CC BY
34
в/
защищенный грунт
doi: 10.24412/0044-3913-2023-8-44-47 УДК 621.321
Светодиодное освещение в современной тепличной отрасли*
со
СЧ О СЧ 09
О
S ^
Ф
4
ш ^
5
ш т
Д. Ю. кАРАкАйТИС, младший научный сотрудник (e-mail: info@ ecoled.bio)
Т. Н. ЛИСИНА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, ул. Ленина, 13А, Пермь, 614990, Российская Федерация.
Планомерное увеличение производственных мощностей тепличной отрасли в России свидетельствует о востребованности продукции, выращиваемой в защищенном грунте. Освещение оказывает большой влияние на экономику тепличного хозяйства и качество производимой продукции. Исследование проводили с целью изучения и обобщения опыта использования светодиодныхсветиль-ников в теплицах, их влияния на качество и урожайность культур для оценки возможности массового их применения в Российской Федерации. В современных условиях в тепличной отрасли используют в основном технологию круглогодичного выращивания с использованием светокультуры. Светодиодные источники облучения имеют преимущества перед традиционными натриевыми лампами благодаря возможности манипуляции спектральным составом и мощностью освещения как средством управления параметрами роста растений, процессами синтеза вторичных метаболитов в растениях, влияющих на качество плодов и хозяйственную ценность тепличной продукции, а также более высокой энергоэффективности. На сегодняшний день применение светильников на основе светоди-одов осуществляется в основном совместно с традиционными натриевыми лампами высокого давления. Самостоятельное их использование имеется только в многоярусных системах выращивания. Распространение светодиодных источников освещения привело к трансформации основных представлений о возможности искусственного освещения при светокультуре в промышленных теплицах. Путем оптимизации условий освещения можно достигать увеличения сбора урожая до 20 % по массе продукции, продлевать период вегетации растений, изменять биохимический состав плодов и вегетативных органов. Существенным ограничивающим фактором для замены натриевых светильников на светодиодные служит сравнительно
высокая их стоимость. Большое количество исследований со стороны ведущих фирм про -изводителей осветительного оборудования и активная патентная деятельность в сфере разработки светодиодных устройств освещения во многих странах позволяет надеяться на прорыв в этом направлении в ближайшем будущем.
Ключевые слова: светодиодное освещение, фитосветильники, тепличные светильники, гибридное освещение растений, светодиодная революция.
Для цитирования: КаракайтисД. Ю., Лисина Т. Н. Светодиодное освещение в современной тепличной отрасли // Земледелие. 2023. № 8. С. 44-47. doi: 10.24412/0044-3913-2023-8-44-47.
Большое значение в получении качественной продукции (внешний вид, содержание биологически активных веществ), выращиваемой в тепличных комплексах, имеют условия освещения. Эволюционное развитие растений происходило при солнечном свете, поэтому чем ближе спектральный состав искусственного освещения к естественному спектру, тем выше эффективность фитоценоза. Современные возможности светодиодного освещения позволяют создавать оптимальные условия в теплицах и для цветочных растений при горшечном способе культивирования, и на срезку, и для овощных культур. Незаменимо светодиодное освещение в культуре «in vitro» и в стеллажных системах. В космосе и за полярным кругом, на ледоколах и подводных лодках именно светодиодные светильники способны обеспечить возможность выращивания свежей витаминной продукции для поддержания полноценной работоспособности человека в любых условиях. Применение таких систем освещения будет способствовать созданию высокоэффективного производства растениеводческой продукции на протяжении календарного года. Это особенно важно на фоне изменений климата, сокращения площадей плодородных земель, роста городского населения, сезонной занятости работников в сельском хозяйстве, растущей потребности в качественной овощной, фруктовой и цветочной продукции во всем мире. На современном этапе развития имен-
но светодиодные системы освещения служат перспективными, а в некоторых случаях незаменимыми атрибутами тепличной отрасли.
Основное препятствие для массового перехода на светодиодное освещение в теплицах - отсутствие разработанной сортовой технологии выращивания культуры. Реакции сортов на многообразные композиции в спектральной структуре светодиодного освещения совершенно различны. Увеличивающееся количество научных публикаций, патентов, возрастающая роль светодиодных светильников в исследованиях и разработках, связанных с инновациями, указывает на то, что технологический фон уже подготовлен. Уровень промышленного развития, несомненно, соответствует задаче широкого распространения применения светодиодов в теплицах.
Цель работы - изучение и обобщение опыта использования светодиодных светильников в теплицах, информации об их влиянии на качество продукции, урожайность культур для оценки возможности массового применения их в тепличной отрасли Российской Федерации.
Поиск публикаций первоначально проводили на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.Ru и ResearchGate. В качестве поискового запроса использовали слова и словосочетания: светодиодное освещение, спектральный состав света, LED, тепличная отрасль. Поисковые запросы объединяли в различных вариантах между собой и запрашивали для поиска в названиях статей и аннотаций к ним. Дополнительно изучали списки литературы в найденных публикациях за период с 2015 по 2023 гг
Отбор информации проведен среди наиболее эффективных научно-технических достижений, которые могут быть рекомендованы к использованию для выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Уровень техники определяли в объеме опубликованных заявок на изобретения, патентов и реализованных полезных моделей в России, США, Евразийском и Европейском патентных ведомствах. Временной период исследований составлял 20 лет - с 1999 по 2019 гг В результате проведенного патентного поиска по ключевым словам обнаружено несколько тысяч заявок и патентов, относящихся к этой теме. Особо отмечены документы, иллюстрирующие основные тенденции развития технических решений в области светодиодного освещения.
Современное состояние отрасли защищенного грунта в России свидетельствует о том, что происходит планомерное увеличение производствен-
*статья подготовлена в рамках государственного задания, номер государственной регистрации НИОКТР 122031100058-3.
ных мощностей. По оценке Института конъюнктуры аграрного рынка (ИКАР) в 2021 г было введено в эксплуатацию 280 га новых высокотехнологичных культивационных сооружений и на конец года площадь теплиц в России достигала 3,4 тыс. га [1]. Большая часть вводимых в эксплуатацию зимних теплиц - это самые современные сооружения 5-го поколения. По данным ассоциации «Теплицы России» наша страна занимает первое место в мире по абсолютной площади теплиц 5-го поколения. До 20 % мировой площади суперсовременных сооружений находится в России [2]. Прогнозы развития отечественной отрасли защищенного грунта дают уверенность в дальнейшем увеличении площади теплиц, оснащенных новейшим оборудованием. Однако, по данным Росстата, в 2023 г общая площадь теплиц в стране составила 3280 га, при этом современными теплицами занято 2165 га, а 1066 га сооружений устарели и нуждаются в реконструкции [3].
Сегодня в тепличной отрасли России применяют в основном технологию круглогодичного выращивания растений с использованием светокультуры. Осветительное оборудование компенсирует изменения продолжительности дня и интенсивности естественного освещения. Если 20 лет назад искусственным освещением были оборудованы лишь 10 % площади теплиц, где располагалось рассадное отделение, то в наши дни досвечивается практически вся площадь [4].
В структуре себестоимости овощей защищенного грунта наибольшую долю занимают расходы на обогрев и освещение производственного помещения. Расходы на энергоносители в северных регионах России составляют до 60 % от себестоимости продукции. Поэтому их снижение на 30.. .50 % позволит сократить себестоимость овощей на 20.25 % [5].
На сегодняшний день наиболее очевидной перспективой снижения затрат на электродосвечивание служит использование светодиодных облучателей. Осветительное оборудование для тепличных растений -достаточно капиталоемкая продукция, обновляемая не чаще, чем через 10.15 лет функционирования.
Активное развитие технологии искусственного освещения, основанной на использовании светодиодов, пришлось на период с 2000 по 2010 гг В это время светодиодное освещение стали называть «источником света 21 века» [6].
Светильники на основе светодиодов преобразуют электричество в свет на 30.40 % эффективнее, чем натриевые лампы, что делает их экономически привлекательными. Сравнительно низкое энергопотребление таких светильников способствует понижению выбросов углекислого газа в атмосферу, что сокращает углеродный след отрасли [7]. Они имеют больше возмож-
ностей в управлении мощностью. Это подтверждает их преимуществом над традиционными лампами накаливания, ведь избыток освещения - стресс для растения, не меньший, чем нехватка минерального питания, засуха, экстремальные температуры и др. Переосвещенность приводит к дисбалансу между поглощением и переработкой световой энергии и нарушению процессов развития [8]. В исследовании на культуре огурца светодиоды при эксплуатации дают преимущественный эффект в виде ежегодной экономии в размере 1381 руб./м2 [9].
Светодиодные светильники позволяют варьировать спектр излучения в весьма широких пределах. Современная физиология растений на основе светодиодной осветительной техники формирует новый подход к продуктивности овощей, базирующийся на ценотическом уровне. Благодаря гибридному досвечиванию происходит устойчивое увеличение урожайности на 15.20 % [10]. В то же время существуют данные о высокой пластичности и способности растений приспосабливаться к различным длинам волн в полихроматическом спектре освещения, даже если их сочетания не оптимальны [11].
Выявлена принципиально новая возможность выращивания земляники садовой в условиях светокультуры с до-свечиванием растений облучателями на основе узкополосных светоиспуска-ющих диодов [12]. При выращивании сладких перцев происходит увеличение завязываемости плодов, что способствует повышению экономической эффективности его возделывания. Дополнительное введение в спектр светильника дальнего красного света и включение его на протяжении 30 минут в сутки приводило к увеличению длины стебля и появлению дополнительных боковых побегов, а также повышению содержания сухого вещества [13]. Под светодиодными светильниками при культивировании огурцов можно продлить вегетацию на 12 суток (до видимого снижения продуктивности), устанавливая оптимальное расстояние между верхушкой растений и прибором (около 0,3 м), что способствует высокому темпу плодоношения [14].
Одной из наиболее перспективных групп растений для выращивания с использованием светодиодного освещения служит ряд листовых зеленных культур короткого цикла с разовым сбором урожая: салат латук, базилик и микрозелень [15]. Продолжительность выращивания 21 день - типичная для них в тепличных условиях. Время выращивания зелени удалось сократить благодаря оптимизации интенсивности и спектрального состава светодиодных ламп [16]. При выращивании китайской капусты светодиодные лампы тоже могут заменить дорогие натриевые. При этом содержание белка при светодиодном освещении составило 17,4 мг/г, при
использовании натриевых ламп -16,4 мг/г а доля растворимых сахаров от их общего объема - 100 и 50 % соответственно [17].
Отсутствие перегрева растений с применением светодиодных светильников позволяет широко использовать многоярусные системы выращивания растений. Технология вертикального земледелия позволит более эффективно использовать весь объем теплиц, что повысит их рентабельность и сократит срок окупаемости. Особенно широко это направление выращивания растений развивается в Европе. Это позволяет решить вопрос недостатка площади земли и освоение тех участков, где обычным способом возделывать растения не представляется возможным [18].
В Ивановской области российские ученые научились выращивать растения в высоких сооружениях без доступа солнечного света на экспериментальных участках до 50 м2. Томаты и огурцы возделывали по традиционной технологии с приспусканием стебля. Освещение производственного помещения - исключительно светодиодное. В результате урожайность плодов достигнута на уровне ведущих тепличных хозяйств, работающих в стеклянных сооружениях [19]. За рубежом способ выращивания без доступа естественного света так же широко применяется, но площади таких установок исчисляются сотнями квадратных метров [18].
Влияние оптического излучения на растение многосторонне. Можно выделить две специфических особенности его воздействия. Наиболее очевидная из них заключена в том, что оно служит источником энергии для растения. Принято считать, что повышение освещенности в теплицах на 1 % способствует увеличению урожайности на 1 % [20]. В то же время излучение - раздражитель, регулирующий многие процессы роста и развития растений.
От характеристики лучистого потока зависит процесс фотосинтеза, количество и соотношение накапливаемых в растениях органических веществ, то есть их химический состав [21, 22]. Это направление глубоко изучают на кафедре физиологии растений Московской СХА. По информации ученых, использование светодиодов с узким спектральным составом позволяет существенно влиять как на морфологические признаки растений, так и на их химический состав. Метод совместного использования ламп серии ДНаТ (натриевые лампы) и узкоспектральных светодиодов был на- 3 зван комбинаторной светокультурой [5]. | У растений земляники, выращенных при л досвечивании светодиодными облуча- д телями с соотношением спектрального Л состава красный: синий = 2:1, содер- | жание сахаров было на 10.20 % выше, 2 чем у растений, выращенных только под 8 натривыемыми лампами [23]. м
Манипулирование спектром, ин- ° тенсивностью и продолжительностью 3
освещения создает новые возможности для практической селекции в условиях защищенного грунта. Качество и интенсивность света влияют на концентрацию аскорбиновой кислоты, антоцианов, эфирных масел, растворимых сахаров и белков, крахмала, полифенола, синтез ß-каротина, лютеина, а-токоферола, макро- и микроэлементов [24, 25]. Вторичные метаболиты растений служат уникальным источником для фармацевтических препаратов, пищевых добавок и др. Накопление таких метаболитов происходит в растениях, подвергающихся стрессам. Изменение спектрального состава излучения, создаваемого матричными LED-источниками света,-абиотический стресс, способный влиять на процесс синтеза метаболитов [15]. Известно, что спектральный состав света воздействует на содержание эфирных масел (включая фенольные соединения) в растениях [2б, 27]. Особенно это эффективно при выращивании растений с высокой добавленной стоимостью, таких как женьшень настоящий (Panax ginseng), стевия медовая (Stevia rebaudiana), шалфей лекарственный (Salvia officinalis) [28]. Так же широко изучается влияние спектрального состава на морфофизиологические параметры растений, размножаемых в культуре «in vitro». В этом направлении исследований отмечено значительное регулятор-ное действие различных частей спектра светодиодного света [29, 30].
На сегодняшний день науке известен целый ряд фоторецепторов, специфичных к определенным длинам волн. Многочисленными исследованиями доказана возможность замедления или ускорения обмена веществ, фотосинтеза, роста и развития растений путем изменения спектрального состава света [31].
Для нормального роста и развития растения важное значение имеет фотосинтетически активная радиация (ФАР или PAR) в диапазоне 400...700 нм, поглощаемая пигментами растений для фотосинтеза. Кроме ФАР, растению нужна и инфракрасная радиация с длиной волны до 1000 нм, которая поглощается жидкой средой клеток листа и регулирует их тепловой режим [31], а также некоторая доза ультрафиолетового излучения (УФ). Например, с отсутствием в спектре УФ связывают излишнее разрастание клеток на поверхности листьев. Такие наросты нарушают не только физиологию растения, но и его эстетические п показатели, что особенно важно при
0 выращивании декоративных культур. N Например, использование УФ предот-® вращает развитие наростов у вос-Z приимчивых сортов томата (Solanum
1 lycopersicum) и декоративного батата g (Ipomoea batatas) [32]. За последнее tí десятилетие рынок ультрафиолетовых ё светодиодов увеличился в пять раз Л и к 2025 г., согласно прогнозам, превы-М сит $1 млрд [33].
В последние годы происходит бурное развитие светодиодной техники и внедрение ее в уличное освещение, архитектурную подсветку сооружений, освещение офисов и др. В тепличном же освещении наблюдается, например, тенденция на увеличение мощности светодиодных облучателей с одновременным применением водяного охлаждения. Нагретую в светильнике воду стало возможно использовать для обогрева помещения.
Для систематизации состояния рынка тепличных светодиодных осветительных приборов проведен анализ патентов исследуемой техники в России и за рубежом. Среди стран с наиболее активной патентной деятельностью в области светодиодной техники можно выделить Китай, США, Россию и Нидерланды.
Анализ количества отобранных патентных документов по наиболее активным заявителям выявил ведущие фирмы производители светодиодной осветительной техники: Philiрs (34 патента), Hortiluxschreder (17 патентов), Valoya (14 патентов).
В мире существует не более десяти фирм, активно занимающихся не только производством, но и разработкой и патентованием новых технических решений в области искусственного освещения для выращивания растений, что свидетельствует о высокой наукоемкости этой области техники, а так же о наличии высокой конкуренции на рынке данных товаров.
Ведущие зарубежные компании отрасли в последние годы (особенно после 2016 г.) снизили интерес к российскому рынку, что отражается в сокращении числа поданных ими заявок и полученных патентов в России. Этот факт создает предпосылки для изучения возможности использования на территории нашей страны технических решений этих компаний, на которые не получена защита в РФ, и тем самым реализации политики импортозамещения в этой отрасли.
Большая часть патентов посвящена материалам изготовления корпуса светильника для эффективного тепло-отведения, что позволяет увеличивать мощность изделия. Благодаря этим исследованиям появляется линейка сверхмощных светодиодных светильников. Модернизируется устройство и конструкция элементов крепления светильника, что существенно повысит его мобильность. Это особенно актуально для стеллажных и систем вертикального земледелия. Часть патентов отображает варианты компоновки диодов в светильнике, что позволяет получить более равномерный световой поток.
Вопросу частоты излучения светодиодов и их соотношения в светильнике уделено меньше внимания. Это направление раскрыто формально. Приводятся интервалы длины волн, которые лежат в пределах 400.480 и 600.800 нм,
причем мощность и соотношение светодиодов не указаны. Рассматривается применение красно-зелено-синих светодиодов совместно с ультрафиолетовыми и белыми. Монохроматические светильники практически не представлены.
Реализуются результаты исследований по улучшению интерфейса для интеграции физиологического ответа растений на освещение, обработке цифровых данных с помощью 1оТ-технологии, а также управлению системой с помощью мобильных вычислительных устройств. Технология интернета вещей позволяет удаленно регулировать и контролировать состояние микроклимата теплиц и растений, что повышает эффективность выращивания.
Результаты анализа патентов свидетельствуют о бурном развитии техники для светодиодного освещения растений. К этому направлению приковано внимание ведущих мировых и отечественных фирм, занимающихся изготовлением осветительного оборудования.
Таким образом, существенным сдерживающим фактором для замены натриевых светильников на светодиодные служит все еще довольно высокая стоимость последних. Однако значительный интерес и большое количество исследований со стороны ведущих фирм производителей осветительного оборудования позволяют надеяться на прорыв в этом направлении в ближайшие годы. «Светодиодная революция» уже произошла в сфере уличного, офисного и домашнего освещения. На сегодняшний день применение в теплицах светильников, основанных на светодиодах, лежит в плоскости гибридного освещения совместно с традиционными натриевыми лампами высокого давления. Их самостоятельное использование наблюдали только в многоярусных системах выращивания.
Использование светодиодов для выращивания растений позволяет максимально тонко регулировать их жизнедеятельность. Благодаря возможности управления физиологическими процессами может получить развитие такое направление, как выращивание растений с повышенным содержанием биологически активных веществ. Регу-ляторное воздействие различных спектральных композиций светодиодного излучения позволяет стимулировать накопление в растениях вторичных метаболитов. К ним относятся витамины, растительные пигменты, алкалоиды, сердечные гликозиды и др. Массовое применение светодиодного освещения позволит повысить эффективность производства и выйти тепличной отрасли на новый качественный уровень.
Литература
1. Итоги-2022: овощи защищенного грунта // Агровестник. URL: https://agrovesti.net/
lib/industries/vegetables/itogi-2022-ovoshchi-zashchishchennogo-grunta.html (дата обращения: 20.09.2023).
2. Семенова А. Д. Россия занимает первое место в мире по теплицам 5-го поколения. URL: https://newsland.com/ post/7514958-rossiia-zanimaet-pervoe-mesto-v-mire-po-teplitsam-5-go-pokoleniia (дата обращения: 20.09.2023).
3. Сафроновская Г. Тепличная отрасль России-2023. Кооперация и общение соратников. URL: https://glavagronom.ru/articles/ teplichnaya-otrasl-rossii-2023-kooperaciya-i-obshchenie-soratnikov/ (дата обращения: 20.09.2023).
4. Ситников А. В. Основные итоги и перспективы развития защищенного грунта // Теплицы России. 2021. № 1. С. 9-13.
5. Светодиодная революция и новые возможности повышения эффективности светокультуры растений / Г. В. Боос, Л. Б. Прикупец, В. И. Трухачёв и др. // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2022. № 5. С. 36-41.
6. Прикупец Л. Б. Светодиодные облучатели и перспективы их применения в теплицах // Теплицы России. 2010. № 2. С. 52-55.
7. Миллер В., Рукавишников А. С. Требования к спектру ламп ФАР для светокультуры // Гавриш. 2015. № 4. С. 30-32.
8. Шибаева Т. Г., Мамаев А. В., Титов А. Ф. Возможные физиологические механизмы фотоповреждения листьев растений в условиях круглосуточного освещения // Физиология растений. 2023. Т. 70. № 2. С. 148-159.
9. Олонина С. И., Курьянова, И. В. Влияние светодиодных светильников на продуктивность огурца в защищенном грунте // Экономика сельского хозяйства России. 2019. № 8. С. 56-60.
10. Медведев, М.Г, Мамадалиев Ф. М. Фитобиология. Влияние света на рост и развитие растений // Гавриш. 2019. № 4. С. 42-51.
11. Развитие растений томатов под светом различного спектрального состава / О. В. Наконечная, А. С. Холин, Е. П. Субботин и др. // Физиология растений. 2022. Т. 69. № 5. С. 472-479.
12. Фотоморфогенез и продукционный процесс разных онтотипов земляники садовой (Fragaria х ananassa Duch.) в условиях светокультуры на основе узкополосных светодиодов / М. Н. Яковцева, Г. Ф. Говорова, И. А. Буланова и др. // Известия ТСХА. 2016. № 4. С. 69-95.
13. Effekt of LED lighting environments on lettuce in PFAL systems / I. Boros, G. Székely, L. Balázs, et al. // Scientia Horticulturae. 2023. Vol. 321(644). P. 112351.
14. О влиянии различных источников света на фотосинтетические параметры продукционного процесса у Cucumis sativus L. (гибрид Тристан f1) в условиях аэропонного фитотрона / Л. Ю. Мартиросян, А. А. Кособрюхов, В. В. Мартиросян и др. // Сельскохозяйственная биология. 2021. Т 56. № 5. С. 934-947.
15. Фотонная регуляция биосинтеза вторичных метаболитов в салате Eruca sativa / Ю. Н. Кульчин, В. П. Булгаков, Е. П. Субботин и др. // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2021. № 4(218). С. 87-98.
16. Matysiak B., Kowalski А. White, blue and red LED lighting, morphology and accumulation of flavonoid compounds in leafy greens // Zemdirbyste-Agriculture. 2019. Vol. 106. P. 281 -286. doi: 10.13080/z-a.2019.106.036.
17. Тертышная Ю. В., Левина Н. С. Влияние спектрального состава света на развитие сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 5. С. 24-29.
18. Avgoustaki D., Xydis G. Energy cost reduction by shifting electricity demand in indoor vertical farm with artificiflligthting // Biosystem Engineering. 2021. Vol. 211. P 219-229.
19. Рузикулова, Ф., Мовсисян, А. Повышение производительности за счет увеличения светопропускания теплиц // Гавриш. 2020. № 6. С. 48-49.
20. Хохрин С. Первые во всем мире! // Гавриш. 2020. № 6. С. 59-61.
21. Леман В. М. Культура растений при электрическом свете. М.: Колос, 1971. 320 с.
22. Наконечнаяa О. В., Грищенко О. В., Хроленко Ю. А. Влияние светодиодного освещения на морфогенез, содержание аскорбиновой кислоты, Р, К, Са в растениях Eruca sativa // Физиология растений. 2021. Т. 68. № 2. С. 194-205.
23. Яковцева М. Н., Говорова Г Ф., Тараканов И. Г. Фотоморфогенетическая регуляция роста, развития и продукционного процесса растений земляники садовой (Fragaria x ananassa L.) в условиях светокультуры // Известия ТСХА. 2015. № 3. С. 25-35.
24. Князева И. В. Искусственное освещение для получения функциональных продуктов питания // Вестник КрасГА У. 2020. № 12(165). С. 25-31.
25. Продуктивность базилика сладкого (Ocimum basilicum L.) при выращивании в оранжереях с использованием светодиодного освещения / В. В. Кондратьева, Т. В. Воронкова, М. В. Семенова и др. // Вестник КрасГАУ. 2022. № 9(186). С. 3-10.
26. Зотов В. С., Болычевцева Ю. В., Хапчаева С. А. Влияние спектрального состава освещения на выход биомассы, флуоресценцию хлорофилла фотосистемы 2 и общее содержание эфирных масел у Ocimum basilicum // Прикладная биохимия и микробиология. 2020. № 56. С. 283-291.
27. Иваницких А. С., Тараканов И. Г. Действие спектрального состава света на накопление эфирных масел растениями базилика в условиях светокультуры // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2022. Т. 25. № 11. С. 3-9.
28. Иваницких А. С., Тараканов И. Г. Содержание эфирных масел в растениях шалфея лекарственного в зависимости от спектрального состава света в условиях светокультуры // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023. Т. 26. № 6. С. 23-30.
29. Влияние спектрального состава света на морфофизиологические показатели микроклонов малины и ежевики in vitro / Е. А. Калашникова, Л. А. Гудь, А. А. Анисимов и др. // Известия ТСХА. 2020. № 2. С. 54-63.
30. Исследование влияния спектрального состава освещения на картофель in vitro сортов Невский, Каменский, Удача / Т Н. Лисина, О. В. Бурдышева, Е. С. Шолгин и др.
// Пермский аграрный вестник. 2023. № 2(42).
C. 34-42.
31. Тооминг Х. Г. Солнечная радиация и формирование урожая. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1977. 200 с.
32. Закурин А. О., ЩенниковаА. В., Ками-онская А. М. Светокультура растениеводства защищенного грунта: фотосинтез, фотоморфогенез и перспективы применения светодиодов // Физиология растений. 2020. T 67. № 3. С. 246-258.
33. Берланд Т, Рочева В. УФ-светодиоды в сельском хозяйстве // Полупроводниковая светотехника. 2018. № 4(54). С. 48-53.
LED-based lighting in the modern greenhouse industry
D. Ju. Karakajtis, T. N. Lisina
Perm Federal Research Center, Ural branch, Russian Academy of Sciences, ul. Lenina, 13 A, Perm', 614990, Russian Federation
Abstract. The systematic increase in the production capacity of the greenhouse industry in Russia indicates the demand for products grown in protected soil. Lighting has a great influence on the economics of greenhouse farming and the quality of products produced. The study aimed to study and generalise the experience of using LED-based lamps in greenhouses, their impact on the quality and yield of crops to assess the possibility of their mass use in the Russian Federation. In modern conditions, the greenhouse industry mainly uses the technology ofyear-round cultivation using photoculture. LED irradiation sources have advantages over traditional sodium lamps due to the ability to manipulate the spectral composition and lighting power as a means of controlling plant growth parameters, the processes of synthesis of secondary metabolites in plants that affect the quality of fruits and the economic value of greenhouse products, as well as higher energy efficiency. Today, LED-based lamps are used mainly in conjunction with traditional high-pressure sodium lamps. Their independent use is available only in multi-tiered growing systems. The spread of LED lighting sources has led to the transformation of basic ideas about the possibility of artificial lighting for photoculture in industrial greenhouses. By optimizing lighting conditions, it is possible to achieve an increase in harvest by up to 20 % by weight of products, extend the growing season of plants, and change the biochemical composition of fruits and vegetative organs. A significant limiting factor for replacing sodium lamps with LED lamps is their relatively high cost. A large amount of research on the part of leading lighting equipment manufacturing companies and active patent activity in the development of LED-based lighting devices in many countries allows us to hope for a breakthrough in this direction in the near future. з
Key words: LED-based lighting; phyto- ® lights; greenhouse lights; hybrid plant light- | ing; LED revolution е
Author Details: D. Ju. Karakajtis, junior re- Ю search fellow (e-mail: [email protected]); T. N. Li- и sina, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow. о
For citation: Karakajtis DJu, Lisina TN. Z [LED-based lighting in the modern greenhouse ^ industry: a review of domestic and foreign lit- g erature]Zemledelie. 2023;(8):44-47. Russian. g doi: 10.24412/0044-3913-2023-8-44-47. Щ U
