Влияние спектра света на рост Lactuca sativa в контролируемых условиях: новые подходы и перспективы для гидропонных систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В условиях современных вызовов по обеспечению продовольственной безопасности и устойчивого развития агротехнологий в Российской Федерации особое внимание уделяется оптимизации методов выращивания растений в контролируемых средах. Одним из перспективных методов выращивания растений является использование закрытых гидропонных систем, в которых световой спектр играет ключевую роль для регуляции ростовых процессов и фотосинтеза. Данная статья посвящена исследованию влияния различных спектров света (синие, красные и смешанные) на рост растения Lactuca sativa в контролируемых условиях гидропоники. В работе представлены результаты сравнительного анализа скорости роста, биомассы и качества растений, а

Цель. Изучение влияния различных спектров света (синего, красного и смешанного) на рост и продуктивность салатных культур (Lactuca sativa) в условиях гидропоники для определения оптимальных световых условий, обеспечивающих максимальную урожайность и качество продукции.

Материалы и методы: Эксперимент проводился в лаборатории экспериментального гидропонного выращивания с использованием автоматизированной установки. В исследовании применялись LED-лампы с заданными спектральными характеристиками, которые объединялись с группы для создания различных световых условий. Основные параметры, такие как длина стебля, количество листьев, биомасса растений и содержание хлорофилла, измерялись при использовании монохроматического синего, красного света и их комбинации.

Результаты: Исследование показало, что синий свет (450 нм) увеличивает содержание хлорофилла и фотосинтетическую активность, способствуя компактному росту растений с большим количеством листьев, но снижает общую биомассу. Красный свет (660 нм, 740 нм), напротив, стимулирует увеличение длины стебля и биомассы, но снижает содержание хлорофилла. Комбинированный свет (красный и синий спектры) продемонстрировал сбалансированные результаты, обеспечивая оптимальные условия для роста, высокой фотосинтетической активности и качественной биомассы растений.

Заключение. Применение комбинированного спектра света в гидропонных установках позволяет достичь максимальных показателей продуктивности и качества продукции салатных культур. Полученные результаты подчеркивают необходимость дальнейшей оптимизации световых условий для достижения эффективного роста Lactuca sativa в условиях гидропоники и подтверждают перспективность закрытых гидропонных систем для устойчивого производства продовольственных культур.

Об авторах

Светлана Владимировна Абрамова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сахалинский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: abramova_sv@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-9863-5287
SPIN-код: 6335-3019
Scopus Author ID: 57191872091

д.п.н., доцент, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности, Академик Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности

 

Россия, проспект Коммунистический, 33, г. Южно-Сахалинск, 693000, Российская Федерация

Евгений Николаевич Бояров

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сахалинский государственный университет»

Email: e.boyarov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7283-1872
SPIN-код: 5413-4504
Scopus Author ID: 57191878704

д.п.н., доцент, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности, Академик Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности

 

Россия, проспект Коммунистический, 33, г. Южно-Сахалинск, 693000, Российская Федерация

Наталья Федоровна Двойнова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сахалинский государственный университет»

Email: dnfsach@yandex.ru
SPIN-код: 2253-5863
Scopus Author ID: 57207776940

к.с.-х.н., доцент кафедры безопасности жизнедеятельности

 

Россия, проспект Коммунистический, 33, г. Южно-Сахалинск, 693000, Российская Федерация

Олеся Витальевна Купцова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сахалинский государственный университет»

Email: Korsuncevaolesy@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9555-3238
SPIN-код: 3157-2353
Scopus Author ID: 57363712800

к.т.н., доцент кафедры безопасности жизнедеятельности

 

Россия, проспект Коммунистический, 33, г. Южно-Сахалинск, 693000, Российская Федерация

Список литературы

  1. Мишанов, А. П., Маркова, А. Е., Ракутько, С. А. и др. (2015). Влияние соотношения долей зелёного и красного излучения на биометрические показатели салата. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства, 87, 264–272. EDN: https://elibrary.ru/VHGOPB
  2. Наконечная, О. В., Михеева, А. В., Бурдуковский, М. Л., Орловская, И. Ю., Гафицкая, И. В., Хроленко, Ю. А., Бурковская, Е. В., Субботин, Е. П., Холин, А. С., Кульчин, Ю. Н. (2023). Влияние светодиодного освещения разного спектра на развитие салата листового (Lactuca sativa). Известия Российской академии наук. Серия биологическая, 3, 278–286. https://doi.org/10.31857/S1026347022600406. EDN: https://elibrary.ru/MIAMYV
  3. Чуб, В. В., Миронова, О. Ю. (2017). Влияние различных источников света на рост и развитие растений. В: Роль ботанических садов и дендрариев в сохранении, изучении и устойчивом использовании разнообразия растительного мира: Материалы Международной научной конференции, посвящённой 85 летию Центрального ботанического сада Национальной академии наук Беларуси (в 2 ч., Минск, Беларусь, 06–08 июня 2017 г.), ч. 2 (с. 148–151). Минск, Беларусь: Медисонт. EDN: https://elibrary.ru/ZBPBMP
  4. Baghalian, K., Hajirezaei, M.-R., & Lawson, T. (2023). Editorial: Current and future perspectives for controlled environment agriculture (CEA) in the 21st century. Frontiers in Plant Science, 14. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1334641. EDN: https://elibrary.ru/BWTYJV
  5. Etae, N., Utaipan, T., Ruangrak, E., & Khummueng, W. (2024). Effect of artificial light sources on the growth of green oak lettuce (Lactuca sativa L.) grown in plant factories. Journal of Applied and Natural Science, 16, 1376–1382. https://doi.org/10.31018/jans.v16i3.5513. EDN: https://elibrary.ru/AIFUKR
  6. Feng, L., Raza, M. A., Li, Z., Chen, Y., Khalid, M. H. B., Du, J., Liu, W., Wu, X., Song, C., Yu, L., Zhang, Z., Yuan, S., Yang, W., & Yang, F. (2019). The influence of light intensity and leaf movement on photosynthesis characteristics and carbon balance of soybean. Frontiers in Plant Science, 9:1952. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01952
  7. Hernández Adasme, C., Silva, H., & Escalona, V. (2022). In door germination and seedling growth of green and red lettuce under LED light spectrum and subsequent effect on baby leaf lettuce. Italian Journal of Agronomy, 17. https://doi.org/10.4081/ija.2022.1982
  8. Imron, H., Putra, S., & Sofii, I. (2023). Effect of light spectrum LED lettuce on IoT based indoor farming. Biotropika: Journal of Tropical Biology, 11, 38–43. https://doi.org/10.21776/ub.biotropika.2023.011.01.05. EDN: https://elibrary.ru/WYGGLW
  9. Jalal, S., Rihan, H., Aljafer, N., & Fuller, M. (2021). The impact of light spectrum and intensity on the growth, physiology, and antioxidant activity of lettuce (Lactuca sativa L.). Plants, 10, 2162. https://doi.org/10.3390/plants10102162
  10. Lee, J. G., Lee, B. Y., & Lee, H. J. (2006). Accumulation of phytotoxic organic acids in reused nutrient solution during hydroponic cultivation of lettuce (Lactuca sativa L.). Scientia Horticulturae, 110(2), 119–128. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.06.013
  11. Kang, S., Kim, J. E., Zhen, S., & Kim, J. (2022). Mild intensity UV A radiation applied over a long duration can improve the growth and phenolic contents of sweet basil. Frontiers in Plant Science, 13:858433. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.858433. EDN: https://elibrary.ru/LYLYHV
  12. Kong, Y., Masabni, J., & Niu, G. (2023). Temperature and light spectrum differently affect growth, morphology, and leaf mineral content of two indoor grown leafy vegetables. Horticulturae, 9, 331. https://doi.org/10.3390/horticulturae9030331. EDN: https://elibrary.ru/YNFPLZ
  13. Laubinger, S., Marchal, V., Gourrierec, J., Gentilhomme, J., Wenkel, S., Adrian, J., Jang, S., Kulajta, C., Braun, H., Coupland, G., & Hoecker, U. (2006). Arabidopsis SPA proteins regulate photoperiodic flowering and interact with the floral inducer CONSTANS to regulate its stability. Development (Cambridge, England), 133, 3213–3222. https://doi.org/10.1242/dev.02481
  14. Li, J., Wu, T., Huang, K., Liu, Y., Liu, M., & Wang, J. (2021). Effect of LED spectrum on the quality and nitrogen metabolism of lettuce under recycled hydroponics. Frontiers in Plant Science, 12:678197. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.678197. EDN: https://elibrary.ru/VLMTTM
  15. McLay, E. R., Pontaroli, A. C., & Wargent, J. J. (2020). UV B induced flavonoids contribute to reduced biotrophic disease susceptibility in lettuce seedlings. Frontiers in Plant Science, 11:594681. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.594681. EDN: https://elibrary.ru/RQULFU
  16. Ngilah, E., Tsan, F., & Kar, Y. (2015). Growth and yield of organic Lactuca sativa cv. Fire Red under irradiation of light emitting diode in controlled environment. International Journal of Agriculture, Forestry and Plantation, 1. https://ijafp.org/wp-content/uploads/2015/10/AG-52.pdf
  17. Ngilah, E., Tsan, F., & Yap, B. (2008). Photoperiod and light spectrum effects on growth, pigment and ascorbic acid content of Lactuca sativa cv. Fire Red under controlled growth environment. International Food Research Journal, 25(2), 1300–1308. http://www.ifrj.upm.edu.my/25 (03) 2018/(57).pdf
  18. Olle, M., & Viršile, A. (2013). The effects of light emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality. Agricultural and Food Science, 22, 223–234. https://doi.org/10.23986/afsci.7897. EDN: https://elibrary.ru/RHHNTL
  19. Pennisi, G., Blasioli, S., Cellini, A., Maia, L., Crepaldi, A., Braschi, I., Spinelli, F., Nicola, S., Fernandez, J. A., Stanghellini, C., Marcelis, L. F. M., Orsini, F., & Gianquinto, G. (2019). Unraveling the role of red:blue LED lights on resource use efficiency and nutritional properties of indoor grown sweet basil. Frontiers in Plant Science, 10:305. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00305
  20. Savvides, A., Ali, S., Tester, M., & Fotopoulos, V. (2016). Chemical priming of plants against multiple abiotic stresses: Mission possible? Trends in Plant Science, 21, 329–340. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2015.11.003. EDN: https://elibrary.ru/XOYXGJ
  21. Trumpler, K., Wu, B.-S., Addo, P. W., Macpherson, S., & Lefsrud, M. (2024). Plant growth optimization using amber light supplemented with different blue light spectra. Horticulturae, 10(1097). https://doi.org/10.3390/horticulturae10101097. EDN: https://elibrary.ru/ZTANUB
  22. Yang, L., Chen, L., Peng, H., Guo, P., Wang, P., Ma, C.-L., et al. (2012). Organic acid metabolism in Citrus grandis leaves and roots is differently affected by nitric oxide and aluminum interactions. Scientia Horticulturae, 133, 40–46. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.10.011
  23. Zhonghua, B., Ruifeng, C., Yu, W., Qichang, Y., & Chungui, L. (2018). Effect of green light on nitrate reduction and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L.) under short term continuous light from red and blue light emitting diodes. Environmental and Experimental Botany, 153, 63–71. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2018.05.010

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».