Мысли, наблюдения, тренды, который я вижу уже 8 лет - такого вы нигде не прочитаете.
мкМоль/Дж как ключевой критерий
Сегодня основной характеристикой при выборе светильника стал показатель энергоэффективности - количество фотосинтетически активных фотонов( в мкМоль), производимых на один потраченный джоуль энергии или ватт мощности в секунду. Производители соревнуются в числах, и каждый год появляются новые "рекордные" светильники с эффективностью 3.5, 3.9, 4.2, 4.6 мкМоль/Дж. Такой тренд диктует технологическое направление: максимизировать выпуск фотонов при минимальных затратах энергии. Именно поэтому современные LED-светильники массово смещают спектр в сторону красного диапазона. В типичной схеме сегодняшнего эффективного LED светильника до 95% светового потока приходится на красные фотоны (обычно длина волны 660 нм), и лишь 5% - на синий диапазон. С энергетической точки зрения это обосновано. Фотоны красного спектра легче и дешевле производить. Их квантовая эффективность выше, чем у фотонов коротковолнового синего света. Но у растений - иная логика.
микроМоли есть - урожая планового нет
Практика показывает: несмотря на высокую эффективность в пересчете на мкМоль, растения под такими лампами могут развиваться неправильно. Я до сих пор помню свой первый опыт выращивания с LED-досветкой в 2017 году. Огурцы в таких условиях "стояли как столбы" - черешки нижних листьев не удлинялись, габитус растения не формировался по типичной схеме "елочки", а крона оставалась вертикально зажатой. Это было прямое указание на дезориентацию растения - оно не понимало, откуда исходит свет, куда ему расти. Причина этого - недостаток синего света, а значит, и нарушение механизма фототропизма.
Роль синего света и механизм фототропизма
Растение не только поглощает свет, но и реагирует на его направление и качество. Синий свет активирует специализированные фоторецепторы (в частности,криптохромы и фототропины), которые запускают физиологические механизмы ориентации. Листья под действием синего света: изменяют угол наклона по отношению к источнику света, удлиняют черешки, перестраивают положение в пространстве, стремясь получить оптимальное расположение, чтобы получить больше света. В условиях сбалансированного спектра мы видим, как растение динамически "перестраивается", формируя оптимальный габитус. Если поставить камеру и снять рост огурца в ускоренной съемке, будет видно, как листья двигаются, подстраиваются друг под друга, раскрываются и вытягиваются. Но если синий свет практически отсутствует, то у растения нарушается вся система восприятия света. Листья больше не знают, куда тянуться, куда расти.Они затеняют друг друга, нижние ярусы выключаются из фотосинтеза, вся фотосистема ценоза теряет эффективность. Зато микромолей много!
Фототропизм на уровне клетки
Важно понимать, что фототропная реакция происходит не только на уровне органа, но и на уровне клетки. Хлоропласты внутри клеток способны перемещаться в цитоплазме, ориентируясь по направлению света. Они выстраиваются вдоль внутренней поверхности клеточной стенки, формируя наиболее благоприятное положение для улавливания фотонов. И этот механизм также регулируется синим светом. Недостаток синего спектра нарушает эти тонкие внутриклеточные процессы, снижая эффективность фотосинтеза даже на микроуровне.
Ложный вектор развития отрасли
Гонка за максимальными мкМоль/Дж, как у людей принимающих решение на покупку, так и у производителей LED, привела к тому, что светильники стали эффективно производить фотоны, которые растение не может правильно использовать зимний, высокомаржинальный период. Мы имеем систему, которая производит большее количество света, но растение в этой системе не ориентируется. Результат - в зимний период нет плановой урожайности, неравномерное развитие, нарушение архитектуры ценоза, и только с приходом солнца все становится на свои места.
В этой статье я хотел донести несколько мыслей: Электрическая эффективность не равняется биологическая эффективность. Если посмотреть видео с Амстердама, видно, что тренд на электрическую эффективность никуда не делся. Никто не пишет, что продуктивность культуры выросла до 25 грамм продукции на каждый моль света - по-прежнему указывают лишь, сколько света выдает единица энергии. Второе: ответы кроются в фотобиологии. Фототропизм - направление роста к источнику света; стоматорегуляция - открытие устьиц и водообмен (транспирация - еще один процесс, о котором часто забывают); формирование габитуса; фототропизм на клеточном уровне. Тем не менее, паровоз движется в правильном направлении - просто мог бы уехать точнее.
И все-таки хочу еще добавить немного контекста. В данной статье речь идет исключительно о практическом применении (переходе) технологии LED. Не про научные статьи, и не просто про стати из интернета про LED. В данный момент во всем мире, в том числе и в России, идет или начинается переход с технологии HPS на LED. У этого процесса есть свои тренды. У эксплуатирующей стороны есть руководители разного уровня, разные директора, инженеры, агрономы, которые принимают решения, еще не зная эту технологию (комплексная технология выращивания на LED). Я говорю, про то, что со временем (последние 8-10 лет) сложилась практика измерять «эффективность» светильника мкМоль/Дж как верхнеуровневый показатель для всех управленцев принимающих решение; ставя этот показатель во главу угла - хотя сам спектр будет сильно влиять на данный показатель, и производитель LED зная, что на этот показатель смотрят, делает светильник с высоким данным показателем, стараясь его исполнить с меньшими издержками. Руководители, принимающие решения о миллиардных инвестициях, ориентируются на эти попугаев (попугаи- мкМоль/Дж), а производители LED, чтобы угодить клиенту и продать свое решение, доводят эти цифры до 4,6 мкМоль/Дж. Хотя нужно было бы этому показателю дать второстепенное место, а на передний план выдвинуть показатель грамм произведенной продукции(огурца/томата) на единицу потраченной мощности. Но это требует кросс-функциональное взаимодействие между предприятиями производителями LED, и реальным производством - а эта штука на практике оказалась очень сложной, которую никто не осилил, поэтому довольствуемся чисто техническим показателем - мкМоль/Дж.
Телеграм Agronom_Sidneev
https://t.me/evgenii_sidneev
Чат Agronom_Sidneev
https://t.me/+25zJe8F6vjFlNjYy
Группа в VK
https://vk.com/agroprotechnology