2 при импульсном и 5,4 ±0,03 мг/дм2 при

постоянном, каротиноидов 0,8 ±0,22 мг/дм2 и 1,2 ±0,29 мг/дм2, соответственно.

Скорость фиксации СО2 составляет 0,044 ± 0,004

мкмоль/(м2 с) при

импульсном, и 0,030 ± 0,002

мкмоль/(м2 с) при постоянном. Растения,

выращиваемые при импульсном освещении, характеризуются сниженной

способностью поддерживать водный гомеостаз ассимиляционной ткани.

Скорость дегидратации на участке от мах тургора до циторриза составляет

0,116 ± 0,010 мг/мин при постоянном и 0,130 ± 0,009 мг/мин при импульсном.

Время сохранения стабильного тургора у растений при постоянном освещении

равняется 43,9 ± 2,6 мин, а при импульсном – 29,4 ± 4,7 мин. Несмотря на более

высокую урожайность (3,9 кг/м2) при импульсном режиме освещения расход

электроэнергии на получение конечной продукции несколько выше, чем при

постоянном освещении (40,4 и 37,1 кВт час/кг, соответственно) [5, 16].

Зависимость параметров водообмена от узкополосного

светодиодного излучения

В

ходе

работы

проводилось

исследование

воздействия

монохроматического освещения на водообмен растений томата. Длительное

освещение монохроматическим красным светом (15 часов) приводит к

увеличению водоудерживающей способности ткани, которая проявляется в

повышении ее оводненности, эластичности и объема межклетников. Это

обеспечивает увеличение времени сохранения стабильного тургора и снижение

скорости потери воды (рисунок 3). Обработка той же листовой пластинки

синим светом не приводит к существенному изменению данных параметров.

Вероятно,

длительное

нахождение

растений

на

не

выровненном

по

спектральным линиям излучении способно привести к значительному

изменению в распределении воды в пространстве ткани – в мезофилле листа и в

самой его структуре.

14

приводит к снижению скорости фотосинтеза с 0,030 ±0,003

±0,002 мкмоль/(м2с) и времени сохранения тургора с 28 до 14 минут.

15

Рисунок 3. - Кривые дегидратации ассимиляционной ткани листа по

толщине (D) и по весу (P) после облучения монохроматическим красным и

синим светом

Особенности

дегидратации

ассимиляционной

ткани

листа

после

кратковременного воздействия различного освещения представлены в таблице

10. Полученные данные указывают на то, что скорость дегидратации и время

сохранения стабильного тургора являются светозависимыми показателями,

поскольку

белый

свет

приводит

к

некоторому

снижению

скоростей

дегидратации и увеличению времени сохранения стабильного тургора [3].

Однако, при воздействии монохроматического красного или синего света

кривые дегидратации в большей степени были схожи с темновыми кривыми,

чем со световыми.

Таблица 10. - Параметры дегидратации ассимиляционной ткани листа после

экспозиции под монохроматическим светодиодным освещением

Показатель

Т

Б

К

К + С

С

Скорость дегидратации на участке стабильного

113

84

130

180

119

тургора по изменению веса, мкг/мин

±16

±5

±10

±11

±13

Скорость дегидратации на участке от мах тургора

116

47

74

97

68

до циторриза по изменению веса, мкг/мин

±15

±7

±9

±11

±11

Скорость дегидратации на участке от мах тургора

69

72

76

102

101

до циторриза по изменению объема, мкл∙10-3/мин

±10

±10

±11

±23

±16

62

75

54

43

63

Время стабильного тургора, мин

±5

±9

±6

±7

±5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты диссертации

1. Выявлено, что светодиодные облучатели, используемые

в качестве

единственного источника света при выращивании растений томата по

стандартной технологии агрегатопоники, обеспечивают требуемый уровень

освещенности, спектральный состав облучающего потока и, соответственно,

16

оптимальные световые условия для роста, развития и плодоношения растений

томата при одновременном снижении затрат электроэнергии на получение

единицы конечной продукции на 40% по сравнению с люминесцентными

лампами и на 10% по сравнению с лампами ДНАТ [1, 7, 10, 11, 18].

2. Установлено, что оптимизация спектрального состава светодиодного

источника света в соответствии с потребностями культуры позволяет

обеспечить высокий уровень продукционного процесса растений в течение

всего срока вегетации при меньшей плотности потока фотонов. При этом

увеличение соотношения красной области к синей с 2,3 до 2,8 приводит к

существенному увеличению скорости роста стебля и закладки метамеров,

количеству завязи, массы плодов и урожайности растений томата в целом [1, 7].

3. Показано, что использование объемного светодиодного освещения

позволяет

выровнять

уровни

освещенности

по

ярусам

листьев,

что

обеспечивает увеличение соотношения Хл а/ Хл b и содержания каротиноидов,

способность

поддерживать

водный

гомеостаз

по

сравнению

данными

параметрами у растений, выращенных под лампами ДНАТ. Объемное

светодиодное освещение позволяет также уменьшить интегральную плотность

потока фотонов при сохранении высокой продуктивности растений томата по

сравнению растениями, выращенными с начальных этапов онтогенеза под

верхним светодиодным освещением. Дополнительное боковое освещение уже

сформировавшихся растений томата проявляется для них как стрессовый

фактор и ожидаемого увеличения продуктивности не происходит [2, 6, 12, 13,

14].

4.

Выявлено,

что

при

комбинированном

освещении

ДНАТ

и

светодиодными облучателями, при котором светодиоды используют для

досвечивания нижних ярусов высокостебельных растений томата, изменение

спектрального состава по мере роста листа может привести к увеличению

скорости дегидратации в 2,3 раза и снижению времени сохранения стабильного

тургора на 48%. Снижение различий по спектральному составу световых

условиях верхних и нижних ярусов позволяет избежать негативных эффектов и

увеличить конечную урожайность [2,4, 6, 8,9 14, 15].

5. Установлено, что смена постоянного режима освещения на импульсный

при более низкой плотности потока фотонов не вызывает изменений скорости

фотосинтеза и водоудерживающей способности листьев. Импульсный режим в

варианте с объемным освещением на протяжении всего периода вегетации

растений томата приводит к снижению темпов роста и развития растений, что в

итоге не позволяет достигнуть уровней продуктивности, получаемых при

постоянном освещении [5, 16].

6. Экспериментально показана высокая чувствительность процессов

дегидратации к спектральному составу света. Длительное воздействие красным

17

светом в течение 15 часов приводит к увеличению эластичности тканей и

времени сохранения стабильного тургора в 1,6 раза по сравнению с синим

светом [3].

7. Выявлено, что использованная светодиодная досветка растений томата

улучшает качество плодов, что выражается в увеличении титра кислотности на

17%, содержании ликопина на 57%, β-каротина на 36%, и антирадикальной

активности на 24% по сравнению с плодами растений, выращенных с досветкой

ДНАТ [17].

Рекомендации по практическому использованию результатов

На основе полученных данных разработан регламент освещения растений

томата в условиях закрытого грунта (патент №19484), а также обоснована

конструкция СД облучателей и режим их работы в варианте досветки

высокостебельных тепличных культур в рамках задания НИОКР «Разработать

конструкцию

светодиодных

излучателей,

установить

оптимальные

технологические параметры их светового потока, регламенты работы в режиме

досветки растений и внедрить данные высокоэффективные источники света на

опытно-производственном участке тепличного хозяйства», финансируемого из

средств инновационного фонда Мингорисполкома согласно решению от

06.02.2014 № 295. Полученные данные об особенностях водного обмена при

свете различного спектрального состава могут быть использованы в курсах

лекций по физиологии растений и светокультуре.

18

СПИСОК

ОПУБЛИКОВАННЫХ

РАБОТ

ПО

ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в научных изданиях, включенных в перечень

ВАК Республики Беларусь

1.

Мороз, Д.С. Особенности продукционного процесса растений

томатов (Lycopersicon Esculentum) в условиях светодиодного освещения. / Д.С.

Мороз // Ботаника (исследования): Сборник научных трудов. / Ин-т эсперимент.

бот. НАН Беларуси. – Минск : Право и экономика, 2010. – Вып.39. – C.361-375.

2.

Реуцкий,

В.Г.

Перспективы

использования

светодиодных

излучателей при выращивании растений в условиях закрытого грунта. / В.Г.

Реуцкий, Д.С. Мороз, Ю.В. Трофимов, С.К. Рахманов, Н.И. Астасенко //

Ботаника (исследования): Сборник научных трудов. / Ин-т эсперимент. бот.

НАН Беларуси. – Минск: Право и экономика, 2011. – Вып.40. – С.505-525.

3.

Реуцкий, В.Г. Изменение морфоструктуры и водообмена мезофилла

листа

томата

Lycopersicon

Esculentum

Mill.

при

неравномерном

по

спектральным линиям освещении / В.Г. Реуцкий, Д.С. Мороз // Ботаника

(исследования): Сборник научных трудов. / Ин-т эсперимент. бот. НАН

Беларуси. Минск: Право и экономика, 2012. – Вып.41. – С.349-359.

4.

Мороз, Д.С. Влияние комбинированного светодиодного освещения

на рост и развитие растений томата Lycopersicon еsculentum Mill. / Д.С. Мороз //

Молодежь в науке – 2012: приложение к журн. «Весцi Нацыянальнай акадэмii

навук Беларусi» в 5 ч. Ч. 4. Серия биологических наук; серия медицинских наук

/ редкол. серии биол. наук: И.Д. Волотовский (гл. ред.), В.И. Парфенов [и др.];

редкол. серии мед. наук: А.Г. Мрочек (гл. ред.), И.В. Залуцкий [и др.] – Минск:

Беларус. навука, 2013. – С. 55-58.

Статьи в сборниках научных работ, журналах

5.

Мороз,

Д.С.

Влияние

импульсного

режима

освещения

светодиодных излучателей на рост и продуктивность растений томата./ Д.С.

Мороз // Молодежный сборник научных статей «Научные стремления» / ООО

«Лаборатория интеллекта» и Совет молодых ученых Национальной академии

наук Беларуси. – Минск: Белорусская наука, 2012. – В.1. – С.81-88.

6.

Реуцкий В.Г. Квант плодородия. Светлое настоящее светодиодной

лампы. / В.Г. Реуцкий,

Д.С. Мороз, Н.И. Астасенко, Ю.В. Трофимов //

Белорусское сельское хозяйство. – 2013. - № 5(133). – С. 70-72.

19

Статьи в материалах конференций, тезисы докладов

7.

Мороз, Д.С. Продуктивность растений томата, выращенных под

светодиодными

облучателями

с

различным

спектральным

составом и

интенсивностью. / Д.С. Мороз, Н.И. Астасенко, В.И. Цвирко // Физиолого-

биохимические основы продукционного процесса у культивируемых растений:

Материалы докладов Всероссийского симпозиума с международным участием.

– Саратов: Изд. «Саратовский источник» (Федеральное государственное

учреждение науки «Российская книжная палата» г. Москва), 2010. – С. 58-60.

8.

Мороз, Д.С. Влияние различных осветителей на пигментный состав

листьев растений томата / Д.С. Мороз // Сборник тезисов 16-ой молодежной

конференции «Биология – наука 21 века», Пущино, 2012. – С. 473-474.

9.

Мороз,

Д.С.

Влияние

различных

осветителей

на

скорость

ассимиляции СО2 листьями растений томата / Д.С. Мороз // Всероссийская

молодежная конференция «Актуальные проблемы химии и биологии»

(Пущино, 30 июля - 3 августа 2012 года). Сборник тезисов. Пущино, 2012. –

С.56.

10.

Мороз, Д.С. Зависимость содержания пигментов и скорости

фотосинтетического восстановления СО2 растений томата от спектрального

состава и мощности излучения светодиодных осветителей / Д.С. Мороз, Н.И.

Астасенко, В.И. Цвирко // Молекулярные, мембранные и клеточные основы

функционирования биосистем: Международная научная конференция; Девятый

съезд белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков,

23-25 июня 2010г., Минск, Беларусь : сб.ст. : в 2 ч. Ч. 1 / редкол. : И.Д.

Волотовский, С.Н. Черенкевич [и др.]. – Минск : Издательский центр БГУ,

2010. – С.59-61.

11.

Мороз, Д.С. Оптимизация режима освещения тепличных культур

светодиодными излучателями. / Д.С. Мороз, В.И. Цвирко // Материалы

секционных заседаний. Молодежный инновационный форум «ИНТРИ» – 2010.

— Минск: ГУ «БелИСА», 2010. — C.175.

12.

Мороз, Д.С. Скорость фотосинтетического восстановления СО2

растениями Solanum lycopersicum при различном спектральном составе и

мощности светодиодных излучателей. / Д.С. Мороз // Регуляция роста, развития

и продуктивности растений: материалы VII-й Международной научной

конференции, г. Минск, 26-28 октября 2011г. / Институт экспериментальной

ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси. – Минск: Право и экономика,

2011. – С. 149.

13.

Мороз, Д.С. Боковой светодиодный осветитель для тепличных

растений. / Д.С. Мороз, В.Г. Реуцкий, Ю.В. Трофимов // Каталог научных

20

достижений и инновационных предложений Молодежного инновационного

форума «Наука и бизнес - 2011» (14-18 ноября 2011 года). – 2011. – С.43-45.

14.

Мороз, Д.С. Особенности продукционного процесса растений

томата Lycopersicon Esculentum Mill., выращиваемых под светодиодными

излучателями различного спектрального состава и интенсивности. / Д.С. Мороз,

В.Г. Реуцкий, В.И. Цвирко, Н.И. Астасенко // Сборник материалов

Международной

научно-практической

конференции

молодых

ученых

«Научные стремления – 2011» (14-18 ноября 2011 года). Том 1 / Совет молодых

ученых Национальной академии наук Беларуси. – Минск: Белорусская наука,

2011. – С.214-217.

15.

Мороз, Д.С. Особенности продукционного процесса растений

томата в условиях светодиодного освещения /Д.С. Мороз, Л.В. Обуховская. //

Материалы

II-ой

международной

научно-практической

конференции

«Проблемы

сохранения

биологического

разнообразия

и

использования

биологических

ресурсов».

Сб.

науч.

работ

/

Под

общей

редакцией

В.И. Парфенова – Минск, Минсктиппроект, 2012. – 536 с.

16. Мороз, Д.С. Особенности параметров водообмена растений томата

Lycopersicon esculentum Mill при смене постоянного освещения на импульсное /

Д.С. Мороз // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции с

международным участием и школы для молодых ученых (21-26 сентября 2015)

«Растения в условях глобальных и локальных природно-климатических и

антропогенных воздействий» VII съезд общества физиологов растений России/

Отвественный редактор чл.-корр. РАН А.Ф. Титов – Петрозаводск:Карельский

научный центр РАН, 2015 – С. 360.

17. Мороз, Д.С. Влияние светодиодной досветки на качество плодов

томата при культивировании растений в закрытом грунте / Д.С. Мороз, Л.В.

Обуховская, Т.Н. Куделина, А.В. Казакевич, О.В. Молчан // Регуляция роста,

развития и продуктивности растений: материалы VIII Международной научной

конференции, г. Минск, 28-30 октября 2015 г. / Институт экспериментальной

ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси. – Минск : «Колорград», 2015. –

С. 80.

Патенты

18. Способ выращивания растений томата в закрытом грунте: МПК 19484

C2 A 01G 9/20 (2006.01) / В.Г. Реуцкий, Д.С. Мороз, Ю.В. Трофимов, В.И.

Цвирко, Н.И. Астасенко; заявитель ГНУ «Институт экспериментальной

ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси». – № а 20111543 ; заявл. 17.11.11;

опубл. 30.10.15 // Официальный бюллетень / Нац. центр интеллект.

собственности. – 2015. – № 5. – С 32.

21

РЭЗЮМЭ

Мароз Дзіяна Сяргееўна

Уплыў святлодыёднага асвятлення на прадуцыйны працэс і параметры

водабамена раслін тамата Lycopersicon esculentum Mill.

Ключавыя словы: Lycopersicon esculentum Mill.,водны абмен раслін,

прадуктыўнасць, святлодыёды.

Мэта даследвання: выявіць асаблівасці роста, разввiцця, прадуцыйнага

працэсу i водаабмену раслiн тамата ва ўмовах святлодыёднага асвятлення

рознага спектральнага склада, шчыльнасцi патоку фатонаў i размеркавання ў

прасторы.

Метады даследавання: фізіялагічныя, марфалагічныя, біяфізічныя.

Атрыманныя вынікі і іх навізна: святлодыёдныя апрамяняльнікі як

адзiная крынiца святла забяспечваюць аптымальныя светлавыя ўмовы для

росту, развiцця i пладанашэння раслiн тамата пры адначасовым знiжэннi затрат

электраэнэргii. Аптымiзацыя спектральнага складу святлодыёднай крынiцы

святла дазваляе паменьшыць шчыльнасць патоку фатонаў без знiжэння ўзроўня

прадуктыўнасцi раслiн. Выкарыстанне аб’ёмнага святлодыёднага асвятлення

выраўноўвае ўзроўнi асветленнасцi па ярусам лiсця i дазваляе паменьшыць

iнтэгральную шчыльнасць патоку фатонаў i захаваць высокую прадуктыўнасць

раслiн тамата пры некаторым знiжэннi асветленнасцi. Акрамя таго, аб’ёмнае

асвятленне пры прамысловым вырошчваннi дазваляе палепшыць якасць пладоў

тамата. Пры камбiнаванным асвятленнi неабходна выраўноўваць спектральны

склад святла на верхнiх i нiжнiх ярусах лicця для павялiчэння канчатковай

ураджайнасцi. Змена пастаяннага рэжыму асвятлення на імпульсны спрыяльна

адбіваецца на росце і развіцці раслін, вырашчаных пры больш нізкай

шчыльнасці патоку фатонаў. Iмпульсны рэжым з аб’ёмным асвятленнем на

працягу ўсяго перыяда вегетацыi раслiн тамата не дазваляе дасягнуць узроўняў

прадуктыўнасцi, якiя атрымлiваюць пры пастаянным асвятленнi. Паказана

адчувальнасць працэссаў водаабмену да спектральнага складу святла.

Доўгачасовае знаходжанне лicта ва ўмовах няпоўнага змяшэння светлавых

патокаў ад святлодыедаў з розным спектрам выпраменьвання прыводзiць да

нераўнамернага размеркавання вады ў тканках лicта – у мезафiле i самой яго

структуры.

Ступень выкарыстання: прапанаваны спосаб асвятлення раслін тамата

святлодыёднымі апрамяняльнікамі, маецца патэнт №19484.

Вобласць ужывання: фізіялогія раслін, сельская гаспадарка.

22

РЕЗЮМЕ

Мороз Диана Сергеевна

Влияние светодиодного освещения на продукционный процесс и

параметры водообмена растений томата Lycopersicon esculentum

Mill.

Ключевыя слова: Lycopersicon esculentum Mill., водный обмен растений,

продуктивность,светодиоды.

Цель

исследования:

выявить

особенности

роста,

развития,

продукционного процесса и водообмена растений томата в условиях

светодиодного освещения различного спектрального состава, плотности потока

фотонов и пространственного распределения

Методы

исследования:

физиологические,

морфологические,

биофизические.

Полученные результаты и их новизна: светодиодные облучатели как

единственный источник света обеспечивают оптимальные световые условия

для роста, развития и плодоношения растений томата при одновременном

снижении

затрат

электроэнергии.

Оптимизация

спектрального

состава

светодиодного источника света позволяет уменьшить плотность потока

фотонов без снижения продуктивности растений. Использование объёмного

светодиодного освещения выравнивает уровни освещенности по ярусам

листьев и позволяет сохранить высокую продуктивность растений томата при

некотором снижении освещенности. Кроме того, объёмное освещение при

промышленном выращивании позволяет улучшить качество плодов томата.

При комбинированном освещении необходимо выравнивать спектральный

состав света на верхних и нижних ярусах листьев для увеличения конечной

урожайности.

Смена

постоянного

режима

освещения

на

импульсный

благоприятно сказывается на росте и развитии растений, выращенных при

более низкой плотности потока фотонов. Импульсный режим с объемным

освещением на протяжении всего периода вегетации растений томата не

позволяет достигнуть уровней продуктивности, получаемых при постоянном

освещении. Показана чувствительность процессов водообмена к спектральному

составу света. Нахождение листа в условиях не полного смешивания световых

потоков

от

светодиодов

с

разным

спектром

излучения

приводит

к

значительному изменению в распределении воды в пространстве ткани – в

мезофилле листа и в самой его структуре.

Степень использования: предложен способ освещения растений томата

светодиодными облучателями, имеется патент №19484.

Область применения: физиология растений, сельское хозяйство.

23

SUMMARY

Moroz Diana Sergeevna

The LED lighting influence on production process and water exchange

parameters of tomato plants Lycopersicon esculentum Mill.

Key words: Lycopersicon esculentum Mill., water exchange mode of plants,

productivity, light-emitting diode.

The aim of the research is to identify features of growth, development,

production processes and water exchange of tomato plants using different spectral

composition, power and spatial distribution LED lighting.

Methods of the research: physiological, morphological and biophysical

methods.

The received results and their novelty:

LED lamp as the only source of light provides optimal light condition for

growth, development and fructification of tomato plants while reducing the cost of

electricity. Optimization of LED lamp composition allows to reduce the photon flux

density without decreasing plant productivity. Using LED inter-lighting aligns light

levels on different leaf tiers and maintains high productivity of tomato plants under

lower light. In addition, inter-lighting in commercial cultivation can improve the

quality of tomato fruits. Under combined light it is necessary to align the spectral

composition of the upper and lower leaves to increase the final yield. Change with

permanent lighting on impulse is beneficial to the growth and development of plants

grown at lower photon flux density. Impulse mode of inter-lighting during all tomato

plants vegetation period doesn’t allow to achieve productivity levels obtained under

permanent lighting. It was shown water exchange sensitivity to light spectral

composition. Finding plants in the conditions of incomplete mixing of light streams

from the LEDs with different emission spectrum leads to a significant change in the

distribution of water in the space of tissue: in the leaf mesophyll and in its structure.

Degree of application: a method for plant lighting by LED lamp was

provided. There is a patent №19484.

The fields of application: plant physiology, agriculture.



 
Похожие работы:

«УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УДК 618.145:616-007.61-07-084 ЛЫСЕНКО Ольга Викторовна ГИПЕРПЛАСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЭНДОМЕТРИЯ: КЛИНИКА, ДИАГНОСТИКА, ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.01.01 – акушерство и гинекология Витебск, 2015 Официальные оппоненты: Оппонирующая организация: Воскресенский Сергей Львович, доктор медицинских наук, профессор,...»

«ЖУЧЕНКО МАКСИМ АНДРЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭТАПОВ ПРОИЗВОДСТВА ВАКЦИНЫ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЬНЫХ ГИБРИДНЫХ БЕЛКОВ Е7-БТШ70 03.01.06 – Биотехнология (в том числе бионанотехнологии) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2016 1 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ФГУП...»

«УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УДК 576.89: 616-002.951 АЛЬ-ФАТЛАВИ Моньер Абдул-Амеир Абд СПИРУРИДЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И ГЕЛЬМИНТОЦЕНОЗ ОДНОГОРБЫХ ВЕРБЛЮДОВ НА ТЕРРИТОРИИ ИРАКА Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.02.11 – паразитология Витебск 2015 1 Работа выполнена в УО Белорусский государственный университет Научный руководитель: Анисимова Елена Ивановна,...»





 
© 2015 www.z-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.