Влияние освещенности на рост и жизненные процессы растения

Особенности физиологических процессов растений зависят как от количества света, так и от его качества. Факт известный и общепризнанный. С протеканием физиологических процессов напрямую связана продуктивность растений. В фотоморфогенезе очень важным является соотношение света красного и синего спектра. Надо отметить, что область, которую занимает красный спектр, довольно широка. Красный свет с разной длиной волны по-разному воздействует на физиологические процессы и регулирует их. Все это отражается на процессе продуцирования.

Создание и совершенствование светодиодных излучателей дало возможность провести новые опыты по воздействию на физиологические процессы излучений узкого спектра. Проводилось изучение влияния участков красного спектра на морфогенез базилика эвгенольного (Ocimum gratissimum L.) и на продукционные процессы.

Выбор объекта связан с особой пластичностью данного растения. Оно быстро реагирует на изменение спектрального состава освещения. У базилика имеется множество сортов, отличающихся цветом листьев.

Объектами исследования стали пять сортов базилика. Два сорта – Василек и Широколистный, имеют зеленую окраску листьев, другие три сорта – Робин Гуд, Ереванский и Фиолетовый, с фиолетовыми листьями.

Выращивание растений выполнялось на верховом торфе, который предварительно был приведен к нейтральной реакции и заправлен набором питательных веществ. Для посадки использовались вегетационные сосуды, имеющие объем 0,5 литра. Высаживались растения по четыре экземпляра в каждый сосуд. В качестве контроля выступали растения, выращиваемые в оранжерее при естественном освещении. Опыт проводился с использованием искусственного света с заранее подобранным спектральным составом из красных и синих участков спектра.

Создавался такой свет светоиспускающими диодами (СИД). В проведении опыта использовалось искусственное освещение трех вариантов. Во всех трех количество синих лучей было одинаковым и составляло двадцать пять процентов, а совокупность красных лучей во всех трех вариантах отличалась (см. таблицу).

Выращивание растений осуществлялось до технологической зрелости, которая наступала в фазу цветения. На протяжении всего периода индивидуального развития выполнялись наблюдения за процессами роста и особенностями развития объектов. Для этого с определенной периодичностью замерялась высота растений, определялась площадь и удельная поверхностная плотность (УПП) листьев, особенности ветвления и закладки цветоносных побегов, количество фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов), а также накопление биомассы сухой и сырой. Была выполнена пятикратная биологическая повторность опыта и 3 – 4-кратная аналитическая.

Проведенные эксперименты позволили установить, что на характер физиологических процессов базилика эвгенольного существенно зависит от качества красного света. При увеличении количества коротковолнового излучения красной части спектра на начальных этапах развития листовой аппарат у зеленолистных сортов формировался быстрее. Особенно заметно это проявлялось у сорта Широколистный. На последующих этапах отличия становились менее существенными. Но до закладки бутонов растения данного сорта, которые выращивались при свете с коротковолновой красной составляющей, накапливали биомассу не хуже, чем контрольные варианты, выращиваемые при естественном освещении.

Базилик с фиолетовыми листьями на первых этапах развития рос медленнее. Красный коротковолновый свет угнетал развитие проростков. Однако к этапу бутонизации эти растения, выращиваемые при коротковолновом и смешанном красном освещении, имели ассимиляционную поверхность, которая превзошла аналогичные показатели у контрольных вариантов на 40 – 90%. Особенно значительные отличия были у сорта Ереванский. Но все фиолетоволистные растения в таких условиях утратили характерную окраску и приобрели зеленый оттенок «теневых листьев».

Длинноволновый красный свет действовал угнетающе на все сорта базилика. Ни одно из опытных растений не дошло до фазы бутонизации, а листовая поверхность была существенно меньше.

Фаза технической зрелости (цветения) определялась по контрольным растениям. Большая часть объектов, освещаемых коротковолновыми и смешанными лучами красного спектра, зацвела совместно с контрольными растениями. Отставание наблюдалось только у базилика сорта Фиолетовый, выращиваемого в смешанном красном спектре. Цвести стали только тридцать процентов от всех опытных экземпляров данной группы.

При анализе биометрических показателей урожайности выявлено преимущество красного цвета смешанного цвета перед узкополосным. Отдельное применение коротковолнового и длинноволнового красного цвета приводило к угнетению растений и снижению биомассы. Длинноволновый свет действует более угнетающе, биомасса накапливалась в пять раз медленнее, чем в контрольном образце.

Два сорта Василек и Фиолетовый дали превышение биомассы при воздействии света смешанного спектра по сравнению с контролем. Но наблюдалось ухудшение качества продукции: уменьшение фотосинтезирующих пигментов, вторичных метаболитов, например, эфирных масел.

Красный свет, испускаемый светодиодами, оказывает различное влияние на рост и развитие базилика эвгенольного зеленых и фиолетовых сортов. Неоднозначность воздействия следует учитывать при разработке методов светокультуры.