CC BY
57
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства_
УДК 581.5: 582.98
DOI 10.24411/0131-5226-2018-10057
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАССАДЫ ТОМАТА (SOLANUMLYCOPERSICUM) ПРИ РАЗЛИЧНОМ СПЕКТРАЛЬНОМ
СОСТАВЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Целью исследований являлось получение коэффициентов аппроксимационных формул динамики основных биометрических показателей растений томата при их выращивании под излучением с различным спектральным составом. Объектом исследования были растения томата (Solanum Lycopersicum L.) сорта Полонез /■'/. выращиваемые на торфяном субстрате. Сравнительный эксперимент проводили в светоизолированном лабораторном помещении. Использовали облучатель, состоящий из восьми люминесцентных ламп типа OSRAM L58W/840 LUMILUX Cool White и восьми ламп типа OSRAM L58W/77 FLUORA, смонтированных на одном каркасе с чередованием (первый тип спектра) и такой же облучатель с добавлением PCB светодиодов Star с длинами волн 630 и 735 нм (второй тип спектра). Уровень облученности поддерживали равным 140 мкмольс2м~2, фотопериод - 16 ч. Измерения биометрических параметров проводили на 22-й, 30-й, 38-й и 46-й день. Обоснована необходимость построения эмпирических математических моделей динамики биометрических параметров растения, которые позволяют оптимизировать продукционный процесс путем подбора необходимых сочетаний внешних факторов в целях повышения продуктивности растений. Предложен показатель спектрального состава излучения источников, характеризующий величину доли длинноволнового излучения в общем потоке фотосинтетически активной радиации. Показатель предоставляет возможность охарактеризовать многообразие спектральной информации одним числом. Выявлено существенное различие биометрических параметров растений томата, выращиваемых под излучением с различным значением указанного показателя. У растений, выращиваемых под излучением с большим значением показателя, наблюдались большая высота, диаметр шейки стебля и сырая масса. При этом площадь листьев, их оптическая плотность, содержание хлорофилла и средняя величина флуктуирующей асимметрии у этих растений были меньше. Получены эмпирические модели основных биометрических параметров растения томата.
Ключевые слова, светокультура, томат, спектр, математическая модель, биометрия.
Для цитирования: Ракутько С.А., Мишанов С.А., Маркова А.Е., Ракутько E.H. Математическая модель динамики биометрических параметров рассады томата (SOLANUM LYCOPERSICUM) при различном спектральном составе излучения // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 3 (96). С. 39-51.
MATHEMATICAL MODEL OF DYNAMIC PATTERN OF BIOMETRICAL PARAMETERS OF TOMATO (SOLANUMLYCOPERSICUM) TRANSPLANTS UNDER DIFFERENT LIGHT
QUALITY
С. А. Ракутько, д-р техн. наук; А.П. Мишанов;
А.Е. Маркова, канд. с-х. наук; E.H. Ракутько
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2018. Вып. 96_
S.A. Rakutko, DSc (Engineering); A.E. Markova, Cand. Sc. (Agriculture);
A.P. Mishanov; E.N. Rakutko
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
The research objective was to obtain the coefficients of approximation formulas of dynamic pattern of the main tomato plant biometric parameters under different light quality. The object of the study were tomato plants (Solanum Lycopersicum L.) Polonaise F1 variety, grown on peat substrate. The comparative experiment was carried out in a laboratory room without natural light. Two irradiators were used. One irradiator consisted of eight fluoriescent lamps OSRAM L58W / 840 LUMILUX Cool White and eight fluoriescent lamps OSRAM L58W / 77 FLUORA mounted on the common frame, alternating the lamp types - this was the first type of light quality. The other irradiator was the same but PCB Star LEDs with the wavelengths of 630 and 735 nm were added - this was the second type of light quality. The irradiance level was maintained at 140 (tfnol.s~2.m~2, the photoperiod was 16 hours. Biometric parameters were measured on the 22nd , 30th , 38th and 46th day. Arguments to support the creation of empirical mathematical models of dynamics of plant biometric parameters are supplied. These models would help to optimise the productional process by selecting the necessary combinations of external factors with the aim to maximise the productivity of plants. The light quality factor is offered, which characterises the ratio of long-wave radiation in the total flux of PAR. This factor describes the variety of spectral information by a single number. A significant difference in the biometric parameters of tomato plants grown under radiation with different light quality factor was revealed. The plants grown under radiation with higher light quality factor, were higher; they had bigger diameter of the stem neck and the wet mass. In this case, the leaf area and their optical density, the chlorophyll content and the average value of fluctuating asymmetry were smaller in these plants. Empirical models of the basic biometric parameters of tomato plants were created.
Key words, indoor plant lighting, tomato, light quality, mathematical model, biometrics.
For citation. Rakutko S.A., Mishanov A.P., Markova A.E., Rakutko E.N. Mathimatical model of dynamic pattern of biometrical parameters of tomato (Solanum Lycopersicum) transplants under different light quality. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 3(96). 39-51. (In Russian)
Введение
Для круглогодичного получения урожая в районах с неблагоприятным климатом широко применяют теплицы -культивационные сооружения, в которых все экологические факторы строго
контроллируются. Обязательным фактором при выращивании растений является свет. В дополнение к солнечному используют искусственные источники излучения, а в некоторых случаях выращивание производят только на искусственном облучении (ситифермы, гроу-боксы, фито-стены). Формирующие полезную продукцию в светокультуре живые растения требуют
оптимального сочетания экологических факторов. Современные технические решения в области агротехнологий должны быть прежде всего энергосберегающими и производить минимальное негативное воздействие на окружающую среду. Для обеспечения этих требования необходим учет достижений фундаментальных наук. Известно, что низкая степень преобразования энергии потока оптического излучения в сухое вещество тканей растения обусловливает существенные энергетические затраты в светокультуре. Поэтому примение искусственного освещения выдвигает на
первый план вопросы экологичности и энергоэффективности [1].
На стыке физиологии растений, физики (светотехники) и экологии разработаны основы нового комплексного научного направления - энергоэкологии
светокультуры [2]. Особенностью энергоэкологии светокультуры как научного направления является рассмотрение параметров энергоэффективности и экологичности с позиций прикладной теории энергосбережения, объектом изучения которой являются закономерности потоков
искусственной биоэнергетической системе культивационного сооружения [3].
характеризуется взаимосвязью потока энергии оптического излучения и потоков продуктов фотосинтеза в растениях.
Предложена трактовка понятия энергоэкологичности светокультуры как свойства технологического процесса выращивания растений в ИБЭСС соответствовать требованиям
энергоэффективности и экологичности, оцениваемое по близости к наилучшим доступным технологиям [4].
Важнейшим показателем продукционного процесса растений является динамика их роста, характеризуемая рядом биометрических параметров. Построение математических моделей динамики этих параметров является важным шагом к разработки теории и практики управления светокультурой. Полученные данные могут быть использованы при разработке алгоритмов управления продуктивностью растений [5].
Внешние факторы, влияющие на состояние растения, оказывают как количественное действие, пропорционально влияя на процессы преобразования вещества и энергии в растении, так и качественное, проявляемое в изменениях в структуре или
поведении организма растения в зависимости от текущего внутреннего состояния или складывающихся внешних условий [6]. Учет таких регуляционных эффектов требует моделей, описывающих протекающие в клетке химические реакции и биофизические явления на генетическом уровне.
Однако для оптимизации светокультуры можно ограничиться использованием класса простейших моделей агроэкосистем, в которые не заложено никаких представлений о собственно формировании урожая, единственной их задачей является адекватное описание динамики развития исследуемых растений в складывающихся погодных условиях и/или краткосрочный прогноз этой динамики на основе экстраполяции погодных данных. Такие модели достаточно востребованы в практике
Эмпирический метод связан с осмысливанием экспериментальных данных и подбором наиболее подходящих (обычно простых) формул или системы уравнений для их адекватного описания. Такой способ количественного обобщения и
аппроксимации экспериментальных данных часто позволяет понять механизмы, ответственные за реакцию растения [8].
Математическая зависимость между факторами внешней среды и продукционным процессом растений позволяет
оптимизировать вегетацию методом подбора необходимых сочетаний параметров этих факторов, добиваясь при этом максимальной продуктивности растений. Для этого необходимо наличие динамической модели растения, учитывающей изменение его массы или площади ассимилирующей поверхности в процессе выращивания [9]. Оптимизация по таким критериям позволит в короткие сроки получить сильную рассаду и оптимизировать основные факторы жизни
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 96_
растений в период вегетации до начала массового плодоношения [10].
Известен эффект большого влияния спектрального состава излучения на рост, развитие и физиологию растений [11]. В
характеризовать долями энергии отдельных диапазонов фотосинтетически активной радиации, ФАР (photosynthetically active radiation, PAR): синего (В - blue) 400-500 нм, зеленого (G - green) 500-600 нм, красного (R - red) 600-700 нм и дальнекрасного (FR - far red) 700-800 нм, в общем потоке. Весьма подробно исследовано действие красного и дальнекрасного диапазона на рост и развитие растений [12]. Так же выявлено, что критически важное влияние оказывает излучение синего диапазона [13]. Так же для нормального фотоморфогенеза различных растений имеет важное значение соотношение энергии в этих диапазонах [14]. Целью исследований являлось определение параметров математической модели основных биометрических показателей растений томата в динамике, при их выращивании под излучением с различным спектральным составом.
Материалы и методы
Измерения проводились в лаборатории энергоэкологии светокультуры.
В настоящее время томат является одной из основных овощных культур во всем мире. Он выращивается как в тропических, так и субтропических и умеренных областях [15]. В северных широтах томаты выращиваются в теплицах: посадки производят в середине зимы, уборку ведут до поздней осени.
В качестве объекта исследования были взяты растения томата (Solarium Lycopersicum L.) сорт Полонез /•'/. Посев семян в общем количестве 220 шт производили 11.05.2018 г в контейнеры с субстратом «Живая земля». Ящики покрыли пленкой и поместили в комнату при температуре воздуха +27 °С и влажностью
72 %. Первые единичные всходы появились 14.05.2018. Под круглосуточное освещение (ДНаЗ 400) растения выставлены 15.05.2018, после появления массовых всходов. 18.05.2018 установлен фотопериод 16 ч. 24.05.2018 (на 10 день после всходов) в фазе второго настоящего листа сеянцы распикированы в контейнеры обьемом 1 л с торфогрунтом, состоящим из 1 ч субстрата и
контейнеры перенесли под облучательные установки. Производили необходимый полив и подкормки. 3.06.2018 (на 20 день) появился третий настоящий лист. Первую серию измерений проводили 05.06.2018 (на 22 день), вторую - 13.06.2018 (на 30 день), третью - 21.06.2018 (на 38 день), четвертую -29.06.2018 (на 46 день).
Сравнительный эксперимент проводили в лабораторном помещении размером 8600 х 5600 х 3700 с размещенным в нем оборудованием для обеспечения условий выращивания растений томата. Схематично размещение оборудования представлено на рисунке 1.
Инженерное оборудование установки включает две сплит-системы
кондиционирования воздуха (1, 12); электровентиляторы (8, 10); испаритель воды (6) с насосом подпитки (4) и вспомогательной емкостью (5);
комбинированный датчик температуры, влажности и СОг (9); щит управления (7);
Помещение разделено на 2 секции, разделенных светонепроницаемыми
экранами (11), выполненными из черно-белой полиэтиленовой пленки,
предотвращающих засвечивание растений от облучателя соседней секций и от естественного света, но не препятствующих обеспечению подвижности воздуха внутри секций.
В процессе эксперимента одинаковый уровень облученности ФАР (140 мкмоль'с"
2'м"2) в каждой зоне поддерживали путем изменения высоты подвеса облучателей над верхушками растений.
(пояснения в тексте)
Неравномерность величины
облученности на столах, характеризуемая коэффициентом минимальной освещенность г=Емах/Еср составляла не более 10 %.
Рис. 2. Размещение растении на столах
В первой зоне использовали облучатель, состоящий из ЛЛ типа О SRAM L5 8 W/840 LUMILUX Cool White и О SRAM L58W/77 FLUORA, по 8 штук каждых, смонтированных на одном каркасе с чередованием. Во второй зоне использовали такой же облучатель с добавлением PCB светодйодов Star с длинами волн 630 и 735 нм (по 40 шт каждых).
Спектральная плотность фотонной облученности (photosynthetic photon flux density, PPFD) была измерена прибором ТКА ВД/04 и показана на рисунке 3.
1.50
1,00
й Ё
Q
Li. С-
0.50
0.00
в G R FR
SW LW
PAR
1 Тип спектра: 1 -/ IA V \
J La и V l Г\ J V к \
400
500 600 700 Длина волны, нм
800
Рис. 3. Спектральная плотность потока источников
Рис. 4. Качественный состав излучения
Методической проблемой поиска отлика растений на спектральный состав излучения является сложность представления последнего одним показателем [16]. В данном исследовании поток излучения в синем и зеленом диапазонах суммарно считали как поток коротковолнового диапазона (short-wavelength, SW) ФАР. Поток излучения в красном и дальнекрасном диапазонах суммарно считали как поток длинноволнового диапазона (long-wavelength, LW) ФАР. При таком подходе появляется возможность ввести
коэффициент, характеризующий величину доли энергии длинноволнового излучения в общем потоке излучения Фг
KLW -
LW
Ф + Ф
SW ^ L W
(1)
ISSN 0131-5226. Теоретический _ИАЭП. 2018.
и научно-практическии журнал. Вып. 96_
характеризовали тип спектра в вариантах эксперимента: тип / - спектр с меньшей долей энергии длинноволнового излучения ( Кш =0,37); тип II - спектр с большей долей
энергии длинноволнового излучения {Кш
=0,5), как показано на рисунке 4. Параметры облучения растения для двух вариантов приведены в таблице 1.
Таблица 1 Параметры облучения растений
Показатель Спектр
Тип I Тип II
Высота подвеса, м 0,38 0,71
Освещенность, кЛк 11,9 9,7
KLw отн.ед. 0,37 0,50
В сериях измерений определяли основные биометрические параметры растений томата: высоту гипокотиля Н, диаметр шейки стебля Д количество листьев Ы, сырую массу растения М, площадь листовой поверхности 8, содержание сухого вещества V, содержание хлорофилла С, оптическую плотность листа ОД в спектральных диапазонах, величину флуктуирующей асимметрии по содержанию хлорофилла ФАс.
Динамику изменения высоты гипокотиля Н, величины сырой массы М и площади листовой поверхности £ аппроксимировали кривыми Гомпертца вида
-Б(Т-Тт)
Г=Г„+1>- • (2)
Коэффициенты в формуле 2 определяют форму сигмоидной функции. Динамику изменения диаметра стебля И и количества листьев N аппроксимировали логарифмическими кривыми вида 7 = 7т(1-е-в™). (3)
Содержание хлорофилла С и величину флуктуирующую асимметрии ФАс в зависимости от номера листа и времени аппроксимировали полиномами вида
У = Ап2 + Вп + СТ2 + ИТ + ЕпТ + Р. (4) Содержание сухого вещества V аппроксимировали линейным выражением типа
У -аТ + Ь. (5)
Для применяемых типов спектра находили свои наборы коэффициентов в формулах 2-5.
В предположении, что при переходе от одного типа спектра к другому
изменяются линейно, зависимости параметров У от спектра излучения, задаваемого величиной К/ц-., описывали линейными выражениями.
Значение показателя ФА по содержанию хлорофилла в левой Сь и правой Сц половине листа томата вычисляли по формуле
1 N Cu-cRi
^ N^(CLl+CRi)
(6)
где i - номер растения; N - количество измерений.
Данные обрабатывали методами математической статистики (р<0.05) с использованием пакетов программ Excel 2003 и Statistica 6.0.
Результаты и обсуждение
На рисунке 5 показан внешний вид растений томата, выращиваемых под различным спектром излучения на различный день после появления всходов (ДППВ).
Оценивая растения как рассаду для последующего выращивания, можно заключить, что более благоприятным является спектр типа I.
Растения под ним были более крепкими и в большей степени соответствовали стандартам качества, предъявляемым к рассаде.
На рисунках 6 и 7 показаны зависимости высоты растения и его сырой массы от возраста.
05 июня 2018 (22 дня)
13 июня 2018 (30 дней)
(38 дней)
29 июня 2018 (46 дней)
Рис. 5. Динамика роста растений томата
Зависимости имеют характерный сигмоидный вид. Растения под спектром с большим значением Кщ- имеют большую высоту и сырую массу.
22
30 38
ДППВ
46
Рис. 6. Зависимость высоты растения от возраста
80
22
30 38
ДППВ
46
Рис. 7. Зависимость сырой массы растения от возраста
На рисунке 8 показана зависимость содержания сухого вещества в растении от возраста. На конец эксперимента у растений под излучением с меньшим Кщ-
наблюдалось большее содержание сухого вещества.
Рис. 8. Зависимость содержания сухого вещества в растении от возраста
На рисунке 9 показана зависимость количества листьев на растении от возраста. Не выявлено статистически значимых различий в количестве листьев у растений под различным спектром.
12
□ I
□ II
10 8
я
ч о m
ч о M
22
30 38
ДППВ
46
Рис. 9. Зависимость количества листьев на растении от возраста
6
4
2
0
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2018. Вып. 96_'
На рисунке 10 показана зависимость видно из диаграмм, оптическая плотность в оптической плотности листа в различных процессе выращивания остается практически спектральных диапазонах от возраста. Как постоянной.
Рис. 10. Зависимость оптического плотности листав различных спектральных
диапазонах от возраста
В таблице 2 представлены значения так же уравнения для моделей зависимости коэффициентов аппроксимационных отдельных биометрических показателей от
зависимостей для отдельных показателей, а спектрального состава излучения.
Таблица 2
Значения коэффициентов аппроксимационных зависимостей
Параметр Тип спектра Уравнение
I (SW) II (LW)
Модель высоты растения H=f(T), см
Ya 5,296 5,008 Ya = -2,2209 KLW + 6,1187
Y -L m 50,345 89,360 Ym = 300,97 KLW - 61,127
B 0,098 0,100 B = 0,0151 KLW + 0,0925
T m 32,684 31,865 Tm = -6,3212 KLW + 35,026
Модель сырой массы растения М=ДТ), г
Ya -0,674 -0,311 Ya = 2,8015 Klw - 1,712
Y m 117,900 101,137 Ym = -129,32 KLW + 165,8
B 0,077 0,096 B = 0,15 KLW + 0,021
T m 37,706 34,126 Tm = -27,618 KLW + 47,935
Модель площади листьев
Ya -28,304 -37,546 Ya = -71,295 KLW - 1,898
Y m 3772,168 3366,178 Ym = -3131,9 KLW + 4932,1
B 0,075 0,080 B = 0,0433 KLW + 0,0587
T m 38,072 36,783 Tm = -9,944 Klw + 41,755
Модель диаметра шейки стебля D=f(T), мм
Y m 6,984 7,594 Ym = 4,7096 KLW + 5,2394
B 0,161 0,098 B = -0,4788 Klw + 0,3379
T -1- m 15,724 12,355 Tm = -25,992 KLW + 25,351
Модель кол-ва листьев N =f(T), шт
Y m 10,686 10,806 Ym = 0,9254 KLW + 10,343
B 0,110 0,110 B = 0,0042 KLW + 0,1083
продолжение табл. 2
Т А т 19,027 19,034 Тт = 0,0546 + 19,006
Модель содержания сухого вещества V =ДТ), %
А 1,83 1,39 А = -3,3943 Кш + 3,0871
В 5,60 5,65 В = 0,3857 Кш + 5,4571
Модель содержания хлорофилла С=Дп,Т), отн.ед.
А -0,482 -0,242 А = 1,8538 Кш - 1,1687
В -5,483 -0,321 В = 39,822 Кш - 20,232
С -0,057 -0,019 С = 0,293 Кш - 0,1656
D 3,007 0,810 D = -16,949 Кш + 9,2848
Е 0,269 0,101 Е = -1,2965 Кш + 0,7493
F -23,117 1,208 F = 187,65 Кш - 92,617
Модель флуктуирующей асимметрии ФАс=Ап,Т), отп.ед.
А 0,002 -0,002 А= -0,026 Кш + 0,0114
В -0,012 0,010 В = 0,1724 Кш - 0,0761
С 0,0003 0,0002 С = -0,0004 Кш + 0,0004
D -0,015 -0,013 D = 0,0171 ^ш - 0,0213
Е -0,0003 -0,0001 Е = 0,0016 Кш - 0,0009
F 0,299 0,224 F= -0,5733 Кш + 0,5109
Заключение
Свет является важным экологическим фактором, влияющим на рост зеленых растений и производство биомассы. Для светокультуры томата это наиболее важный фактор [17]. Недостаточная интенсивность света или его неудовлетворительный спектральный состав ухудшает рост и развитие рассады томата, особенно в период развития первого соцветия, что снижает качество рассады [18]. Рост растения является важнейшим свойством живого организма. Изменения в фенотипе в период роста могут быть смоделированы с помощью кривых роста. Свойства этих кривых зависят от вида растения, его фенотипа и условий окружающей среды [19].
В работе предложен показатель спектрального состава излучения источников как отношение долей энергии в коротковолновом и длинноволновом диапазоне ФАР, который предоставляет возможность количественно
охарактеризовать многообразие спектральной информации одним числом.
Произведено математическое описание изменения биометрических показателей растений томата в процессе их роста. В результате эмпирического подхода на основе экспериментальных данных подобраны подходящие достаточно простые формулы для основных биометрических параметров
параметров растений от соотношения энергии в длинно- и коротковолновых диапазонах ФАР. Изменение доли длинноволнового диапазона ФАР на 13 % ведет к существенной разнице практически всех биометрических показателей растений в процессе их выращивания.
В наших предыдущих исследованиях было показано, что в светокультуре томата наблюдается флуктуирующий характер асимментрии распределения хлорофила в половинках листа растения [20]. В проведенном исследовании подтверждено, что спектр излучения выступает как стрессовый фактор в светокультуре. Для различных листьев растений с различным возрастом величина ФА по содержанию
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 96_
хлорофилла различна, что свидетельствует о разном характере влияния (стрессового воздействия) спектрального состава излучение в онтогенезе. Ранее нами была предложена методика мониторинга энергоэкологичности для различных условий выращивания растений. На примере салата было показано, что спектральный состав излучения применяемого источника оказывает существенное влияние на энергоэкологичность светокультуры [21]. Полученные в данном исследовании данные позволяют разработать аналогичную методику для светокультуры томата.
использованы для оптимизации процесса выращивания растений путем варьирования
окружающей среды и других факторов. Выводы
1. Обоснована необходимость эмпирических моделей роста растения для теории и практики управления светокультурой.
2. Предложен показатель спектрального состава излучения источников Кщг, характеризующий величину доли энергии длинноволнового излучения в общем потоке излучения ФАР, который предоставляет возможность количественно
спектральной информации одним числом. 2. Выявлена существенное различие биометрических параметров растений томата, выращиваемых под излучением с различным значением показателя Кш. У растений, выращиваемых под излучением с большим значением Кцу, наблюдаются большая высота, диаметр шейки стебля, сырая масса. При этом площадь листьев, их оптическая плотность, содержание хлорофилла и средняя величина флуктуирующей асимметрии было меньше у этих растений.
4. Получены эмпирические модели основных биометрических параметров растения томата.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Rakutko S, Patsukov A. Comparative application efficiency of optical flux delivered from led and gas-discharge sources in indoor plant cultivation. Proc. 12th Int. Sci. Conf. "Engineering for Rural Development". 2013; vol. 12: 137-141.
светокультуры как новое актуальное научное направление / Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 124. №-1. С. 138-141.
3. Ракутько С. А. Прикладная теория энергосбережения в энерготехнологических процессах АПК: основные положения и практическая значимость // Известия Российской академии наук. Энергетика. -2009,-№6. С,- 129-136.
4. Ракутько С.А. Энергоэкологичность как свойство искусственной биоэнергетической системы светокультуры / Технологии и
технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. -2018. -№ 95. - С. 77-89.
5. Михайленко И.М. Математическое моделирование роста растений на основе
Сельскохозяйственная биология,- 2007 - № 1.-е. 103-111.
6. Полуэктов P.A., Смоляр Э.И., Терлеев В.В., Топаж А.Г. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур. СПб., СПбГУ. 2006.396 с.
7. Журавлева В.В. Математические модели процессов регуляции в физиологии растений // Известия Алтайского государственного университета. 2008. №1. С. 43-57.
8. Торнли Дж.Г.М. Математические модели в физиологии растений. Киев, «Наукова думка». 1982. 312 с.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства_
9. Rakutko S., Rakutko E., Tranchuk A. Comparative evaluation of tomato transplant growth parameters under LED, fluorescent and high-pressure sodium lamps. Proc. 14th Int. Sci. Conf. "Engineering for Rural Development". 2015: 222-229.
моделирование продуктивности растений как средство повышения эффективности энергосбережения // Вестник КрасГАУ. 2010.№ 7.С.141-145.
11. Smith, H. Light quality, photoperception, and plant strategy. Annu. Rev. Plant Physiol. 1982. N 33:481-518.
12. Rajapaske N.C., Pollock R.K., McMahon M.J., Kelly J.W., Young R.W. Interpretation of light quality measurements and plant response in spectral filter research. HortScience, 1992.-№ 27.- p.1208-1211.
13. Wheeler, R.M., C.L. Mackowiak, and J.C. Sager. Soybean stem growth under high-pressure sodium with supplemental blue lighting. Agron. J. 1991. N 83(5):903-906.
14. Kim H. H., Wheeler R. M., Sager J. C. et al. Evaluation of lettuce growth using supplemental green light with red and blue light-emitting diodes in a controlled environment: a review of research at Kennedy Space Center // Acta Horticulturae. - 2006, vol. 711, p. 111-119
15. Jacques Hille, Maarten Koornneef, M .S . Ramanna, Pim Zabel. Tomato : a crop species
amenable to improvement by cellular and molecular methods / Euphytica 42: 1 -23, 1989.
эффективности спектрального состава излучения источников света для облучения растений // Аграрная наука. - 1995. - № 1. -
C. 31-32.
17. Papadopoulos AP, Pararajasingham S (1997) The influence of plant spacing on light interception and use in greenhouse tomato (Lycopersicon esculentum Mill.): A review. Sci Hort. 69(1-2):1-29
18. Atherton J. G., Rudich J. The tomato crop. A scientific basis for improvement. -London, New York, 1986. -661 p.
19. Karadavut, U., Kayis, S.A.,Palta, C. and Okur, O. A Growth Curve Application to Compare Plant Heights and Dry Weights of Some Wheat Varieties. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci., 3 (6): 888-892, 2008.
20. Rakutko S.A., Alsina I., Avotins A., Berzina K. Manifestation of effect of fluctuating asymmetry of bilateral traits of tomato growing in industrial greenhouses. Proc. 17th Int. Sci.
2018. Vol 17: 186-191.
21. Rakutko S.A., Rakutko E.N., Kaposhko
D.A., Vaskin A.N. Monitoring technique of energy and ecological efficiency of indoor plant lighting. Proc. 15th Int. Sci. Conf. "Engineering for Rural Development". 2016. Vol. 15: 95-101.
REFERENCES
1. Rakutko S, Patsukov A. Comparative application efficiency of optical flux delivered from led and gas-discharge sources in indoor plant cultivation. Proc. 12th Int. Sci. Conf. "Engineering for Rural Development". 2013; vol. 12: 137-141.
2. Rakutko S.A. Energoehkologiya svetokul'tury kak novoe aktual'noe nauchnoe napravlenie [Energy ecology of indoor plant lighting as a new relevant scientific direction]. Trudy
GOSNITI. 2016. Vol. 124. N 1: 138-141. (In Russian)
3. Rakutko S.A. Prikladnaya teoriya ehnergosberezheniya v
ehnergotekhnologicheskih procesah APK: osnovnye polozheniya i prakticheskaya znachimost' [Applied theory of energy saving in energy technological processes in Agro-Industrial Complex: fundamentals and practical significance]. Izvestiya Rossijskoj akademii
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 96_
nauk. Energetika. 2009. N 6: 129-136. (In Russian)
4. Rakutko S.A. Energoehkologichnost' kak svojstvo iskusstvennoj bioehnergeticheskoj sistemy svetokul'tury [Energy and ecological efficiency as the property of the artificial bioenergetic system of indoor plant lighting]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. N 1(95): 77-89. (In Russian)
5. Mihajlenko I.M. Matematicheskoe modelirovanie rosta rastenij na osnove ehksperimentalnyh dannyh [Mathematical modeling of plant growth based on experimental data]. Selskohozyajstvennaya biologiya. 2007. N 1:103-111. (In Russian)
6. Poluehktov R.A., Smolyar E.I., Terleev V.V., Topazh A.G. Modeli produkcionnogo processa sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Models of productional process of farm crops]. Saint Petersburg, SPbGU, 2006:396. (In Russian)
7. Zhuravleva V.V. Matematicheskie modeli processov regulyacii v fiziologii rastenij [Mathematical models of regulation processes in plant physiology]. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 2008. N 1: 4357. (In Russian)
8. Thornley J.H.M. Matematicheskie modeli v fiziologii rastenij [Mathematical models in plant physiology]. Kiev: Naukova Dumka. 1982: 312. (In Russian)
9. Rakutko S., Rakutko E., Tranchuk A. Comparative evaluation of tomato transplant growth parameters under LED, fluorescent and high-pressure sodium lamps. Proc. 14th Int. Sci.
2015: 222-229.
10. Popova S.A. Matematicheskoe modelirovanie produktivnosti rastenij kak sredstvo povysheniya ehffektivnosti ehnergosberezheniya [Mathematical modeling of plant productivity as a tool of improving energy efficiency]. Vestnik KrasGAU. 2010. N 7:141-145. (In Russian)
11. Smith, H. Light quality, photoperception, and plant strategy. Annu. Rev. Plant Physiol. 1982. N 33:481-518.
12. Rajapaske N.C., Pollock R.K., McMahon M.J., Kelly J.W., Young R.W. Interpretation of light quality measurements and plant response in spectral filter research. HortScience. 1992. N 27: 1208-1211.
13. Wheeler, R.M., C.L. Mackowiak, and J.C. Sager. Soybean stem growth under high-pressure sodium with supplemental blue lighting. Agron. J. 1991. N 83(5):903-906.
14. Kim H. H., Wheeler R. M., Sager J. C. et al. Evaluation of lettuce growth using supplemental green light with red and blue light-emitting diodes in a controlled environment: a review of research at Kennedy Space Center. Acta Horticulturae. 2006. vol. 711: 111-119
15. Jacques Hille, Maarten Koornneef, M S . Ramanna, Pim Zabel. Tomato : a crop species amenable to improvement by cellular and molecular methods. Euphytica 1989. N 42: 1 -23,
16. Rakut'ko S.A. Kriterij ocenki ehffektivnosti spektral'nogo sostava izlucheniya istochnikov sveta dlya oblucheniya rastenij [Evaluation criterion of effectiveness of the spectral composition of light sources for plant irradiation]. Agrarnaya nauka. 1995. N 1: 3132. (In Russian)
17. Papadopoulos A. P, Pararajasingham S. The influence of plant spacing on light interception and use in greenhouse tomato (Lycopersicon esculentum Mill.): A review. Sci Hort. 1997. N 69(1-2):1-29
18. Atherton J. G., Rudich J. The tomato crop: A scientific basis for improvement. - London and New York: Chapman and Hall. 1986: 661.
19. Karadavut, U., Kayis, S.A., Palta, C. and Okur, O. A Growth Curve Application to Compare Plant Heights and Dry Weights of Some Wheat Varieties. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci, 2008. N 3 (6): 888-892.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства_
20. Rakutko S.A., Alsina I., Avotins A., Berzina K. Manifestation of effect of fluctuating asymmetry of bilateral traits of tomato growing in industrial greenhouses. Proc. 17th Int. Sci.
2018. Vol 17: 186-191.
21. Rakutko S.A., Rakutko E.N., Kaposhko D.A., Vaskin A.N. Monitoring technique of energy and ecological efficiency of indoor plant lighting. Proc. 15th Int. Sci. Conf. "Engineering for Rural Development". 2016. Vol. 15: 95-101.
УДК 581 5: 582 98 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10058
ВЗАИМОСВЯЗЬ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ИО ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ
СЕМЯДОЛЕЙ И БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЮВЕНИЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ ОГУРЦА (CUCUMISSATIVUSL.\ ВЫРАЩЕННЫХ ПОД ИЗЛУЧЕНИЕМ С РАЗЛИЧНЫМ
СПЕКТРАЛЬНЫМ СОСТАВОМ
А.Н. Васькин2; E.H. Ракутько1
'Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Санкт-Петербург, Россия
Растение как элемент экологической системы осуществляет свое взаимодействие со средой выращивания через восприятие поступающих сигналов о величинах факторов, характеризующих окружающую среду. Восприятие спектрального состава излучения растением производится благодаря пигментному комплексу, определяющему фотосинтетическую активность растений в различных условиях окружающей среды. Параметры радиационной среды оказывают влияние не только на отдельные биохимические реакции и физиологические процессы, происходящие в растении, но также обеспечивают стабильность развития растения в целом. Целью настоящего исследования являлось: 1) подтверждение гипотезы о том, что в качестве билатеральных признаков для определении величины флуктуирующей асимметрии (ФА), могут быть приняты значения оптической плотности семядолей в отдельных спектральных диапазонах, а также 2) выявление связи ФА с показателями продуктивности растений, выращиваемых при различном спектральном составе излучения. В качестве объекта исследования были взяты растения огурца (Cucumis Sativus L.) среднераннего гибрида огурца Сафаа микс Fl в ювенильном возрастном состоянии. Посев провели 01.10.2017 г. по 36 растений на контейнер. Выращивание завершили 16.10.2017 г., т.е. на 12-е сутки, при появлении второго листочка на всех растениях. В качестве биометрических показателей фиксировали массу растений, содержание сухого вещества, длину жилки настоящего листа и оптическую плотность семядолей в синем, зеленом и красном диапазонах. Стабильность развития оценивали по величине ФА по оптической плотности семядолей. Найдено, что оптическаыя плотность в отдельных спектральных диапазонах семядолей огурца увеличивается с увеличением доли излучения в красном диапазоне. Определено наличие ФА по оптической плотности отдельных семядолей огурца. Выявлено, что меньшим значениям ФА по оптической плотности семядолей, т.е. большей стабильности развития растения, соответствует большая продуктивность по длине центральной жилки листа. На примере ювенильных растений огурца экспериментально доказано, что
