У растений различают два способа питания – листовое и корневое.
Через листья растения получают свет, воду и углекислый газ, которые нужны им для осуществления уникального биохимического процесса – фотосинтеза.
Инициируется фотосинтез разложением молекул воды с участием энергии фотонов:
12Н2О + свет = 12Н(+) + 12е(-) + 6О2
Кислород, который изменил весь облик Земли, является просто побочным продуктом 1-го этапа фотосинтеза.
Кстати, растения поставляют планете только 20% кислорода, а 80% формируется над поверхностью мирового океана за счет зеленых водорослей, которые также содержат в клетках хлорофилл и способны к фотосинтезу.
Ученые еще не научились так легко разлагать воду, иначе бы проблемы получения экологически чистой энергии были бы решены.
Свободные протоны и электроны, которые продуцируются на первом этапе фотосинтеза, поглощаются особыми катализаторами НАДФ и АДФ и превращаются в высокоэнергитичные молекулы, соответственно НАДФ-Н2 и АТФ. Их энергии и действия ферментов оказывается достаточно для восстановления углекислого газа до глюкозы:
6СО2+ 24Н(+) + 24 е(-) = С6Н12О6 +6Н2О
Далее глюкоза превращается в сахарозу, крахмал, аминокислоты, белки, жиры.
Через корни растения всасывают воду и растворы минеральных солей - фосфора, калия, азота, кальция, магния, серы. В микро количествах им также нужны железо, цинк, молибден, медь, марганец, кобальт и другие элементы. Известно, что корни вступают в симбиотические (дружественные) союзы с бактериями и грибами, которые делятся с растениями водой и ценными органическими веществами своего производства - ферментами, витаминами, антибиотиками, гормонами и пр. Но доля этой органики, по-видимому, не велика.
Если открыть оглавление учебника агрохимии, в любом из них корневому питанию посвящены основные главы, а про листовое питание можно прочитать несколько страниц.
Между тем, в процентном отношении более 96% массы растений составляют такие элементы как С, О и Н (продукты листового питания), а на оставшиеся 4 процента приходится масса всех остальных многочисленных представителей таблицы Менделеева (N, P, K, Ca, Mg, S, Si, Fe, Cu, Mo, Mn, Co и т.д), получаемых преимущественно через корни.
В рекомендациях огородникам также превалируют советы по применению минеральных элементов, и значительно меньше корректных советов по «кормлению» растений светом и углекислым газом.
Не думаю, что это случайно. Тайны фотосинтеза раскрыты далеко не до конца, основные открытия нас ждут впереди. Возможно, они приведут к очередной революции в агросфере.
Но и сегодня уже можно и нужно пользоваться тем, что известно ученым и накоплено практикой огородничества.
Видимый свет и его спектр
Видимый свет, как известно, можно разложить на волны разной длины, которые отличаются по цвету. Спектр дневного света – сплошной и близкий по интенсивности для волн разной длины от 400 (фиолетовый) до 700 (красный) нм.
Растения используют в фотосинтезе не все волны. Желто-зеленые они отражают, а синие (максимум приходится на 450 нм) и красные (максимум приходится на 650 нм) фотоны поглощают и превращают в химическую энергию. При этом отмечается, что красный диапазон является для растений основным, а синим они пользуются как вспомогательным.
Как известно, мы начинаем выращивать рассаду за 2-4 месяца до начала лета. В это время еще наблюдается короткий световой период (в феврале на день приходится 8-9 часов, в марте 9-10). Чтобы рассада эффективно развивалась, ей устраивают дополнительное освещение, доводя световой интервал до 16 часов и более.
Самую высокую потребность в свете испытывают такие любимые нами культуры, как томаты и баклажаны, меньше света нужно перцам.
Еще недавно считалось, что растениям нужен не только свет, но и темнота, потому что одни стадии фотосинтеза протекают только на свету (световые стадии), а для других стадий свет не требуется (темновые стадии). Уже в 21 веке ученые доказали, что разбивать фотосинтез на темновые и световые интервалы некорректно, т.к. они протекают практически одновременно. Т.е. ночной покой большинству растений физиологически не нужен.
В принципе, это понятно интуитивно. Только благодаря длинному световому дню растения Заполярья успевают завершить цикл развития, компенсируя избытком света короткое лето.
Двадцать лет назад я оказалась в командировке в г. Мирный Республики Саха Якутия и обратила внимание на странные сооружения недалеко от поселка. Была зима, все занесено снегом, из-под которого виднелись конструкции, похожие на парники. Спросила у местных жителей, они подтвердили, что это огородные участки горожан. Выяснилось, что в своей тундровой зоне они с успехом выращивают все овощи под пленочными укрытиями. Света хватает, а земли маловато, всего несколько сантиметров. Плюс вечная мерзлота, т.е. температура почвы близка к нулю.
Поэтому каждое растение, даже картофель, выращивают в отдельных емкостях, которые ставят на стеллажи. А урожаи вполне достойные, хватает на год.
Рекомендация: Современная рекомендация специалистов и практиков по получению короткой и толстой рассады томатов (как мы любим) – обеспечить растения светом не на 16, а на 24 часа. Это позволяет томатам набрать вегетативную массу для пересадки в теплицу или на грядку не за 50, а за 20 дней.
Услышьте, дорогие огородники. Вам не обязательно заниматься рассадой с февраля- марта, достаточно начать выращивать растения в апреле. И это будут не переросшие и утомленные жизнью хиляки, а толстенькие крепыши, готовые перейти к стадии генерации - цветению и плодоношению. Если растения будут «тянуться», нужно снизить температуру градусов до 16, что в апреле технически проще – и балконы-террасы вам в помощь, и просто открытые двери и форточки. Несмотря на круглосуточную подсветку расходы на электроэнергию окажутся меньше - дневное освещение в апреле больше 12 часов, сам период подсветки короче.
И теперь мы плавно переходим к спорной теме - чем освещать рассаду
Первая разумная мысль – искусственный свет должен быть ближе к дневному.
Все ли лампы этому соответствуют? На сегодня в нашем распоряжении имеются лампы накаливания, люминесцентное лампы и светодиодные.
Разберемся с их спектрами.
Обычные лампы накаливания наиболее близки по спектру к солнечному свету и даже лучше его, т.к. имеют бОльшую интенсивность в красной зоне, которая отвечает за фотосинтез. Их основной недостаток – высокое энергопотребление, а электричество сегодня дорогое.
Люминесцентные лампы имеют дискретный спектр, им не хватает волн в нескольких диапазонах, но растениям это, вроде как и не нужно. Основная проблема этих ламп – небольшая интенсивность и быстрый выход из строя, их хватает на 1-2 сезона.
Светодиодные лампы имеют сплошной спектр, что хорошо. Интенсивность светового спектра выше в синей и красной зоне, что еще лучше. Но не все так просто. У большинства светодиодов интенсивность спектра излучения смещена в синюю зону, а для фотосинтеза важен красный спектр.
Как выбрать правильную светодиодную лампу?
Рекомендация: Обращаем внимание на такой показатель, как температура света. Он выражен в Кельвинах. Лампы с температурой 5000 К и выше имеют спектр, смещенный в синюю зону. В районе 4000 К лампы светят больше в среднем диапазоне спектра. Нам же нужны лампы с показателем 3000 К и ниже, их еще маркируют надписью "теплый" свет (смотрите два последних спектра на рисунке выше).
Рекомендация: Чтобы интенсивность света была выше, обращайте внимание на мощность светодиодов. Лампы мощностью 12 Ватт соответствуют по интенсивности светового потока 100 ваттным обычным лампам накаливания. 18 Ватт - соответственно, 150 Ватт. Лампы менее 12 Ватт лучше не покупать.
Обратите внимание: Светодиодные лампы светят в 5-10 раз дольше люминесцентных. Они имеют низкую мощность и поэтому в 9 раз экономичнее обычных ламп накаливания. Стоят такие лампы 200 – 500 рублей, в 10 раз дороже лампочек Ильича, но экономия на стоимости электричества мгновенно их окупает.
Про фитолампы
Не так давно появились в продаже фитолампы, специально предназначенные для выращивания растений. Они очень быстро завоевывают популярность. Все больше вижу московских окон, светящихся в ночи розовым светом, это они, лампы для растений.
Производители утверждают, что у этих ламп два диапазона свечения, соответствующих зонам спектра фотосинтеза – 450 нм и 650 нм. Судя по цвету, это так и есть. Какие у меня претензии к фитолампам?
- Они неадекватно дорого стоят – 3000 руб. и выше. Дешевые – только маленькие лампочки на одно растение.
- Продавцы, рекламируя товар своей фирмы, обязательно охаят лампы других производителей – и спектр там не тот, и интенсивность слабая, и греются больше. Меня, как покупателя, сразу настораживает тот факт, что не все лампы хороши, и, значит, можно купить не то, что нужно моим растениям.
- Больше всего я недовольна тем, что с этими лампами жить не только растениям, но и мне, а розово-синий цвет утомляет и тревожит.
Я лично считаю фитолампы маркетинговым товаром. То, что из них убрали части спектра, не сделало лампы лучше, ведь желто-зеленый диапазон растениям не вреден, а просто нейтрален. Экономия электричества тоже сомнительна, фитолампы довольно сильно греются, т.е. налицо потери энергии через тепло.
Рекомендация: В своем рассаднике использую светодиодные лампы теплотой 2700 К и мощностью 12 и 18 Ватт. Подсвечиваю рассаду в период, когда электричество дешевле – с 23 до 7 утра.
Для томатов до пикировки и в течение недели после нее – подсветка круглосуточная. Если посадила рассаду поздно, тоже подсвечиваю 24 часа.
Рекомендация: Очень эффективно устраивать отражатели света. В магазинах можно найти различные фольгированные теплоизоляционные материалы из вспененного полипропилена толщиной 3-10 мм. Одна сторона у них хорошо отражает свет. Их несложно крепить на стеллажах с рассадой с задней стороны, обеспечивая направление дополнительного светового потока на растения. При таком освещении растения перестаю тянуться к окну или лампе, рассада развивается заметно лучше.
В следующей статье поговорим об углекислом газе.