Категория: Использвание искусственного освещения

Значение количества лучистой энергии, получаемой растением

Мощность лучистого потока. Количественной стороне воздействия света на растение в свое время уделялось также немало внимания. Ведь не случайно же все растительные виды делят на светолюбивые и теневыносливые. Однако в действительности и здесь довольствуются очень относительными представлениями.

Так, например, Визнер определял относительный минимум света, при котором еше могло жить то или иное растение. Для этого измерялась интенсивность света в наиболее затененных естественных местообитаниях изучаемого вида, чаще всего древесного, в полуденные часы и сравнивалась с интенсивностью освещения на открытом месте. Получавшееся при этом дробное число указывало, какою частью солнечного света может довольствоваться данный вид. Данные Визнера и его последователей значительно обесцениваются тем, что они пользовались для определения интенсивности радиации фотографическим методом, т. е. о силе света судили но скорости почернения фотографической бумаги. Но главным и общим недостатком всех этих работ по оценка потребностей растения в лучистой энергии является пользование солнечным естественным светом, очень изменчивым по своей интенсивности.

Нет сомнений, что гораздо правильнее при оценке отношения растений к мощности лучистого потока пользоваться искусственными источниками радиации, дающими всегда одну и ту же величину излучения с определенным спектральным составом. Такие данные уже имеются в литературе и, в частности, нашли себе место и в учебном руководстве Н. А. Максимова. Там говорится: «Точное цифровое выражение той степени освещенности, которая необходима растению для его полного нормального развития, можно получить лишь тогда, когда удается выращивать вполне нормальные растения целиком на искусственном свету». И далее: «Вот несколько данных о минимальной силе освещения (в люксах), достаточной для цветения и плодоношения растений: горох — 1100, фасоль — 2400, ячмень и пшеница — 1800—2200, редька — 4000, табак — 2200—2800, кукуруза — 1400-8000, гречиха — 350—1100 и т. и.»

Из приведенных данных следует, что наиболее светолюбивыми из упомянутых культур оказались редька и кукуруза, а наименее требовательными к интенсивности освещения следует признать горох и гречиху.

В общем виде эти положения вероятно правильны, но они должны быть уточнены за счет более совершенной методики исследования.

Как это ни странно, но обычно при оценке относительного све-толюбия растительных видов совершенно не принимается во внимание их физиологическое состояние и соотношение между определяющими его внешними факторами. А между тем, в зависимости от них, один и тот же вид может быть отнесен как к числу светолюбивых, так и в разряд теневыносливых видов.

Конечно, когда речь идет просто о сравнительной оценке све-толюбия видов, лучше всего пользоваться наблюдениями в природе. Основываясь на них, можно не сомневаться, что бук будет всегда теневыносливее березы, а пихта — сосны, но часто таких представлений бывает мало. В частности, они особенно недостаточны, когда возникает необходимость выращивания растений на искусственном освещении. В этом случае необходимо знать не положение данного вида в шкале светолюбия, характеризующей его место среди других видов, а действительные минимальные потребности его в лучистой энергии. Практически встает вопрос — при какой минимальной мощности лучистого потока данного источника радиации можно получить хорошую продуктивность любого растительного вида. Экономическое значение его заключается в определенных соотношениях между мощностью лучистого потока и затратами электроэнергии.

Нельзя и думать о сколько-нибудь успешной культуре растений на искусственном освещении без совершенно сознательного подхода к установлению мощности лучистого потока, намечаемого для выращивания данного вида.

Выше было показано, что спектр лучистой энергии, действующий на жизнедеятельность растений, не может ограничиваться только видимой областью; на самом деле он шире ее. Поэтому гораздо правильнее не говорить, как обычно, об интенсивности освещения, силе света, освещенности и т. п., а только о мощности радиации используемого для целей выращивания лучистого потока. Наши опыты,- изложенные ниже, являются только первым подходом к решению этой очень важной задачи. Основная их ценность заключается в том, что они устанавливают пригодность для выращивания растений сравнительно невысоких мощностей излучений; вместе с тем они выявляют ряд зависимостей, существующих между мощностью лучистого потока й другими внешними факторами среды в их совместном формировании физиологического состояния растительных организмов.

Еще в 1937 г., занимаясь выяснением световых потребностей хинного дерева в условиях естественного освещения .черноморского побережья (Сухуми), автор использовал для этих целей очень простой и, пожалуй, наиболее отвечающий задаче прием. Последний заключается в создании различных мощностей естественного лучистого потока при помощи марлевых притенок. Над растениями одного клона хинного дерева, высаженными в полевых условиях на небольших делянках, натягивалось различное число слоев марли, полностью закрывающей доступ непосредственного солпечного освещения. В различных вариантах одного опыта испытыва-лось затеняющее действие одного, двух, трех, четырех и пяти слоев марли.

Pис. 1. Зависимость роста хинного дерева от густоты иритеие-иия в условиях Сухуми. Слева направо — один, два, три, четыре и пять слоев марли

Сокращение мощности естественного лучистого потока в опыте с хинным деревом позволило установить наиболее подходящие условия притенения при культуре в полевых плантациях и в то же время вскрыло определенную закономерность в использовании света «теневыносливыми» лесными видами.

Далее, если таким же образом поступить с величинами среднего сухого веса хинных растений, т. е. принять за 100% сухую массу растений под одним слоем марли, а остальное выразить в процентах к ней, получится другой ряд цифр, приведенных в таблице. Частное от деления цифр второго ряда на величины первого ряда показывает характер использования лучистого потока для накопления сухой растительной массы в зависимости от его мощности.

Нетрудно видеть, что единица лучистого потока используется растениями хинного дерева с наибольшим эффектом в смысле накопления сухого вещества, при значительном снижении его общей мощности. Иными словами, чем меньше была мощность естественного лучистого потока, тем лучше она использовалась хинным деревом в процессе образования сухой растительной массы. Использование лучистой энергии хинным деревом повышалось при снижении мощности солнечной радиации. Очевидно, подобные показатели и должны быть основными при решении вопроса об относительном светолюбии растительных видов.

Подобное экспериментальное определение светолхобия растений мы считали в то время, а для естественного освещения и сейчас, самым правильным и надежным. Единственным недостатком этого метода является сравнительно большая длительность периода, необходимого для проведения оценки отношения растения к мощности лучистого потока. Кратковременные опыты в этом случае не пригодны, так как они мало усредняют погодные и другие условия, весьма непостоянные в природной, естественной обстановке.

Наоборот, в условиях искусственного освещения оценка све-толюбия растений может быть значительно сокращена, так как при этом лучистый поток не изменяется, а фон выращивания растений устанавливается по желанию экспериментатора. Кроме того, в лабораторных условиях можно регулировать по желанию не только количество, но и качество лучистой энергии.

Что касается термина «светолюбие», а также и противоположного ему «теневыносливость», то оба они, как кажется автору, достаточно неудачны и нуждаются в замене одним общим. Ведь по существу в обоих случаях речь идет об отношении растений к свету, которое может быть определено экспериментально для каждого растительного вида и выражено в определенных относительных или абсолютных величинах. Выше уже говорилось о преимуществах искусственного освещения перед естественным для определения относительного светолюбия любого растительного организма. Исходя из этого положения, в лаборатории принята следующая методика предварительной оценки отношения растений к мощности лучистого потока. Источником постоянной радиации являются лампы накаливания в 500, 300 и 200 вт. В приводимых ниже опытах лучистый поток ламп накаливания экранировался калькой для его равномерного распределения по площади. Определенные мощности лучистых потоков (в ваттах на 1 м2) устанавливались у вершин опытных растений при помощи пиранометра путем регулирования высоты подвеса ламп.

Опытные растения выращивались или в сосудах с песком, или в водных культурах, но в обоих случаях на растворах Прянишникова или Гельригеля. Каждый опыт протекал от 15 до 25 суток. Объектами исследования были томаты (разные сорта), огурцы (2 сорта), луки (сеянцы 2 сортов), земляника садовая (несколько сортов), абиссинская капуста и масличная перилла. С каждым из этих видов опытв1 неоднократно повторялись, а результаты по своему общему характеру оставались неизменными.

В первой серии опытов наибольшая мощность лучистого потока ламп накаливания устанавливалась примерно в 500—560 вт на 1 м2, т. е., исходя из данных К. А. Тимирязева, она приравнивалась к половине мощности естественной солнечной радиации, наблюдаемой при безоблачном небе около полудня.

Затем, после того как результаты проведенных исследований показали, что для некоторых растений наилучшими оказались самые высокие мощности, последние во второй серии опытов были увеличены до 800 em на 1 ж2. В этом случае потребовались специальные меры предохранения молодых растений, особенно в состоянии проростков, от ожогов корневой шейки, которая в случае контакта ее с сильно нагретыми поверхностями оказывалась поврежденной.

После окончания опытов растения доводились до абсолютно сухого состояния и взвешивались. Количество сухого растительного вещества, варьировавшего в зависимости от мощности лучистых потоков, служило основным показателем потребностей растительных видов в размерах излучений и характеризовало использование последних.

Объектом одного из первых опытов была рассада огурцов сорта Неросимые. Растения его, начиная с появления всходов, в течение 17 суток выращивались при шести различных мощностях, начиная от 500 и кончая 50 вт на 1 м2 в песчаной культуре на растворе Прянишникова. В конце опыта был определен сухой вес каждого растения. В табл. 20 даются средние ее значения. В лучших условиях освещения сырой вес растений достиг 35 г, что за 17 суток роста является очень неплохим результатом, показывающим вообще на высокую продуктивность синтетической деятельности огурцов в условиях электрического освещения. За время опыта на всех растениях появились бутоны, но почти все они были мужскими.

В пределах четырех первых вариантов уменьшение мощности лучистого потока на 20% приводило почти к такому же сокращению сухого веса растений.

Понятно, что в этих же случаях и относительное использование лучистой энергии оставалось постоянным или очень мало изменяющимся. Только после падения мощности лучистого потока до 200 вт на 1 ‘ м2 использование его начало заметно ухудшаться.

Еще большее светолюбие в таком же опыте обнаружила представительница семейства крестоцветных абиссинская капуста.

Этот дикорастущий абиссинский вид оказался самым светолюбивым из всех испытанных культур. Он выращивался при тех же шести мощностях лучистого потока ламп накаливания в сосудах с песком на питательном растворе Прянишникова.

У абиссинской капусты при ослаблении мощности лучистого потока на 20% прирост сухой растительной массы снизился почти на 50%.

Использование света по мере уменьшения мощности лучистого потока также все время уменьшалось.

Освещение во всех вариантах описываемого опыта было непрерывным, что привело к очень быстрому бутонообразованию абиссинской капусты в условиях достаточно мощных лучистых потоков.

Так, на 15-й день от всходов появились бутоны в группах опыта, где мощность лучистого потока составляла 500, 4О0 и 300 вт на 1 м2. Через десять дней после этого дали бутоны и растения, получавшие лучистый поток ламп накаливания мощностью в 200 вт на 1 м2. Наконец, еще через 15 суток, на 40-й день после начала опыта бутоны появились и у растений, получавших лучистый поток с мощностью в 100 вт на 1 м2. Растения последней группы опыта, получавшие самый слабый лучистый поток, так до конца опыта и остались в вегетативном состоянии (рис. 2).

Следовательно, растения, получавшие мало света, плохо накапливали растительную массу и медленно развивались.

Выше уже отмечалось, что абиссинская капуста в лучистом потоке люминесцентных трубок, не превышающем по своей мощности 25—30 вт на 1 ж2, несмотря на хороший рост, также не переходит к цветению.

Очевидно, невысокие мощности лучистого потока, даже вне зависимости от характера накопления растительной массы, задерживают репродуктивное развитие абиссинской капусты.

Это обстоятельство также может быть прямым указанием ее высокого светолюбия. Такой вывод вполне согласуется с условиями естественного местообитания абиссинской капусты на открытых местах в предгорных и горных районах Абиссинии, а также и с общими представлениями о светолюбии большинства представителей семейства крестоцветных.

Pис. 2. Абиссинская капуста, выращенная при различных мощностях лучистого потока ламп накаливания. 1 — 500; 2 — 400; 3 — 300; 4 — 200; 5 — 100; 6 — 50 em на 1 мК

Полную противоположность абиссинской капусте представляет лук, который в условиях нижеприводимого опыта показал себя крайне «теневыносливым», т. е. мало светолюбивым видом. Вместе с тем он обнаружил почти ту же закономерность, что и хинное дерево, в использовании лучистого потока в зависимости от его мощности. Последнее в условиях естественного сухумского освещения, а лук в лабораторной обстановке на электрическом освещении с уменьшением мощности лучистых потоков повышали свою продуктивность.

Опыт с луком был проведен на сеянцах сорта Бессоновский, которые выращивались при шести различных мощностях лучистых потоков ламп накаливания в сосудах с почвой. Результаты его составляют содержание табл. 22.

За 45 дней опыта наибольшего веса достигли растения, получавшие лучистый поток мощностью в 400 вт на 1 м2. Как с понижением, так и с повышением указанной мощности лучистого потока накопление сухого вещества резко снижалось, причем его средний вес в крайних по мощности вариантах был очень близким.

Использование излучений с понижением мощности лучистого потока все время увеличивалось. Луковицы образовались во всех условиях опыта, так как освещение было непрерывным, но самые крупные и плотные луковицы дали сеянцы, находившиеся в условиях лучистого потока с мощностью в 400 вт на квадратный метр. Эти же растения имели наибольшее число листьев (5). В условиях самого мощного лучистого потока сеянцы лука дали только по одному листу, не имеющему внутренней полости, что, однако, не помешало образованию мелких луковиц.

Сходный характер использования света в зависимости от мощности лучистого потока обнаружился и у садовой земляники. С этой культурой был проведен ряд опытов, как с разными сортами (клонами) так и с сеянцами, давших в общем сходные результаты. Примером их может служить опыт с сортом Мысовка. Последняя в виде еще пеукореиившихся усов была подобрана по весу. Выращивалась она на питательных растворах Гельригеля в фарфоро-вЫх сосудах емкостью в 250 см9, в течение 50 суток при различных мощностях лучистых потоков ламп накаливания. За этот период во всех вариантах опыта земляника успела дать зрелые ягоды, после чего опыт был прекращен. Освещение во всех случаях было непрерывным. Все остальные условия культуры одинаковы во всех вариантах.

Количество сухой растительной массы и урожай ягод с понижением мощности лучистого потока вначале совсем не уменьшаются, а при двух последних мощностях хотя и упали, но значительно меньше, чем величина мощности лучистого потока. Использование же освещения вслед за уменьшением мощности лучистого потока все время повышалось.

Не очень требовательны к интегральной мощности лучистого потока оказались и томатные растения. Так, хорошо растущий в условиях искусственного освещения сорт Пушкинский на построение единицы сухой массы затрачивал меньше единиц лучистого потока при снижении мощности последнего от 800 до 200 вт на 1м2.

Растения до 20-дневного возраста выращивались в водной культуре в фаянсовых сосудах на растворе Гельригеля при 18-часовом ежесуточном освещении.

Общей закономерностью является снижение продуктивности растения вслед за ослаблением мощности лучистого потока. Но У этого сорта снижение накопления сухой массы отставало от падения мощности излучения. В соответствии с этим использование света не падало, а, наоборот, возрастало по мере общего ослабления мощности лучистого потока ламп накаливания. Сам собою напрашивается вывод о «теневыносливости» сорта Пушкинский.

Примером еще большей «теневыносливости» могут быть растения сорта Эрлиана. Они выращивались в течение 14 суток при тех же самых мощностях лучистого потока, что и растение сорта Пушкинский, также на 18-часовом дне, но в почве.

Если вообще говорить о томатах вне зависимости от сорта, то на основании результатов ряда опытов можно сделать вывод о их широкой приспособляемости к мощности лучистых потоков. Они хороню используют и такие высокие мощности, как 800— 600 вт на 1 м2, и в то же время, по крайней мере некоторые сорта, мирятся и с очень незначительными мощностями излучений, которые используют даже лучше, чем более мощные.

Последняя особенность, очевидно присущая сортам томатов северной селекции, сохраняется ими и в том случае, если спектральный состав лучистого потока ламп накаливания изменяется за счет устранения значительного количества инфракрасной радиации. Так, при культуре растений сорта Пушкинский в условиях осветительных установок с водяными фильтрами при трех различных мощностях потока, относящихся между собою как 100 : 63 : : 33, средний сухой вес растений соответственно равнялся 100, 80 и‘60%, откуда относительное использование лучистого потока составляло: для первой мощности, наиболее высокой, — 1,00, для второй и средней — 1,20 и для третьей, наименьшей, — 1,82. Таким образом, с уменьшением мощности лучистого потока от 100 до 33% его использование возрастало от единицы до 1,82, т. е. почти удвоилось. Следовательно, в данном случае закономерность использования томатными растениями сорта Пушкинский лучистого потока осталась по характеру одинаковой как при наличии всей инфракрасной радиации ламп накаливания, так и в том случае, когда часть ее поглощается водою.

Таким образом намечаются две группы растений, различные по своему отношению к мощности лучистых потоков. У одной — вслед за ее уменьшением ухудшается и использование света. У второй группы, наоборот, при снижении мощности лучистого потока использование его увеличивается. Очевидно, растения первой группы могут называться более светолюбивыми по сравнению с видами второй группы, несомненно менее светолюбивыми, или точнее, теневыносливыми.

Во всяком случае, искусственное освещение для целей относительной характеристики светолюбия растительных видов может быть использовано с наибольшим успехом по сравнению со всеми другими имеющимися методами.

Знание фактических потребностей растительных видов в мощности определенных лучистых потоков имеет большое практическое значение в растениеводстве и, конечно, особенно важно при выращивании растений в условиях искусственного освещения. В последнем случае не только может быть создан подходящий по своей мощности лучистый поток и тем самым повышено использование растением световых условий, но одновременно появляется возможность устранения лишних затрат электроэнергии.

Обращает на себя внимание факт очень хорошего накопления растительной массы почти у всех видов испытанных растений при мощности лучистого потока, равной, примерно, половине солнечного излучения, падающего на перпендикулярную к лучам поверхность в полуденные часы. Однако это не значит, что коэ-фициент использования излучения в зависимости от его мощности не меняется у одного и того же вида, напротив, он не может быть постоянным во всех условиях выращивания. Ниже будет показано, каким образом один и тот же лучистый поток используется растением в зависимости от окружающей его температуры воздуха. Поэтому, для установления наилучших условий связывания растениями лучистого потока, мало определения коэ-фициента ее использования в зависимости только от мощности лучистого потока, так как эта величина, кроме того, зависит и от других физических факторов.

Конечной задачей светофизиологических исследований и является нахождение такого комплекса внешних условий, который, изменяя в нужном направлении физиологическое состояние растения, тем самым обеспечивает наилучшее использование им лучистого потока при сравнительно невысоких его мощностях.

Это важно для практических целей и не может не иметь высокого познавательного значения. Во всяком случае, потребность растительных видов в определенных количествах лучистой энергии, в конкретных условиях их выращивания, всегда в значительной мере определяющая успех культуры, не одинакова не только у различных видов, но даже и у сортов. Знать ее и уметь управлять ею в нужном для практики направлении — совершенно необходимо.

В самом деле, зачем выращивать лук при высоких мощностях лучистого потока, если он лучше растет при более низких. Или почему не найти таких условий, в которых земляника, имеющая высокие коэфициенты использования света при его малых ин-тенсивностях, будет давать хорошие урожаи под воздействием незначительных по мощности лучистых потоков. Вообще, нахождение причин, мешающих растениям в условиях невысоких мощностей лучистых потоков проявлять высокую продуктивность, заслуживает исключительного внимания.

Вместе с тем, очевидно, существуют и такие растительные виды, для высокой продуктивности которых выгодно повышать мощность лучистых потоков. Наконец ведь ясно, что для полного знакомства с энергетическим процессом связывания растениями различных излучений нельзя обойтись без выяснения количественных коэфициентов.

Непрерывное и периодическое освещение. Известно, что многие северные виды плохо растут в южных широтах. Например, черная смородина или северные виды ив в условиях Закавказья за год дают прирост около -десяти сантиметров и уя<е в июле месяце начинают сбрасывать листья. Для объяснения этого ненормального поведения древесных видов при перенесении их с севера на юг делалось много различных предположений: о вреде высокой температуры воздуха и почвы, о непригодности почвенных условий, об избытке или недостатке влажности воздуха и т. д. Однако долгое время никому не приходило в голову, что основным фактором, мешающим нормальному росту северных видов на юге, является недостаточная для них продолжительность ежесуточного освещения. Между тем, убедиться в этом чрезвычайно легко. Стоит только над растениями черной смородины, ивы или любым другим северным видом повесить 100-ваттные лампы накаливания, горящие хотя бы только от заката солнца до полуночи, и эти растения начинают прекрасно расти, превращаясь в вечнорастущие и в вечнозеленые виды. В этом случае они дают приросты несравненно большие, чем на севере, и совершенно не сбрасывают листьев,

Такие опыты давно проводились автором в Сухуми с различными древесными видами.

Точно такое же явление наблюдается и на севере, если осенью недостаточная продолжительность естественного освещения восполняется светом электрических ламп. В этом случае местные листопадные виды также не сбрасывают листья и остаются зелеными до первых морозов, которые и являются причиной их гибели, если они не нагреваются лучистым потоком ламп накаливания.

Растения, получавшие в осенние месяцы дополнительное электрическое освещение, при оставлении их на зиму в естественных условиях вымерзают наравне с любыми южными видами, несмотря на присущую им в обычных условиях морозоустойчивость.

Следовательно, такие важные биологические и хозяйственные особенности растений, как быстрота роста, накопление растительной массы, а также и зимостойкость, в очень значительной степени зависят от чередования длины дня и ночи.

В такой же зависимости от продолжительности ежесуточного освещения находятся у многих растений и процессы репродуктивного развития. Некоторые южные виды не цветут на севере вообще или цветут только поздно осенью, потому что для их цветения необходима меньшая продолжительность дня и, соответственно, большая продолжительность ночного периода. Наоборот, многие северные виды не цветут на юге из-за недостатка ежесуточного периода облучения их солнечной радиацией. В последнем случае дополнительное искусственное освещение дает прекрасные результаты. Стоит, например, над нецветущей на 15—14-часовом сухумском дне черной смородиной в темные часы суток зажечь лампы накаливания и она начинает цвести и плодоносить. Наоборот, если в условиях севера при выращивании ее искусственно сократить продолжительность ежесуточного освещения до 14 часов и ниже, она может оставаться в вегетативном состоянии неопределенно долгое время. При культуре южных видов в северных условиях задержка в цветении или его полное отсутствие устраняются путем сокращения продолжительности светлой части суток. Тогда многие виды, обычно южного происхождения, не только зацветают в ранние сроки, но в то же время становятся и более продуктивными.

Те же самые явления наблюдаются и при выращивании растений полностью на электрическом освещении. Так, работами В. П. Мальчевского было показано, что на непрерывном электрическом освещении листопадные древесные виды становятся вечнозелеными и вечнорастущими. Они и настоящие вечнозеленые породы, например хвойные, в условиях искусственного непрерывного освещения за один год давали приросты, равные трехлетним.

Очень быстро в условиях непрерывного электрического освещения проходит развитие и однолетних растений, особенно длинно-Дневных. Это и понятно, ведь только при помощи.искусственного освещения можно исключать темноту, задерживающую их развитие.

В специальных опытах с видами растений короткого и длинного дня, возможных только в условиях искусственного освещения, было показано значение света и темноты в их «фотопериодической» реакции.

Напомним, что основное различие между растениями этих противоположных групп сводится к их отношению к темноте. Для первых видов 10—12 часов ежесуточной темноты необходимы для перехода от роста к репродукции, тогда как вторые виды для этого процесса в ней совершенно не нуждаются. Напротив, темнота задерживает их развитие, если ее количество в течение суток доходит до 8—10 часов.

Основываясь на этих фактах, Т. Д. Лысенко установил, что световая стадия развития у растений длинного дня проходит на свету, и темнота, данная в больших количествах, задерживает ее, а у растений короткого дня она проходит в темноте, свет же им нужен для процессов питания. Роль темноты в развитии растений выступает очень ярко в опытах с перемежающимся искусственным освещением.

Пользуясь электрическим освещением, нетрудно при помощи специальных автоматов получить любые соотношения между темными и светлыми периодами. В опытах лаборатории чаще всего использовались мигалки с периодами около 2 секунд, т. е. за 2 секундами света следовало 2 секунды темноты, затем снова 2 секунды света и т. д. Меньшие интервалы при работе с лампами накаливания невозможны из-за инерционности калящейся спирали. За меньшие отрезки времени она не успевала остывать, хотя в установках с мигающим светом использовались только 100-ваттные лампы накаливания, имеющие сравнительно тонкую спираль.

Объектами опытов были перилла масличная и абиссинская капуста. Перилла быстро переходит к репродукции на 12-часовом дне, если затем следует темнота, сопровождаемая достаточно высокой температурой — порядка 20—25°. В случае любого прерывания темноты она остается в вегетативном состоянии. Так, например, если темноту заменить перемежающимся светом, перилла не переходит к цветению. Если даже один раз 12-часовой период темноты прервать светом на несколько минут, цветение периллы становится невозможным. Напротив, 12 часов света могут быть заменены перемежающимся освещением. При этом перилла переходит к цветению в нормальные сроки, несмотря на то, что за сутки получает только 6 часов света.

Больше того, если даже 6-часовой период освещения заменить перемежающимся светом, то при условии ежесуточной 18-часовой сплошной темноты перилла также зацветет, хотя будет получать в течение суток только три часа света. Если же к трем часам света прибавить 12 часов перемежающегося освещения, а остальные 9 часов дать темноту, она остается вегетативной, хотя в сутки получит всего 9 часов света и 15 часов темноты. Дело в том, что в последнем случае оказывается недостаточным сплошной отрезок темноты, который должен быть для данного сорта не короче 10 часов. Быстрые чередования света и темноты воспринимаются периллой как свет.

Точно такое же явление наблюдается и для длиннодневного сИда — абиссинской капусты, у которой темнота задерживает цветение. На 12-часовом дне она не цветет, но если ей дать те же 12 часов света в сутки, но не подряд, а чередуя, начиная от 6 часов и кончая секундами, она будет цвести. Точно так же, если этот вид выращивать в условиях перемежающегося 18-часового освещения, когда фактически растения за сутки получают только 9 часов света, он тоже переходит к цветению. Цветет он и в условиях длинной — 12-часовой ночи, если последняя прерывается светом.

Следовательно, и у абиссинской капусты для процессов, определяющих ее репродуктивное развитие, перемежающиеся свет и темнота являются светом. Отсюда неизбежен вывод, что так называемую фотопериодическую реакцию растений определяет практически не свет, а темнота. Причем это общее правило как для длин-нодневных, так и для короткодневных видов.

Что же представляет собою темнота? Прежде всего это отсутствие видимой человеческим глазом радиации. Но выше уже было показано, что если потолок темной камеры излучает невидимую инфракрасную радиацию, то короткодневный вид — масличная перилла — не может переходить к процессу семенного воспроизведения. Значит для ее нормального развития нужна такая темнота, которая не содержит и невидимого инфракрасного излучения. Отсюда очевидно, что последняя, так же как и видимая, тормозит или, вернее, снимает совсем (исключает их) процессы, идущие в темноте. Очевидно, для таких видов она не является темнотой.

Наоборот, для развития абиссинской капусты, как показали прямые опыты, инфракрасная радиация является темнотою. Для этого вида понятие темноты не совпадает с таким же понятием для масличной периллы. Больше того, для процессов, определяющих репродукцию абиссинской капусты «темнотою», является и видимая радиация, если она мала по своей мощности и не подходяща по своему спектральному составу. Выше разбирался опыт, показавший, что наибольшим «светом» для развития абиссинской капусты является сине-фиолетовое излучение. Возможно, что только оно при определенной мощности не является «темнотою» Для развития этого абиссинского растения.

Таким образом, понятие «света» для физиологических реакций суточного обмена веществ, определяющего возможности перехода растений от роста к репродукции, гораздо уже, специфичнее для абиссинской капусты по сравнению с масличной периллой. Этот новый фактический материал лишний раз свидетельствует в пользу положения Т. Д. Лысенко об условиях, необходимых для прохождения световой стадии развития «короткодневных» и «длинно-дневных» видов. Понятно, что для тех растений, у которых световая стадия проходит в темноте, т. е. в отсутствии лучистой энергии, последняя в очень широких пределах является фактором, устраняющим процессы обмена веществ, идущие в темноте. Так же ясно, что для других видов, у которых световая стадия проходит на свету, а темнота, т. е. отсутствие лучистой энергии, задерживает ее осуществление, видимая часть лучистой энергии, ее спектральный состав и мощность должны быть решающими для перехода растений от роста к репродукции.

Уже по одному этому для успешного выращивания растительных видов на электрическом освещении необходимо знать их отношение к продолжительности ежесуточного освещения в разные периоды жизни в зависимости от качества и количества используемых для их выращивания излучений.

Скороспелость и величина урожая растений самым тесным образом связаны с продолжительностью ежесуточного освещения. Опыты показывают, что в условиях искусственного освещения регулирование развитием растений может осуществляться не только установлением определенных продолжительностей ежесуточного освещения, но также и разбивкой темного периода суток так называемыми световыми ударами, предложенными в свое время В. П. Мальчевским. Суть их сводится к тому, что вместо непрерывного освещения можно пользоваться короткими днями, но длинные периоды темноты прерывать включением на несколько минут света. Такой прием не только приводит к значительной экономии электроэнергии, но в то же время может повышать и продуктивность некоторых видов. Для его применения в практике выращивания растений на искусственном освещении необходимо точное знание условий прохождения световой стадии развития данного вида.

Но продолжительность ежесуточного освещения сказывается не только на процессах репродуктивного развития растений. Она, кроме того, определяет и иные стороны физиологического состояния растений и, в результате, продуктивность синтеза органического вещества. Нет и не может быть ни одного растительного вида, который оказался бы в этом отношении нейтральным к продолжительности периода ежесуточного освещения.

Томатные растения, например, способны зацветать при самых разнообразных продолжительностях дня. Встречающиеся в литературе указания на их «короткодневность» просто неверны. Объясняются они тем, что некоторые сорта томатов в условиях коротких дней лучше растут. Вообще же, скорее всего бутоны у большинства сортов появляются на непрерывном освещении, но это опережение часто не превышает нескольких дней (2—3). Поэтому по переходу от роста к плодоношению томаты, по общепринятой фотопериодической классификации, должны относиться к «нейтральным» растениям. И вот для этого «нейтрального» вида, в действительности, продолжительность ежесуточного освещения имеет самое решающее значение. Как показали многочисленные опыты, продуктивность томатных растений находится в самой тес-ной зависимости от продолжительности ежесуточного освещения.

Все авторы, изучавшие действие электрического освещения на томатные растения, отмечали, что они хуже всего растут на непрерывном освещении. Действительно, в этих условиях у всех сортов, у одних в большей степени, а у других в меньшей, отмечается плохое развитие листовых пластинок, бледная окраска, появление пятен, а затем и отмирание их. При этом некоторые сорта, благодаря указанным явлениям, на непрерывном освещении совсем не доходят до урояшя плодов. Например, Грибовский скороспелый при мощности лучистого потока ламп накаливания в 200 вт на 1 м2 в установке с водяным фильтром обнаружил резко отрицательное отношение к непрерывной радиации. Так, если принять сухую растительную массу его на непрерывном освещении за 100%, то в других вариантах ежесуточного освещения она выразится следующими величинами: при 20 часах — 240%, при 12 часах — 222%, при 10 часах — 194%. Относительное использование освещения в этих же вариантах было соответственно следующим: непрерывное освещение —1,0, 20 часов — 2,9, 12 часов — 4,4 и 10 часов — 4,7.

Близкий к только что описанному характер использования лучистого потока в зависимости от продолжительности ежесуточного освещения обнаружили и сеянцы лимона. Они также, в подавляющем большинстве, накапливали растительную массу хуже на непрерывном освещении по сравнению с условиями, где в суточные ритмы включалась темнота даже в количестве 12 часов в сутки. На рис. 43, представляющем собою фотографию растений одного клона сеянцев, можно видеть зависимость нарастания вегетативной массы их от продолжительности ежесуточного освещения, создаваемого за счет лучистого потока ламп накаливания, прошедшего через водяной фильтр.

Наименьшая вегетативная масса наблюдалась у растений, получавших непрерывное освещение. На 18-часовом дне характер роста лимонов был близким к непрерывному освещению, но вегетативная масса значительно большей. При 12-часовом периоде ежесуточного освещения прирост сеянцев был наибольшим, а форма роста иной, чем в двух других вариантах опыта. Но такой характер зависимости между длиной дня и величиной приростов не остается постоянным. Стоит только уменьшить мощность лучистого потока, и соотношения оказываются иными. Так, при использовании света мелких ламп накаливания наибольший прирост дали растения лимона, получавшие 18-часовой день.

Примеры с сеянцами лимона и с рассадой томатных растений показывают значение периода ежесуточного освещения для накопления ими растительной массы.

Однако выяснение потребностей растительных видов в продолжительности ежесуточного освещения может иметь и несколько иное значение — более экономическое, чем биологическое. Познакомиться с ним ближе можно на примере садовой земляника. Последняя (сорт Мысовка — осенние усы) на свету ламп накаливания в осветительной установке с водяным фильтром с мощностью лучистого потока в 120—150 вт на 1 м2 дала почти одинаковые результаты при самых разнообразных продолжительностях периода ежесуточного освещения.

Pис. 3. Лимоны, выращенные черенками с однолетних сеянцев на искусственном освещении (в возрасте 6 мес.). 1 — непрерывном; 2 — 18-часовом;. 3 — 12-часовом

Если в пределах ежесуточного освещения от непрерывного до 14-часового и сроки созревания ягод и величина их урожая

остаются одинаковыми, ясно, 4to для целей выращивания земляники надо пользоваться самым коротким, в данном случае 14-часовым днем, что приведет к значительному сокращению количества затрачиваемой электроэнергии.

Вместе с тем не следует забывать, что продолжительность ежесуточного воздействия светом — это только одна из сторон, определяющих эффект воздействия излучений на растение; второй, столь же важной стороной является мощность лучистого потока.

Выяснение характера реагирования растений на продолжительность ежесуточного освещения в зависимости от мощности лучистого потока представляет самостоятельный интерес. Особенно большое значение эта проблема приобретает при выращивании растений полностью на электрическом освещении. В этом случае она приобретает большую практическую важность, ибо мощность лучистой энергии и продолжительность периода ежесуточного освещения определяют собою количество затрачиваемой электрической энергии. Понятно, что чем меньшая мощность лучистого потока пригодна для культуры данного вида растения, тем выгоднее это для практики; точно так же ясно, что сокращение продолжительности периода ежесуточного освещения до предела без вреда для выращиваемого вида также является весьма желательным по экономическим соображениям. А так как оба эти фактора действуют всегда сопряженно, возникает необходимость выяснения, в каком сочетании они наиболее благоприятны для любого конкретного вида.

Объектом данного исследования являются томаты, сорт Пушкинский, селекции Пушкинских лабораторий Всесоюзного института растениеводства. Как указывалось, томаты в подавляющем большинстве своих сортов относятся к нейтральным в фотопериодическом отношении видам, т. е. они переходят от роста к бутоно-образованию одновременно как на длинном, так и на коротком дне. Однако, как это будет показано ниже, это не мешает им неодинаково накапливать сухую растительную массу и, что еще важнее, по-разному использовать лучистую, а следовательно, и электрическую энергию, затрачиваемую на их выращивание в зависимости от продолжительности периода ежесуточного освещения. Что касается мощности лучистого потока, она для всех видов имеет первостепенное значение. Вопрос же о том, какой должна быть зависимость между мощностью лучистого потока и ежесуточной продолжительностью его воздействия на растения, остается еще не решенным. Очевидно, что в условиях естественного солнечного освещения решение его вообще невозможно. Зато при работе с искусственным освещением оно не только возможно, но и совершенно необходимо.

В описываемом опыте для получения двух, кратных друг другу по мощности, лучистых потоков были использованы осветительные установки с полезной площадью в 0,25 м2, освещаемой в одном случае девятью 100-ваттными Лампами, а в другом случае таким же числом 200-ваттных ламп накаливания. Следовательно, электрическая мощность первой установки равнялась 900, а второй — 1800 вт в час.

Вода в кюветах, составляющих потолок осветительных установок, имела в обоих случаях температуру в 40—45°. Мощность лучистого потока около вершин растений, измеряемая пиранометром, в одном случае равнялась 100, а в другом — 200 ваттам на 1 м2. Продолжительность ежесуточного освещения была принята в 10, 12 и 20 часов в сутки, и, кроме того (в обоих вариантах), растения выращивались еще и на непрерывном освещении. Таким образом, кратными друг другу были не только мощности лучистых потоков, но и продолжительности ежесуточных освещений. Температура воздуха была одинаковой как на свету, так и в темной камере и колебалась в пределах от 22 до 25°. Томатные растения, начиная с развертывания семядолей, выращивались в питательных растворах Гельригеля в фаянсовых сосудах емкостью в 750 см3. Растворы половинной (от нормального) концентрации менялись через 1—2 дня. Опыт продолжался 25 суток. За это время почти все растения дали бутоны, а некоторые и зацвели. В каждом варианте было по 4 растения. В конце опыта была определена сухая растительная масса всех растений и для среднего растения высчитаны затраты электроэнергии и лучистого потока на образование одного миллиграмма сухого вещества. Все эти данные приводятся в табл. 27.

Прежде всего бросается в глаза отсутствие полной и прямой зависимости между количеством лучистой энергии, затраченной на выращивание одного растения, и образовавшегося под ее воздействием сухого растительного вещества. Однако даже такие сорта томатных растений, у которых непрерывность воздействия лучистым потоком не вызывает видимых угнетений, в этих условиях снижают накопление растительной массы. Любопытно, что на непрерывном освещении, где растения больше всего получили лучистой энергии — 1875 вт-ч, они скорее всего перешли к цветению, хотя и имели сухую массу, меньшую чем растения в некоторых других вариантах. Второе место по началу цветения заняли растения 7-го варианта, получившие за время опыта 1562 вт-ч лучистой энергии. За 25 суток не перешли к бутонообразованию растения первой группы, получившие лучистой энергии всего 390 вт-ч. Растения второй группы, занимающие 2-е место по наименьшему количеству полученной лучистой энергии — 468 вт-ч, образовали только одну цветочную кисть. Во всех остальных группах рассада томатов за 25 суток образовала по 2 цветущих кисти с бутонами. Таким образом, томатные растения сорта Пушкинский тем скорее переходили к репродукции, чем больше получали за время опыта лучистой энергии, независимо от продолжительности периода ежесуточного освещения. Подобная закономерность является, очевидно, общей и для всех так называемых длинноднев-ных видов. Они, вероятно, потому и оказываются длиннодневными, что за короткие дни, сопровождающиеся невысокими мощностями излучений, не успевают набрать необходимого для перехода к репродукции количества лучистой энергии.

Чтобы не быть неправильно понятым, автор должен указать, что он не согласен с существованием нейтральных в фотопериодическом отношении растений. Это понятие чрезвычайно условно. Резкой границы, отделяющей нейтральные растения от растений длинного дня, найти нельзя, поэтому обе эти фотопериодические группы растений лучше объединять в одну и считать их, в отличие от типичных короткодневных видов, не цветущих на непрерывном освещении, длиннодневными.

Что касается томатов, то они при выращивании на искусственном освещении образуют бутоны и на непрерывном освещении и на коротком дне, но дальнейшее их пребывание в условиях сильного непрерывного освещения, как указывалось выше, приводит к ухудшению общего состояния: посветлению листьев, к их усыханию и плохому росту. Понятно, что в связи с этим задерживается и развитие плодов. Таким образом, по конечному результату нельзя судить об условиях, наиболее благоприятных Для прохождения световой стадии развития растений.

Коэфициент использования Лучистой энергии в зависимости от мощности лучистого потока и продолжительности периода ежесуточного освещения высчитывался следующим образом: теплота сгорания сухого вещества не определялась и была принята равной 4 кал на 1 мг, т. е. приравнивалась к крахмалу. Запасенное таким образом количество лучистой энергии, связанной растениями, сопоставлялось с количеством ее, затраченным на выращивание одного растения. Поэтому приводимые величины коэфи-циента использования лучистой энергии следует считать только приблизительными. Для нас их важность заключается не в абсолютных, а в относительных значениях. Последние показывают совершенно определенную закономерность в изменениях коэфи-циента использования любого излучения в зависимости как от мощности лучистого потока, так и от продолжительности периода ежесуточного освещения. При меньшей мощности лучистого потока коэфициент использования лучистой энергии возрастает с удлинением продолжительности ежесуточного освещения от 10 до 20 часов и падает только на непрерывном освещении. Если же мощность лучистого потока была увеличена в 2 раза и равнялась 200 вт на 1 м2, то наблюдался обратный характер изменения коэфициента использования лучистой энергии, т. е. значение его падало вслед за увеличением продолжительности светлого периода суток. Одинаковой в обоих случаях осталась только одна закономерность, а именно — наихудшее использование лучистой энергии в условиях непрерывного освещения.

Таким образом, продолжительность ежесуточного освещения не имеет постоянного, независимого от мощности лучистого потока значения для использования растениями томатов лучистой энергии. Наоборот, этот фактор в своем влиянии на коэфициент использования света растениями неразрывно связан с мощностью лучистого потока. Если откинуть непрерывное освещение, непригодное для нормального роста томатов, то наихудшим окажется коэфициент использования лучистой энергии, равный 0,74%, полученный при меньшей мощности лучистого потока и при самом коротком дне (10 часов), т. е. в тех условиях, где количество затраченной и лучистой и электрической энергии было наименьшим. Отсюда возникает очень важный для практики вопрос, каким путем выгоднее итти для его повышения. Ведь можно, не удлиняя периода ежесуточного освещения, удвоить мощность лучистого потока или же, наоборот, оставить прежнюю мощность, но удвоить продолжительность ежесуточного освещения. В обоих случаях количество затраченной электрической энергии будет одинаковым, что позволяет получить и одинаковое количество лучистой энергии. Отсюда не исключена возмолшость получения и в том, и в другом случае одинаковых результатов. Однако, они оказались различными: в первом случае, при удвоении мощности лучистого потока коэфициент использования (0,83%) увеличился только на 0,09%, тогда как во втором случае, при удвоении Периода ежесуточного освещения он возрос на 0,43%. Совершенно очевидно, что удвоение количества лучистой энергии, а следовательно и затрат электроэнергии было гораздо более рациональным при удлинении периода ежесуточного освещения, а не за счет увеличения мощности лучистого потока. Мощность лучистого потока в 100 вт на 1 м2, составляющая 0,1 от максимальной мощности солнечного излучения, является достаточной для данного сорта томатов; во всяком случае, ее удвоение ухудшает, а не улучшает коэфициент использования лучистой энергии.

Тем интереснее, что продолжительность ежесуточного освещения, в последнем случае, должна быть меньшей по сравнению с условиями, где лучистый поток слабее. Совершенно очевидно, что коэфициент использования лучистого потока, зависящего от общего количества лучистой энергии, получаемой растением, в то же время определяется и соотношением между мощностью лучистого потока и периодом времени его воздействия на растение. В данном опыте наилучшим сочетанием мощности лучистого потока и продолжительности периода ежесуточного освещения оказались: мощность лучистого потока в 100 вт на 1 м2 и 20-часовой период освещения, при последующих 4 часах темноты. В этих условиях на каждую единицу лучистого потока (вт-ч) приходилось по 2,5 мг сухого вещества, а коэфициент использования лучистой энергии достигал 1,17%. Однако абсолютное количество сухого вещества в данных условиях не было наивысшим, а занимало 2-е место. Наибольшее количество сухого вещества образовалось у растений 7-го варианта, где на каждую единицу лучистого потока (вт-ч) приходилось только по 1,5 мг сухой массы, что соответствовало и значительно меньшему коэфициенту использования (0,69%) за счет двойного увеличения общего количества лучистой энергии. В этом случае каждая единица лучистого потока использовалась хуже на 0,48%, но этот недостаток перекрывался увеличением общего количества лучистой энергии на 100%. Иными словами, на получение лишних 16% сухого вещества растениями 7-го варианта против растений 3-го варианта приходилось затрачивать электрической энергии в 2 раза больше. Понятно, что для практических целей выгоднее всего использовать такие условия искусственного освещения, при которых на единицу затраченного лучистого потока, а следовательно и электроэнергии, будет приходиться наибольшее количество сухого вещества, что и определяет собою наилучший коэфициент использования лучистого потока.

Таким образом, и мощность лучистого потока, и продолжительность его действия на растения в течение суток, а также и соотношение этих двух факторов определяют собою использование лучистой энергии растительными видами. Знание характера зависимости этих величин друг от друга и от других внешних факторов является необходимым условием успешной культуры растений на искусственном освещении.

Объемность освещения. Единственным серьезным недостатком искусственного освещения по сравнению с естественным является его малая объемность. Солнечный свет у поверхности земли в вертикальном направлении имеет одинаковую интенсивность. Это значит, что он практически абсолютно объемен. Поэтому любое растение, не исключая и самого высокого дерева, если оно растет на открытом месте, находится сверху донизу в лучистом потоке одинаковой мощности. Такая практически абсолютная объемность солнечного освещения обусловлена громадностью расстояния от солнца до земли. Кроме того, еще большей равномерности освещения растений в природе способствует рассеянная и отраженная солнечная радиация. Направляясь от всех точек небосвода и земной поверхности, она окружает растение, как воздух, со всех сторон. В те дни, когда солнце закрыто тучами, растения живут только за счет рассеянной радиации.

Прямой солнечный свет, особенно в полуденные часы, когда он обладает наибольшим напряжением, мало или совсем не используется некоторыми видами растений. У одних видов листья меняют угол по отношению к солнечным лучам, поднимая или опуская листовые пластинки, другие просто закрывают устьица, а у некоторых листья всегда находятся под таким углом к горизонту, при котором прямые солнечные лучи становятся почти параллельными. Понятно, что для таких видов преимущественное значение имеет или рассеянное освещение, или прямое, при солнце, стоящем невысоко над горизонтом. Примером таких видов растений могут быть представители класса однодольных: луки, злаки, осоки и т. д.

Если у злаков первое время, пока они находятся в состоянии кущения, листья еще способны усваивать отвесные лучи солнца, то у луков, например, уже самые первые листья, направленные почти под прямым углом к горизонту, не могут его усваивать так же хорошо, как рассеянную радиацию. Известно, что кукуруза и пшеница, особенно ветвистая, дают значительно больший урожай на одно растение при разреженном стоянии.

Прямые опыты показывают, что основным фактором, определяющим повышение продуктивности ветвистой пшеницы при разреженном посеве, является свет. Они заключались в том, что ветвистая пшеница выращивалась в поле, но не прямо в почве, а в сосудах, вкопанных на различном расстоянии друг от друга. Сосуды использовались для того, чтобы уравнять условия корневого питания и тем самым вычленить действие света.

Сосуды диаметром в 10 см и вышиною в метр вкапывались в почву на расстоянии 10 X 10 см, т. е. вплотную друг к другу, 25 X 25 и 50 X 50 см. В каждом варианте было по 100 сосудов, в каждый сосуд йысевалось по 1 зерну ветвистой пшеницы. Вокруг них, с такими же расстояниями, как между сосудами, высевалась пшеница в почву.

Результаты опытов показали, что наибольшей продуктивностью накопления как вегетативной массы, так и зерна обладали растения при редком стоянии сосудов, а так как сосуды выравнивали почвенные условия, различия в урожайности растений должны быть отнесены за счет различного их освещения. Понятно, что при редком стоянии и рассеянная радиация и прямые лучи солнца, стоящего невысоко над горизонтом (утром и вечером), попадали к таким растениям в большем количестве.

Неравнозначность полуденного и вечернего освещения для пшеницы показывает специальный опыт, проведенный с яровым сортом Память Урала. Метровые делянки с этой пшеницей с появления всходов и до созревания семян закрывались обычными фотопериодическими кабинками на 2 и на 3 часа в различные периоды дня. В одних случаях растения лишались освещения в полуденные часы, а в других случаях вечернего. В пасмурные дни кабинки не закрывались. В результате оказалось, что лишение пшеницы света в полуденные часы меньше сказалось на сокращении урожая, чем выключение вечерних часов. Так контрольные, т. е. вовсе не закрывавшиеся растения, на 40 колосьев дали 56 г зерна в среднем. Растения с выключенным прямым солнечным светом, в период с 11 до 14 часов, в том же числе колосьев дали 46 г зерна, т. е. только на 18% меньше, а растения, лишавшиеся 3 часов вечернего освещения, с 17 до 20 часов, дали только 29 г на 40 колосьев, т. е. всего около 52% от контроля и на 30% меньше растений, лишенных солнечного света в полуденные часы. Мало этого, все зерна у растений последней группы, лишенной 3 часов вечернего света, оказались плохо выполненными, щуплыми. Таким образом, вечернее освещение оказалось для пшеницы более полезным, чем дневное (рис. 4).

Нет ничего удивительного в том, что такие виды как пшенииы и луки особенно плохо выращиваются на обычном искусственном освещении и малообъемном, да еще и направленном на них отвесно.

Для того чтобы повысить объемность искусственного освещения, необходимо пользоваться осветительными установками с большою площадью светящегося потолка (не менее одного м2) и большим количеством ламп, расположенных над этим потолком. В такой именно установке и выращивалась ветвистая пшеница.

Рис. 4. Вес зерен 40 колосьев пшеницы Память Урала в процентах. 1 — контроль; 2 — темнота 3 часа (с 11 до 14 час.); 3 — темнота 3 часа (с 17 до 20 час.)

Другим способом придания искусственному освещению большей объемности является использование бокового освещения или в добавление к верхнему, или просто без него. Боковым освещением ламп накаливания, помещенных в специальные софиты, пользовался еще В. П. Мальчевский, но без учета морфологических особенностей растений.

В послевоенные годы боковое освещение, создаваемое за счет люминесцентных трубок и мелких 6-вольтовых ламп накаливания, применялось для выращивания однодольных растений. Для целей бокового освещения особенно удобны люминесцентные трубки, расположенные в виде заборов.

Ветвистая пшеница выращивалась 35 суток с целью сравнения действия на нее верхнего и бокового освещения как мелких ламп накаливания, так и люминесцентных трубок. Для каждого источника освещения было по три варианта. В первом варианте растения получали освещение только сверху. Во втором и третьем вариантах они росли исключительно при боковом освещении: с двух сторон во 2-м варианте и с одной стороны в 3-м.

Количество электроэнергии, затраченное на выращивание растений при верхнем освещении и боковом одностороннем, было одинаковым, а при боковом двустороннем — в два раза большим.

Как и следовало ожидать, наибольшее количество сухой растительной массы образовалось при боковом освещении с двух сторон. Но даже и одностороннее боковое освещение люминесцентными лампами увеличило сухую массу в три с половиной раза по сравнению с верхним освещением.

Pис. 5. Ветвистая пшеница, выращенная при люминесцентном освещении. 1 — боковом; 2 — верхнем

Люминесцентное освещение задерживало развитие ветвистой пшеницы даже будучи двухсторонним, несмотря на непрерывность освещения.

Сеянцы лука, начиная с появления всходов, выращивались на люминесцентном освещении, верхнем и боковом. В обоих случаях было использовано по 6 люминесцентных трубок. В одном варианте они составляли общий светящийся поток, а в другом два боковых «забора», состоящих из 3 трубок каждый. Электрические мощности в каждой установке были равными. Освещение непрерывное.

В результате, за 30 суток сеянцы лука под верхним освещением накопили только 40 г сухого вещества, а сеянцы в условиях бокового освещения образовали 110 г сухой массы, т. е. почти в 3 раза больше. Их процентное отношение 35 : 100.

При верхнем люминесцентном освещений, длившемся около 3 месяцев, сеянцы лука так и не образовали луковиц, тогда как при боковом освещении они начали образовываться в 2-месячном возрасте.

Использование двустороннего бокового освещения люминесцентными трубками позволяет выращивать лук на искусственном освещении с лучшими результатами, чем на естественном освещении. Отсюда становится понятным, что для таких растений, как лук, нужны очень небольшие мощности лучистого потока, характерные для рассеянного освещения.

Совершенно очевидно, что для однодольных видов искусственное освещение следует делать не верхним, а боковым. В этом случае не только улучшается рост этих видов, но также удваивается и использование источников радиации. Оно становится двусторонним вместо одностороннего при верхнем освещении. Люминесцентные трубки особенно пригодны для бокового освещения.

Еще одним способом создания объемного освещения является использование параллельного светового потока прожекторов. Их использование для выращивания растений еще мало изучено, но несомненно может быть очень полезным, особенно в больших по объему помещениях.

Мало используются для придания свету большей объемности и отражающие и рассеивающие свет поверхности. Использование их в виде экранов в осветительных установках улучшает световой режим растений и тем самым понижает затраты электроэнергии на их выращивание. Что касается растений с листьями, расположенными параллельно к горизонту, то они лучше используют верхнее освещение и значительно хуже боковое по тем же причинам, по которым растения с листьями, расположенными под большим углом к горизонту, используют лучше боковое освещение. Но еще лучшими условиями освещения для всех видов будут такие, когда свет определенной мощности и спектрального состава будет приходить к ним со всех сторон, и сверху, и с боков, и снизу. Однако не следует забывать, что всегда для одних видов более важным является верхнее, а для других — боковое освещение.



Использвание искусственного освещения - Значение количества лучистой энергии, получаемой растением

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Использвание искусственного освещения"