Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 9
1.1. Агробиологические и физиологические основы продукционного процесса растений 9
1.2. Рост и формирование продуктивности светокультуры растений. Влияние освещенности и спектрального состава света 12
1.3. Биологические особенности салата применительно к выращиванию в условиях искусственного освещения 22
ГЛАВА II. Условия, объекты и методы исследования 25
2.1. Культивирование овощных растений в производственных условиях тепличного хозяйства «Пригородный». Опыты по оптимизации светового режима выращивания салата и других листовых овощных растений в зимних теплицах 25
2.2. Методы изучения физиолого-биохимических и продукционных характеристик культивируемых растений 29
2.3. Статистическая обработка результатов опытов 32
ГЛАВА III. Результаты исследований 33
3.1. Влияние интенсивности освещения на морфофизиологические и продукционные показатели продукционного процесса листового салата 33
3.2. Влияние круглосуточного освещения на продукционный процессрастений салата 47
3.3. Влияние спектрального состава света на морфофизиологические и продукционные показатели зеленных растений 50
3.4. Биохимический состав и пищевая ценность биомассы зеленных растений защищенного грунта в зимний период 56
Заключение к главе 3 67
ГЛАВА IV. Агробиологические и физиологические основы повышения и продуктивности зеленных культур в условиях зимних теплиц на севере 69
4.1. Сравнительный анализ результатов опытов по влиянию светового Режима на продукционный процесс и качество урожая культуры 69
4.2. Экономическая оценка производства листовых овощей в зимних условиях 78
Выводы 84
Предложения производству 86
Список литературы
- Рост и формирование продуктивности светокультуры растений. Влияние освещенности и спектрального состава света
- Методы изучения физиолого-биохимических и продукционных характеристик культивируемых растений
- Влияние круглосуточного освещения на продукционный процессрастений салата
- Экономическая оценка производства листовых овощей в зимних условиях
Введение к работе
Актуальность темы. Круглогодичное обеспечение населения северных регионов России свежими овощами и зеленной продукцией является важной социально-экономической задачей. Ее решение возможно путем создания современного агропромышленного производства на базе защищенного грунта (Малхасян, 2007). В скандинавских странах разработана программа устойчивого развития производства овощей в условиях закрытого грунта (Тараканов, 2005; van Echtelt, 2007). В ее реализации особое место отводится усовершенствованию технологии светокультуры. Вопросы оптимизации световой среды для выращивания овощных культур актуальны и для северных территорий России, существенно отличающихся от других регионов по продолжительности фотопериода, количеству и качеству поступающей естественной радиации (Световые зоны РФ Государственного реестра..., ). Количество падающей суммарной фотосинтетически активной радиации (ФАР) в первой световой зоне, где располагается Республика Коми, составляет в декабре-феврале 110-220 кал/см2. Поэтому без использования искусственных источников освещения получение урожая в закрытом грунте в зимний период практически невозможно. Однако вопросы оптимизации светокультуры листовых овощей в высоких широтах и приближенных к Полярному кругу световых зонах разработаны недостаточно (Берсон, Кудряшов, 1990).
Перспективность применения искусственного освещения с целью повышения урожайности овощных культур в условиях защищенного грунта подтверждена в работах многих авторов (Тараканов и др., 1982; Протасова, 1987; Тихомиров, Шарупич, 1991; Тихомиров и др., 2000; Астафурова и др., 2001; Велит и др., 2004; Аутко и др., 2006). Оптимизация световой среды необходима для интенсификации и экологизации технологии светокультуры, выращивания зеленных растений с повышенным содержанием полезных для здоровья веществ, устранения дефицита производства полноценной экологически чистой продукции. В условиях промышленного производства немаловажное значение имеет также экономия электроэнергии.
Цель работы — изучить закономерности продукционного процесса и формирования урожая овощных растений в разных световых условиях для оптимизации световой среды при выращивании листового салата и зеленных культур в зимних теплицах на Севере.
В задачи исследования входило:
1. Изучить влияние интенсивности искусственного освещения на фотосинтетическую активность, рост и накопление биомассы листового салата.
-
Выявить влияние продолжительности и спектрального состава искусственного освещения на продукционные показатели зеленных культур.
-
Определить содержание полезных веществ (минеральные элементы, растворимые сахара, витамины, антиоксиданты и др.) в биомассе зеленных растений, культивируемых при искусственном освещении.
-
Оценить эффективность применения различных режимов дос-вечивания при круглогодичном культивировании листового салата в защищенном грунте. Разработать методические рекомендации по оптимизации агротехнологии листового салата и зеленных культур.
Научная новизна. Впервые выявлены закономерности формирования продуктивности листовых овощей при искусственном освещении разной интенсивности и спектрального состава в условиях первой световой зоны в зимнее время. На модельном объекте (листовом салате) показано, что увеличение потока ФАР к агроценозу приводило к интенсификации продукционного процесса за счет повышения скорости фотосинтеза, роста листовой поверхности и увеличения относительной скорости роста. При повышении освещенности от 150 до 250 мкмоль/м2ч продуктивность возрастала на 35-40% . Круглосуточное досвечивание компенсировало недостаток света и способствовало повышению продуктивности зеленных культур. Культивирование растений под лампами, свет которых обогащен синими лучами, не оказало положительного эффекта на формирование продуктивности и приводило к снижению урожайности некоторых культур, включая салат.
Практическая значимость работы. На основании многолетних наблюдений (2000-2010 гг.) и экспериментальных исследований (2008-2012 гг.) обоснована эффективность выращивания зеленных растений (10 видов и сортов) в условиях светокультуры. Детализированы закономерности формирования урожая листового салата в зимнее время в условиях защищенного грунта. Показаны возможности управления накоплением биомассы и ее качеством путем оптимизации светового режима.
Впервые представлены данные о содержании биологически полезных веществ (антиоксиданты, витамины, минеральные элементы, растворимые сахара и белок) в зеленной продукции, произведенной в защищенном грунте в северных широтах при искусственном освещении. Данные об урожайности и накоплении полезных веществ подтверждают перспективность производства зеленных культур для пополнения диеты человека на Севере в зимний период.
Разработаны и рекомендованы для внедрения экономичные режимы искусственного освещения при выращивании листовых ово-
щей в зимних теплицах в первой световой зоне. Производственная проверка проведена на базе тепличного комбината ОАО «Пригородный» (г. Сыктывкар, Республика Коми). Положения, выносимые на защиту.
-
Закономерности продукционного процесса и формирования урожая листового салата и зеленных растений, культивируемых при искусственном освещении.
-
Физиологическое и экономическое обоснование режимов дос-вечивания, обеспечивающих высокую урожайность и пищевую ценность салата и зеленных культур в зимних теплицах на Севере.
Личный вклад автора. Автор лично участвовал в разработке темы и планировании исследований, выполнении наблюдений и постановке экспериментов, сборе, обработке и интерпретации экспериментальных данных, формулировке выводов, подготовке публикаций и представлении результатов на тематических конференциях.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на конференции производственно-научной ассоциации «Теплицы России» (Москва, 2009), на международной научно-практической конференции (Орел, 2009), на Всероссийском симпозиуме, посвященном 85-летию со дня рождения В.А. Кумакова (Саратов, 2010), на семинаре «Защита овощных культур открытого и закрытого грунта» (Сыктывкар, 2010); на заседании кафедры физиологии растений ТСХА (Москва, 2012) и Ученом совете Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 2012).
Связь с научными и научно-прикладными программами. Работа выполнялась в период соискательства (2007-2012 гг.) и проводилась в рамках «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть работ, в том числе пять статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 101 странице, состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций, содержит 24 таблицы и 23 рисунка. Список цитируемой литературы включает 146 источников, в том числе 41 на иностранных языках.
Рост и формирование продуктивности светокультуры растений. Влияние освещенности и спектрального состава света
Продуктивность является интегральным результатом всех функций растительного организма, зависит от генотипических особенностей и физио-лого-биохимических свойств видов и сортов, их взаимодействия со средой. Первоосновой формирования биологической продуктивности служит фото-синтез, представляющий собой сложный процесс поглощения, преобразова-ния и запасания солнечной энергии в химических связях органического ве-щества.
Теоретические представления о фотосинтетической продуктивности растений сформировались к середине 50-х годов прошлого столетия (Ничи-порович, 1956, 1982, 1988). Отправной точкой для создания количественной теории служили два базовых положения: 1) растительная биомасса на 90-95% состоит из С, Н и О-элементов, усваиваемых растением в процессе фотосин-теза и запасаемых в продуктах ассимиляции; 2) фотосинтез фитоценозов – сложно организованный в пространстве и времени иерархический процесс. Пространственная шкала его организации простирается от 10–27 (молекуляр-ный уровень) до 105 м3 (уровень ценоза), а временная – от 10–15 (поглощение и миграция энергии) до 104 с (образование продуктов фотосинтеза) (Мокро-носов и др., 2006). Важно подчеркнуть, что каждому уровню организации свойственны свои внутренние механизмы регуляции.
В приемлемых условиях фотосинтетический аппарат растений обеспе-чивает реализацию генетически детерминированной программы роста и раз-вития, используя энергию солнечной радиации и другие ресурсы (СО2, вода, минеральные элементы). Фотосинтез и рост рассматриваются как сопряжен-ные процессы (Мокроносов, 1981, 1988). Энергетическое обеспечение росто-вой функции со стороны фотосинтеза является непременным условием роста. Интеграция фотосинтеза и роста на уровне целого растения осуществляется через систему донорно-акцепторных отношений (Мокроносов, 1982, 1983). Между донором и акцептором формируются временные промежуточные фонды ассимилятов, которые могут использоваться на рост в течение разного времени, от нескольких часов до месяцев. Фонды обеспечивают частичную автономность функции фотосинтеза и роста. Возможен ограниченный рост без фотосинтеза за счет запасных субстратов предшествующего фотосинтеза. Так происходит рост в ночные часы, таким путем формируются проростки, использующие запасы семени и др. Наряду с фотосинтезом, за обеспечение ростовых процессов энергией и необходимыми метаболитами ответственно дыхание (Головко, 1999). Дыхание осуществляется во всех живых клетках и тканях, оно присутствует и в зеленых листьях на свету. Поставляемые дыха-нием энергия и метаболиты используются растением на новообразование и поддержание структур живой биомассы. В среднем за сутки в дыхании цело-го растения окисляется 40-60% от ассимилированного в процессе фотосинте-за углерода.
Для оптимального осуществления фотосинтетической деятельности и высокой продуктивности свойства фитоценозов должны отвечать ряду тре-бований и, в первую очередь, иметь оптимальный размер листовой поверхно-сти (Ничипорович, 1982; Шевелуха, 1992). Способность фитоценозов эффек-тивно поглощать свет зависит от площади листьев, приходящейся на единицу площади фитоценоза. Этот показатель получил название «индекс листовой поверхности» или «листовой индекс» (ЛИ, м2/м2). В полевых условиях ско-рость роста посева зависит от величины ЛИ. В области значений ЛИ до 3 продуктивность фитоценоза возрастает линейно с увеличением этого показа-теля. С увеличением ЛИ усиливается поглощение света фитоценозом, повы-шается ассимиляция СО2. Посевы с суммарной площадью листьев около 4 м2/м2 способны поглощать 90-93% поступающей фотосинтетически активной радиации. Величина ЛИ посевов высокопродуктивных культур составляет 5-6, а для кормовых трав может достигать и больших размеров (Dwyer et al., 1991). Фотосинтетическая активность растений коррелирует с долей листьев в биомассе растения (Bondada, 2001).
Для агроценозов большинства культур оптимальная площадь листьев составляет примерно 4-5 м2/м2 (Ничипорович, 1988). Дальнейшее увеличение площади листьев может отрицательно сказываться на накоплении урожая из-за усиления ценотического взаимодействия растений, конкуренции за свет, влагу, минеральные элементы, увеличения затрат на поддержание сформиро-ванной биомассы. При недостаточной агротехнике и плохих погодных усло-виях недобор урожая обычно обусловлен невысокими значениями ЛИ (меньше 3). Результаты анализа данных многочисленных полевых экспери-ментов позволили сделать заключение о том, что величина биологического урожая посевов зависит не только от конечных размеров фотосинтезирую-щей поверхности. Значение имеет также скорость ее формирования и про-должительность работы (Ничипорович, 1982). Размер и динамика развития листовой поверхности определяются агротехническими, климатическими и биологическими факторами (Швецова, Болотова, 1984; Швецова, 1987).
Теория фотосинтетической продуктивности дает представление об уровнях организации фотосинтезирующих систем и связях между ними, о соотношении фотосинтетической деятельности с размерами и качеством урожая, о рациональных направлениях и принципах оптимизации продукци-онного процесса (Ничипорович, 1982; Тооминг, 1984; Гуляев и др., 1989; По-луэктов, 1991; Гуляев, 1996; Образцов, 2001; Табаленкова, Головко, 2010). Продуктивность растений прямо пропорциональна нетто-ассимиляции – раз-нице между интенсивностью фотосинтеза и дыхательными потерями. Счита-ется, что высокая продуктивность достигается при оптимальном соотноше-нии фотосинтеза и дыхания на уровне целого растения. Поэтому в модели продукционного процесса было предложено ввести дыхание (McCree, 1970; Thornley, 1977; Семихатова, 1982; Тооминг, 1984). Изучение функциональ-ных связей дыхания с процессами жизнедеятельности растений, определение дыхательных затрат на рост и поддержание привело к оценке роли дыхания в формировании продуктивности и накоплении урожая (Куперман, Хитрово, 1977; Куперман, 1984; Головко, 1988, 1999; Кошкин, 1992).
Таким образом, продуктивность является интегральным результатом всех функций растительного организма, зависит от генотипических особен-ностей и физиолого-биохимических свойств видов и сортов, их взаимодейст-вия со средой. Фотосинтетическая деятельность растений является основной предпосылкой и важнейшим фактором формирования продуктивности.
Методы изучения физиолого-биохимических и продукционных характеристик культивируемых растений
Определение СО2-газообмена. Интенсивность СО2-газообмена листь-ев измеряли непосредственно в месте произрастания растений с помощью портативной фотосинтетической системы LCPro+ (ADC BioScientific Ltd., Англия) (рис. 4). В отдельных опытах использовали газоанализатор LI-7000 (Licor.Inc.,США), подключенный дифференциальной схеме. Зависимость скорости видимого фотосинтеза (Фв) от освещенности измеряли в диапазоне ФАР от 0 до 2000 мкмоль/м2с при концентрации СО2 в воздухе 0.03-0.04%. Для получения световой кривой использовали хорошо развитые листья 8-10 растений. Квантовый выход фотосинтеза определяли по углу наклона на-чального участка световой кривой Фв. Параметры кардинальных точек све-товой кривой находили, как описано в работах (Тооминг, 1984; Кайбеяйнен, 2009). Рис. 4. Использование портативной фотосинтетической системы LCPro+ (ADC BioScientific Ltd., Англия) для изучения фотосинтетической активности ли-стьев салата в условиях теплицы
Определение содержания фотосинтетических пигментов. Пигменты экстрагировали ацетоном из трех-пяти биологически независимых образцов листьев (250–300 мг сырой массы). Концентрацию пигментов в ацетоновых вытяжках измеряли спектрофотометрически (UV-1700, Shimadzu, Япония) (Шлык, 1971) при длине волны 662 нм (хлорофилл а), 644 нм (хлорофилл б) и 470 нм (каротиноиды). Долю хлорофиллов в светособирающем комплексе (ССК) находили по формуле (Хл б + 1.2 Хл б)/(Хл a + Хл б), исходя из того, что весь Хл б находится в ССК, а соотношение Хл a/б в этом комплексе рав-но примерно 1.2 (Lichtenthaler, 1987). Содержание неструктурных углеводов. Содержание и качествен-ный состав растворимой фракции низкомолекулярных сахаров, включаю-щей моно-, ди- и олигосахариды, определяли методом ВЭЖХ (Хроматогра-фия…, 1986) с модификациями (Гляд, 2002). Качественный состав и количественное содержание белковых аминокислот определяли на аминокислотном анализаторе (ААА Т-339) по-сле гидролиза навески 6 н соляной кислотой при 105С в течение 24 ч. Со-держание белка определяли по методу Bradford (1976).
Содержание макро- и микроэлементов. Содержание общего азота и углерода определяли на CHNS-O-анализаторе итальянской фирмы "Карло Эрба". Для характеристики элементного состава биомассы использовали ме-тод атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой после минерализации проб по ПУ 01-05 (Методические указания…, 2005). Определение суммы фенольных соединений и содержания аскорбиновой ки-слоты проводили согласно (Луковникова, Ярош, 1972). Определение морфометрических характеристик растений.
Для определения ростовых параметров рандомизировано отбирали 20-25 растений каждого варианта. Растения разделяли на надземную и подзем-ную части, взвешивали и высушивали при 70С. Площадь листьев находили по их фотоснимкам с помощью программы анализа изображений Image Tools (UTHSCSA, 1995-2002).
Показатель удельной поверхностной площади листьев (УППЛ) рассчи-тывали как соотношение массы листьев к их площади. Величину листовой индекса (ЛИ, м2/м2) находили как произведение площади листьев одного растения и числа растений на 1 м2 ценоза.
В работе представлены результаты опытов, проведенных в зимний пе-риод с 2007 по 2012 г. Как правило, опыт включал полный цикл выращива-ния растений. В каждом опыте использовали несколько вариантов освеще-ния, отличающихся по интенсивности или спектральному составу источника излучения. Для статистического анализа результатов проводили однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Статистическую значимость различий ме-жду независимыми выборками оценивали с помощью критерия t-Стьюдента (Лакин, 1973). Для определения значимых различий между тремя групповы-ми средними использовали критерий множественных сравнений Дункана. Во всех случаях Р-величину рассчитывали для уровня значимости a = 0.05. Ста-тистическую обработку результатов проводили с помощью программы Statisica 10 (Statsoft Inc., США). В таблицах и на рисунках приведены средние арифметические значения со стандартной ошибкой.
Листовой салат в условиях теплицы формирует низкорослые посевы (высота 18-23 см), листовую структуру которых можно условно рассматри-вать как одноярусную (рис. 5). Наши опыты (декабрь 2012 г.) показали, что поступление ФАР к растениям салата прямо зависело от количества исполь-зуемых источников света – натриевых ламп типа ДнаЗ-400Вт/REFLUX (табл. 2, рис. 6).
Влияние круглосуточного освещения на продукционный процессрастений салата
Важной характеристикой зеленных растений, культивируемых в защи-щенном грунте в зимних условиях, является пищевая ценность получаемой свежей массы, что существенно для жителей северных регионов. Следует отметить, что в структуре валовой продукции овощеводства в России зелен-ные культуры все еще занимают незначительную долю (Андреев, 2003; Мал-хасян, 2007). Причинами ограниченного выращивания зеленных культур яв-ляются узкий ассортимент листовых зеленных овощей, консерватизм культу-ры питания, недостаток информации об пищевых и лечебных свойствах раз-ных видов и сортов зеленных растений. Чтобы восполнить пробел в этой информации нами был проведен ана-лиз содержания биологически полезных веществ в биомассе зеленных расте-ний, культивируемых в условиях защищенного грунта в зимнее время. Растения и продукты их переработки являются незаменимым источни-ком антиоксидантов в диете человека. К основным классам веществ расти-тельного происхождения, проявляющих антиоксидантную активность, отно-сят токоферолы, каротиноиды, аскорбиновую и липоевую кислоты, а также большое количество веществ, объединенных под общим названием расти-тельные фенолы (Зенков и др., 2001, 2003; Vemerris, Nicholson, 2006). Упот-ребление в пищу растений, накапливающих антиоксидантные вещества, явля-ется одним из эффективных способов коррекции и профилактики поврежде-ний биологических структур, вызываемых окислительным стрессом. Зеленные культуры служат важным источником антиоксидантов, спо-собных нейтрализовать активные формы кислорода и продукты их взаимо-действия с органическими молекулами и оксидами азота. Ранее было показа-но, что именно фенольные соединения обуславливают большую часть анти-оксидантной составляющей экстрактивных веществ из биомассы зеленных культур (Головко и др., 2010 а, б). Результаты проведенных нами исследова-ний свидетельствуют, что по содержанию фенолов в надземной массе зелен-ные культуры располагаются в следующем убывающем порядке: базилик мята кинза руккола салат шнит-лук (рис. 18).
Следует добавить, что пищевая ценность растительных фенолов не ог-раничивается их антиоксидантными свойствами. Они обладают адаптоген-ной, иммуномодулирующей, гепатопротекторной, противоопухолевой, P-витаминной активностью и другими терапевтическими свойствами (Зенков и др., 2003). Важное место в антиоксидантной защите занимает аскорбиновая ки-слота (витамин С). Наибольшим накоплением аскорбиновой кислоты отлича-лась биомасса базилика и рукколы (рис. 19, табл. 17). В биомассе салата со-держание
Биологическую активность проявляют пигменты зеленых растений – хлорофиллы и каротиноиды (Lila, 2004). Они стимулируют обмен веществ, улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы. По нашим данным (табл. 17) среди исследованных зеленных культур наибольшим накоплением каротиноидов и хлорофиллов отличались мята, кинза, базилик.
Исходя из норм физиологической потребности человека в пищевых веществах (Нормы физиологических потребностей…, 2008) следует, что все изученные зеленные культуры способны удовлетворить суточную потреб-ность населения в каротине и, в значительной степени, в витамине С, микро- и макроэлементах (табл. 18). Таблица 18
Важным показателем качества продукции зеленных культур служит накопление в биомассе неорганического (нитратного) азота. Высокое содер-жание нитрат-иона в тканях безвредно для растений. Однако, попадая с рас-тительной пищей в организм человека, нитраты восстанавливаются до нит-ритов, которые нарушают снабжение клеток кислородом и вызывают их по-вреждение. Допустимой суточной дозой потребления нитратов считается 300-320 мг (примерно 3-4 мг/кг массы тела). В странах ЕС предельно-допустимые концентрации нитратов в салате для зимней и летней продукции составляют соответственно 3500 и 4500 мг/кг сырой массы (цит. по: Seginer, 2003). Накопление нитратов различными видами растений обусловлено гене-тически, но также зависит от минерального питания, освещенности, темпера-туры и ряда других внешних факторов. Зеленные листовые овощи относят к культурам, способным накапливать значительные количества нитрат-иона в вакуолях клеток. Наши данные показывают, что при заданных режимах вы-ращивания содержание нитратов салате не превышало 4 мг/г сухой массы (табл. 11). Это эквивалентно 240 мг /кг салатной продукции, что более чем на порядок ниже ПДК. Таким образом, нами установлено, что режим освещения (интенсив-ность и спектральный состав) не оказал существенного влияния на содержа-ние в биомассе сахаров, азотистых веществ и минеральных элементов. Сбор полезных веществ заметно возрастал в световых условиях, способствующих увеличению урожайности. Данные об урожайности и накоплении полезных веществ в биомассе зеленных культур свидетельствуют о перспективности их выращивания в условиях защищенного грунта для пополнения диеты че-ловека в зимний период. Заключение. Исследования показали, что увеличение освещенности на 35% по сравнению со стандартом (34 Вт/м2) приводило к интенсификации продукционного процесса за счет повышения скорости фотосинтеза, скоро-сти роста и формирования значительной по размерам листовой поверхности. При стандартном световом режиме урожайность салата в зимние месяцы со-ставляла в среднем 5.0-5.5 кг/м2. Увеличение количества источников света позволяет получить такое же количество биомассы за более короткий про-межуток времени, что позволяет сократить цикл культивирования на столах на неделю. В условиях закрытого грунта зеленные культуры способны накапли-вать значительное количество биологически активных веществ. Режим осве-щения (интенсивность и спектральный состав) не повлияли существенно на содержание в единице биомассе сахаров, азотистых веществ и минеральных элементов. Сбор полезных веществ заметно возрастал в световых условиях, способствующих увеличению урожайности.
Экономическая оценка производства листовых овощей в зимних условиях
Анализ эффективности производства салата на четырех эксперимен-тальных режимах провели, используя анализ эффективности производства салата за 2009 год в ОАО «Пригородный». В дальнейшем сезон 2009 года приняли в экономическом анализе за стандартный режим (табл. 24). Проведенные расчеты и анализ их результатов показал, что рентабель-ность производства салата сильно варьировала в зависимости от режима вы-ращивания культуры. Стандартный режим (продолжительность досвечива-ния – 16 ч, освещенность – 156 мкмоль/м2с ФАР) оказался убыточным (рен-табельность составила –9.5%). С увеличением освещенности до 198 и 265 мкмоль/м2с ФАР рентабельность возросла и составила соответственно +26.1 и +53.3%. Повышение рентабельности в вариантах 3 и 4 (табл. 22) было обу-словлено в основном увеличением урожайности за счет интенсификации фо-тосинтеза, увеличения листовой поверхности и скорости накопления биомас-сы (см. данные на рис. 7-12).
Наибольшую рентабельность (+70.7%) показал режим культивирования салата при круглосуточном освещении с интенсивностью 156 мкмоль/м2с ФАР (табл. 22, вариант 2). Столь высокая рентабельность была обусловлена не только повышением урожайности, а разницей в тарифах на электроэнер-гию в ночные и дневные часы (табл. 23). Эти данные свидетельствуют о воз-можности оптимизации расходов на выращивание растений за счет использо-вания разницы в тарифах. Изменение режима искусственного освещение пу-тем переноса «периода темноты» с 22-6 часов на 15-23 часа позволяет эконо-мить средства на покупку электроэнергии и получать больше урожая без по-тери качества продукции.
1. Выявлены закономерности формирования продуктивности листо-вых овощей при искусственном освещении разной интенсивности и спек-трального состава в условиях первой световой зоны в зимнее время. Уста-новлено, что увеличение потока ФАР к агроценозу листового салата приво-дило к интенсификации продукционного процесса за счет повышения скоро-сти фотосинтеза, роста листовой поверхности и увеличения относительной скорости роста.
2. Влияние световых условий культивирования на фотосинтетическую активность листьев усиливалось с возрастом растений. Скорость фотосинтеза листьев, сформированных при освещенности ФАР 150 мкмоль/м2с была на 30% ниже по сравнению с растениями, выращиваемыми при ФАР 250 мкмоль/м2с .
3. Установлено, что в области ФАР 150-250 мкмоль/м2с эффективность запасания световой энергии в биомассе салата составляла в среднем 0.8 г су-хой массы / моль ФАР или 4 г сухой массы/МДж.
4. Повышение интенсивности ФАР от 150 до 250 мкмоль/м2с при 16-часовой продолжительности освещения натриевыми лампами типа ДНаЗ-400/REFLUX приводило к увеличению урожайности салата на 35-40% с вы-ходом 96% продукции первой категории качества. Увеличение продолжи-тельности освещения с 16 до 24 ч при интенсивности ФАР 150 мкмоль/м2с компенсировало недостаток света для формирования урожая и повышало вы-ход продукции первой категории качества.
5. Большинство исследованных зеленных культур, включая салат, при выращивании под ртутными лампами, излучение которых обогащено синими лучами, формировали меньше биомассы по сравнению с растениями, культи-вируемыми под натриевыми лампами. При этом существенного влияния на пигментный фонд и состав биомассы тип источника искусственного излуче-ния не оказывал. 6. Выявлена зависимость урожайности и продолжительности культиви-рования салата до получения товарной продукции от суммарного за сутки поступления ФАР к растениям. Показано, что в ноябре-январе условия све-токультуры обеспечивают формирование за 30-40 дней хозяйственно-полезной биомассы салата в количестве 6-8 кг/м2, других листовых овощей – 2-3 кг/м2.
7. Количественные определения содержания биологически ценных ве-ществ, свидетельствуют о том, что выращивание листовых овощей в защи-щенном грунте с использованием искусственных источников излучения обеспечивает получение в зимнее время на Севере свежей продукции высо-кого качества. В условиях светокультуры зеленные растения способны нака-пливать в значительных количествах биологически полезные вещества: анти-оксиданты, витамины, минеральные элементы. 8. В целом, полученные результаты позволяют дать физиологическое и экономическое обоснование оптимизации световой среды и внедрения режи-мов, обеспечивающих высокую урожайность и пищевую ценность салата и зеленных культур в зимних теплицах первой световой зоны на Севере.
1. Досвечивание на режимах интенсивной освещенности является вы-сокоэффективным технологическим приемом при выращивании зеленных растений в условиях закрытого грунта в зимний период. В теплицах, распо-ложенных в первой световой зоне, рекомендуется увеличение продолжитель-ности досвечивания до 18-24 ч при использовании предельно низкой интен-сивности света 150 мкмоль/м2с (7.5 клк). Увеличение интенсивности ФАР до 250-260 мкмоль/м2с (14 клк) при продолжительности освещения 16 ч позво-ляет сократить цикл культивирования салата для получения товарной про-дукции первой категории качества на 5 суток.
2. В структуре затрат на производство овощной продукции существен-ную долю (свыше 30%) составляют затраты на электроэнергию. Изменение режима искусственного освещение путем переноса «периода темноты» с 22-6 часов на 15-23 часа позволяет экономить до 5% средств на покупку электро-энергии за счет дифференцированного тарифа и снизить себестоимость про-изводства без потери качества продукции.
3. Каждый рубль, вложенный в декабре-январе в покупку электроэнер-гии для увеличения освещенности свыше 156 мкмоль/м2с или продолжитель-ности досвечивания более 16 ч, дает дополнительной выручки до трех рублей за счет повышения урожайности культуры салата.
