Манипулирование светодиодной световой средой, включая определение конкретных спектральных режимов посредством интеграции качества света (спектральный состав) и количества (интенсивность и фотопериод) и характеристик циркадного цикла от микросекундного до часового уровня, имеет потенциал для повышения продуктивности растений и увеличения концентрации макроэлементов и микроэлементов в садовых культурах, выращиваемых в контролируемых условиях.
Это уже применяется на салате, клубнике, и доказано, что спектры светодиодного света, особенно комбинация дальних красных, темно-красных и синих светодиодов, более эффективно способствовали росту растений и усвоению питательных веществ, чем освещение натриевыми лампами высокого давления (HPS). Кроме того, недавние исследования широкоспектральных светодиодных ламп, охватывающих весь диапазон светового спектра (300–800 нм), который вызывает реакцию роста у растений, показали, что в этом отношении был достигнут значительный прогресс, поскольку широкоспектральные лампы вызывают большее увеличение урожайности растений и скорости фотосинтеза, чем дихроичные лампы.
Целью нового исследования была оценка влияния света на химический состав трех видов мяты – перечная, яблочная и колосистая (Mentha piperita L., Mentha suaveolens L., Mentha spicata L.), выращенных в контролируемых условиях теплицы и подвергавшихся воздействию двух типов светодиодного освещения и натриевого света.
Эксперимент проводился в теплице и вегетационной камере на факультете сельского и лесного хозяйства Варминско-Мазурского университета в Ольштыне, Польша, в период с февраля по апрель 2023 и 2024 годов.
Настоящее исследование было проведено с целью изучения влияния светодиодных ламп жёлтого света с длиной волны 580–600 нм, светодиодных ламп фиолетового света с длиной волны 400–450 нм и натриевых ламп оранжевого света с длиной волны 589,3 нм на растения мяты, выращиваемые в контролируемых условиях. Третья группа состояла из контрольных растений, выращенных в теплице под воздействием натриевых ламп высокого давления с интенсивностью света 140 лм /Вт . Ученые предположили, что светодиодное освещение (фиолетовое и жёлтое) повысит содержание макро- и микроэлементов, а также урожайность мяты по сравнению с натриевыми лампами.
Растения мяты размножали вегетативно верхушечными черенками, собранными с материнских растений, выращенных в теплице. Черенки укореняли в мини-бумажных горшочках диаметром 1 см, по два черенка в ячейку. Горшки помещали в лотки для выращивания на 126 ячеек. Во время выращивания рассады влажность и температура поддерживались на уровне 90% и 24 °C соответственно. Через девять дней сеянцы переносили из лотков для выращивания в горшки размером 10 см × 10 см, заполненные торфяным субстратом для органических трав (pH 5,5–6,5). В каждый горшок для выращивания помещали два бумажных горшочка. Каждый из трех повторов на обработку имел площадь 1 м 2 и состоял из 64 горшков. Краевые растения исключали из анализа. Вес каждого горшка, содержащего растение мяты, регистрировали. Затем растительный материал объединяли, и отбирали среднюю пробу для химического анализа.
В эксперименте использовались два типа светодиодных ламп: лампы, излучающие желтый свет (Philips GreenPower LED colouring lamp) с диапазоном длин волн 580–600 нм и лампы, излучающие фиолетовый свет (Fluence SPYDRx PLUS) с диапазоном длин волн 400–450 нм. Растения мяты были разделены на три группы по 100 горшков в каждой и помещены в три ящика, подвергавшиеся воздействию разных типов света. Первая группа подвергалась воздействию желтого светодиодного света, а вторая группа — фиолетового светодиодного света. Условия выращивания в обеих камерах были идентичны. Третья группа состояла из контрольных растений, выращиваемых в теплице при воздействии натриевых ламп высокого давления с интенсивностью света 140 лм/ Вт . Оба типа светодиодных ламп были установлены таким образом, чтобы обеспечить одинаковую плотность фотонов на единицу площади на стеллажах для выращивания. Растения освещались светодиодным светом с 6:00 до 18:00.
Климат в камере выращивания и теплице контролировался компьютером для поддержания стабильной температуры и влажности. Температура колебалась от 20 °C ночью до 24 °C днём, а относительная влажность поддерживалась на уровне 60–70%. Органические средства защиты растений не использовались в связи с отсутствием естественных вредителей, однако для уничтожения потенциальных насекомых были подвешены жёлтые липкие ловушки (Biobest). За растениями мяты ежедневно наблюдали. Вода, смешанная со специальным удобрением для трав, подавалась непосредственно в горшки. Удобрение вносилось дважды в каждой обработке. Субстрат в горшках поддерживался во влажном состоянии на протяжении всего эксперимента.
Средняя общая урожайность мяты составила от 23,1 г/растение до 48,1 г/растение, в то время как товарная урожайность составила от 22,5 г/растение до 47,6 г/растение.
Воздействие фиолетового светодиодного света привело к наибольшему увеличению урожайности. Содержание всех анализируемых макроэлементов увеличилось в растениях оцениваемых видов мяты, подвергшихся воздействию светодиодного света.
В среднем содержание N, P, K в надземных частях растений мяты значительно увеличилось примерно на 25%, 56% и 42% соответственно при воздействии фиолетового светодиодного света и примерно на 19%, 44% и 37% соответственно при воздействии желтого светодиодного света.
Значения соотношений K:Ca, K:Mg и K:(Ca + Mg) были выше у растений, выращенных под светодиодным светом, чем у растений, выращенных под натриевым светом, тогда как для соотношения Ca:P было отмечено обратное. Воздействие фиолетового или желтого светодиодного света не вызвало значительных изменений в поглощении Mn, Zn, Cu и Fe растениями мяты.
Содержание микроэлементов в растениях в значительной степени определялось видом мяты. Растения Mentha piperita имели самое высокое содержание Zn, а растения Mentha suaveolens имели самые высокие концентрации Mn, Cu и Fe.
Выводы. Использование светодиодов с различной длиной волны в сочетании с адекватным питанием положительно влияет на урожайность и содержание необходимых питательных веществ, в том числе макроэлементов, в растениях мяты, которые играют ключевую роль в процессах роста и развития. Кроме того, контролируемые условия выращивания способствуют повышению эффективности использования воды и питательных веществ, тем самым повышая продуктивность без негативного воздействия на окружающую среду.
Источник: Agronomy 2025, doi.org/10.3390/agronomy15081959
