Свет является одним из важнейших факторов, влияющих на рост растений. Растения используют световую энергию солнца для питания фотосинтеза, процесса, посредством которого растения преобразуют воду и углекислый газ в глюкозу и кислород. Фотосинтез позволяет растениям вырабатывать энергию и питательные вещества, необходимые им для роста. Поскольку свет стимулирует фотосинтез, количество и качество света, получаемого растением, влияют на скорость его роста.
Растениям нужен свет для фотосинтеза, который подпитывает рост растений. Солнечный свет содержит различные длины волн света, включая ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет. Однако растения в основном поглощают красные и синие длины волн для фотосинтеза. Чем больше красного и синего света поглощает растение, тем больше энергии оно имеет для обеспечения фотосинтеза и роста.
Как интенсивность, так и продолжительность воздействия света влияют на рост растений. Более высокая интенсивность света обеспечивает больше энергии для фотосинтеза. Более длительная продолжительность света позволяет фотосинтезу продолжаться в течение более длительных периодов. Растения, выращенные при интенсивном освещении с длительным ежедневным воздействием, обычно растут быстрее всего.
Недостаточное освещение ограничивает фотосинтез и замедляет рост. Низкая интенсивность освещения и короткая продолжительность воздействия сокращают энергию, доступную для фотосинтеза. Растения, адаптированные к условиям низкой освещенности, такие как теневые растения, растут медленнее, чем растения, которым требуется полное солнце.
Многие научные исследования показали, что увеличение воздействия света ускоряет рост растений по сравнению с выращиванием растений в условиях низкой освещенности.
В одном эксперименте исследователи выращивали китайскую капусту при различных суточных световых интегралах (DLI), которые измеряют количество фотосинтетически активного света, которое растение получает каждый день. Растения капусты подвергались воздействию DLI в диапазоне от 5 до 25 моль на квадратный метр в день. Исследование показало, что более высокий DLI значительно увеличивал высоту растения, площадь листьев и биомассу. Растения, выращенные при самом высоком DLI 25 моль/м2/д, были более чем на 50% крупнее растений, выращенных при самом низком DLI 5 моль/м2/д.
Другое исследование перцев показало схожие результаты. Растения перцев, выращенные при высоком DLI 19 моль/м2/д, накопили почти вдвое больше общей биомассы и дали более чем на 25% больше плодов, чем перцы при низком DLI 4 моль/м2/д. Перцы с высоким уровнем освещения также росли быстрее, завязывая плоды на 7-10 дней раньше, чем перцы с низким уровнем освещения.
Исследования лекарственных растений также показали, что повышенное воздействие света улучшает рост. Ученые выращивали лекарственное растение Psoralea corylifolia при различной интенсивности освещения. Через 45 дней высота растения, площадь листьев и биомасса увеличивались линейно с ростом уровня освещения. Исследование пришло к выводу, что интенсивность света существенно влияет на рост и развитие этого лекарственного растения.
Разница между скоростью роста растений при ярком и слабом освещении очевидна как из научных исследований, так и из практического опыта выращивания. Вот сравнение того, как ключевые факторы различаются при ярком и при слабом освещении:
| Фактор | Условия яркого освещения | Условия слабого освещения |
|---|---|---|
| Темп роста | Быстрый — максимальный рост в кратчайшие сроки | Медленный — замедленный, минимальный рост |
| Биомасса и урожайность | Высокая биомасса и урожайность | Низкая биомасса и урожайность |
| Цветение и плодоношение | Раннее цветение и завязывание плодов | Задержка цветения и плодоношения |
| Морфология | Компактный рост, более мелкие листья | Вытянутый, удлиненный рост, более крупные листья |
| Точка компенсации света | Более высокая интенсивность | Более низкая интенсивность |
Как показано в таблице, высокая освещенность ускоряет рост и развитие растений для максимальной производительности. Условия низкой освещенности значительно замедляют и останавливают рост растений.
Исследования также изучали, как определенные длины волн и цвета света влияют на рост растений. Исследования показывают, что синий и красный свет являются наиболее эффективными длинами волн для стимуляции фотосинтеза и роста растений.
Синий свет:
Красный свет:
Зеленый свет проникает глубже в ткани растений и может усиливать рост и фотосинтез нижних листьев. Дальний красный свет координирует светозависимые процессы развития, такие как прорастание и цветение.
Исследования показывают, что технологии освещения на основе синих и красных светодиодов, обеспечивающие высокую интенсивность красного и синего света, могут ускорить рост растений в 2–3 раза по сравнению с традиционными источниками освещения. Светодиоды теперь широко используются в закрытых помещениях для оптимизации условий освещения с целью максимизации темпов роста растений.
На основании многочисленных исследований влияния света на рост растений, следующие условия освещения являются идеальными для максимизации темпов роста:
Оптимизация световой среды позволяет растению фотосинтезировать и расти с максимальной эффективностью. Соответствие условий освещения требованиям растений и постепенное увеличение DLI с течением времени является ключом к ускорению темпов роста.
В заключение следует отметить, что имеются неопровержимые доказательства того, что повышенное воздействие света приводит к более быстрому росту растений по сравнению с неоптимальными или слабыми условиями освещения. Свет стимулирует фотосинтез, который обеспечивает растения энергией и углеводами, необходимыми для роста и развития растений. Как количество, так и качество света влияют на темпы роста растений. Оптимизация условий освещения путем использования светодиодов высокой интенсивности, настроенных на синие и красные длины волн, может максимизировать фотосинтез и ускорить рост растений в 2-3 раза быстрее обычного роста. Идеальный подход заключается в постепенном увеличении интенсивности света и времени воздействия по мере развития растений, чтобы избежать светового стресса и достичь максимально возможной скорости роста.