В Голландии учатся выращивать огурцы при Full-LED

Сделан еще один шаг вперед.

Peter Visser, Groenten en Fruit 10/2021

Перевод мой.

В Голландии в энергоэффективной Теплице Зимнего Света, расположенной в Бляйсвике, учатся выращивать огурец на высокой шпалере под светодиодным освещением. В этом году результаты лучше, чем в предыдущем сезоне, но все еще есть, над чем работать дальше.  В том числе, над предотвращением неожиданных реакций растений.

Теплица Зимнего света расположена в исследовательском центре Вагенингского университета в Бляйсвике. Благодаря особенностям конструкции и специально подобранному остеклению в нее проникает на 10% больше света, чем в стандартных современных теплицах. В прошлом сезоне в ней был проведен эксперимент по выращиванию  огурца на высокой шпалере. Этом опыт проводился в рамках программы «Теплица как источник энергии». В этом году он был повторен в тех же условиях – 200 мкмоль/м2/сек светодиодного освещения со спектром 5% синего, 9% зеленого, 75% красного и 11% дальнего красного света.

В сезоне 2019/2020 исследователи столкнулись с некоторым количеством необъяснимых реакций растений на условия выращивания. В конце октября растениям стало трудно. У части из них появились «плоские верхушки», которые впоследствии плохо росли, морщинистые листья, чрезмерный рост боковых побегов, чрезмерная закладка плодов в узлах с последующей аборцией. По словам исследователя  Франка Кемпкеса, в последнем сезоне были предприняты некоторые изменения. В некоторых случаях результаты были замечательными. В целом, в этом сезоне выращивание прошло лучше, чем в прошлом году. Были достигнуты более высокий урожай и более высокая эффективность фотосинтеза (в граммах свежего продукта на один моль естественного света вместе со светодиодным освещением). Что, однако не означает, что удалось решить все проблемы. Все еще наблюдалось некоторое количество неправильно развивающихся растений. В этот раз проблема возникла позже, чем год назад,  в конце ноября - начале декабря. По словам исследователя Моники Байлаард, растения можно было разделить на три группы. Большая часть росла нормально. Вторая – 30…32% растений – плодоносила хуже, но продолжала рости и закладывать плоды. Около 12% растений развивались неправильно (ненормально) и в какой-то определенный момент остановились в росте, и сбросила завязи. Здесь наблюдалась «проблема» - растения собирались группами, поскольку остающие в росте вытеснялись, заменялись нормально растущими. Но не до такой степени, чтобы это можно было связать с определенным блоком субстрата. В конце оборота, на старых растениях всегда наблюдается какое-то количество отстающих в росте, но 12% это слишком много. Хотя практических данных, в том числе о «серой зоне» недостаточно.

Через некоторое время проблемные растения прекратили рост и высохли. Длина междоузлий сократилась. Также у некоторых растений наблюдался буйный рост, иногда с образованием листика на конце плода. Попадались узлы с шестью завязавшимися плодами. Рост замедлился, остановилось образование листьев. По словам Кемкенса, если растения в самой проблемной третьей группе становились настолько плохими, их приходилось удалять. Попытки отрастить новую верхушку из пасынка не удавались.

Возможные причины таких реакций растений

Ученые и сейчас не могут с уверенностью назвать причины таких реакций растений. Однако у них есть ряд предположений. На основе результатов предыдущего оборота было предположено, что нежелательное влияние оказало «плоское» управление дефицитом влажности воздуха, потому что, благодаря осушению воздуха наружным воздухом, выращивание в теплице Зимнего Света можно проводить в достаточно закрытых условиях. Поэтому по запросу группы сопровождающих опыты производителей-практиков управление микроклиматом с помощью приточно-вытяжных установок (рекуператоров) было значительно скорректировано. В ночное время дефицит водяных паров поддерживали на уровне 2,5, а в послеполуденные часы доводили до 6. Хотя это и сухо, если следовать принципам Выращивания по-новому.

Другим предположением было то, что при отсутствии теплового излучения натриевых ламп в теплице с одними лишь светодиодными светильниками верхушки растений недостаточно испаряют воду, что может вызывать недостаточное поступление элементов питания в верхушки. По словам Кемпкеса, было сделано несколько анализов листьев, но они не показали дефицита каких-либо элементов.

Чтобы точнее оценить эффективность испарения верхушкой, в нескольких рядах шланги-воздуховоды были подняты из-под лотка вверх, над верхушками растений. Предполагалось, что поток относительно сухого воздуха из воздуховодов будет стимулировать транспирацию. Однако этого не произошло. Неправильно развивающиеся растения наблюдались и там, где воздуховоды были под лотками, и там, где они были над верхушками растений. То же относится и к сравнению двух плотностей стояния растений 2,80 и 2,33 стебля/м2. Всегда легко списать все проблемы на спектр светодиодных светильников. «Однако на практике вы не встретите таких отклонений, как в опытной теплице. Иногда можно увидеть нетипичные растения и под натриевыми лампами, хотя и в меньшей степени.»

Как возможную причину отклонений в развитии, рассматривали и качество воздуха. Однако, по словам Кемпкеса, это предположение не подтвердилось. Для осушения воздуха теплицы использовался наружный воздух, но ни одно из хозяйств по соседству не сталкивалось с подобными явлениями.

Сделаны шаги вперед

Несмотря на все проблемы, этот оборот оказался успешнее предыдущего. Удалось повысить на 10% эффективность использования света по сравнению с сезоном 2019/2020. Тогда была достигнута эффективность использования света 19,6 г/моль, а в последнем сезоне – 21,6 г/моль. По словам исследователей, это значительное достижение.

Исследователи остались довольны полученным урожаем. «Здесь существует возможность значительно повысить урожайность, если удастся избежать появления проблемных растений». В целом было получено 173 плода с растения при густоте стояния 2,33 ст./м2 и 184 плода при густоте 2,8 ст./м2 (под поднятыми вверх воздуховодами 187плодов с растения). В прошлом сезоне было собрано 175 плодов с растения, но оборот длился на 8 дней дольше, и естественная освещенность в сентябре была выше. Гибрид HiPower был высажен в теплицу 1-го октября 2020 г, а в 2019 г это было сделано 17-го сентября.

Средняя масса плода при низкой и высокой плотности стояния растений была соответственно 400 г и 380 г. В декабре 2020 г средняя масса снизилась до критических 320 г и 330 г, проблема, с которой все чаще сталкиваются и в коммерческих теплицах.

Выращивание было закончено 1-го апреля 2021 г. при среднем расходе газа 14 м3/м2 на обогрев теплиц. Расход чистого дозированного СО2 составил 8,9 кг [/m2]. Кроме того, на освещение было израсходовано 219 кВт*ч при суммарной продолжительности досвечивания 2981 ч. В начале выращивания лампы светили 20 ч в сутки, но в декабре световой период был сокращен до 18 ч. При этом половина ламп включалась и выключалась на полчаса позже другой. Таким образом исследователи старались имитировать восход и заход солнца.

Длина растений достигла 13,0 м и 13,3 м соответственно при низкой и высокой густоте стояния, но при этом не было разницы в количестве образовавшихся листьев. В рядах, где воздуховоды были подняты над верхушками, длина растений была немного больше - 13,7 м и количество листьев тоже немного больше. Возможно, это произошло за счет несколько более высокой температуры воздуха, поступавшего на верхушку их воздуховодов. Исходя из предпосылки стимулировать транспирацию за счет большего дефицита влажности воздуха и повышенной температуры, расход воды на полив также был увеличен до 387 л/м2. В предыдущем сезоне расход воды был 314 л/м2.

В целом за весь оборот средний дефицит влажности воздуха составил 4,1, в предыдущем сезоне он был 3,2. По словам Кемпкеса, в целом выращивание было более сухим, с большими вариациями в течение суток. Это стимулировало транспирацию.  Однако эксперты расходятся во мнении, всегда ли это необходимо.

Планирование выращивания

В конце ноября растения были очень генеративны. Растения были настолько тонкими и слабыми, что исследователи даже боялись, что они не смогут полностью использовать доступный свет. Однако к Рождеству ситуация кардинально переменилась. На растениях появилось очень много листьев и их пришлось удалять дополнительно. Резкий переход от генеративного к вегетатативному состоянию наблюдался в этом сезоне и в коммерческих светокультурных хозяйствах по соседству. Возможно, это было связано с более теплым выращиванием, особенно после Рождества. С учетом большего количества доступного света исследователи поддерживали высокую среднесуточную температуру, более высокую, чем принято на практике. К середине февраля растения приняли такой вид, какой был желателен исследователям. Повысилась средняя масса плода, и стало легче поддерживать в балансе индекс листовой поверхности.

В период, когда количество естественного света  быстро сокращалось, увеличилась продолжительность налива плодов. При той же среднесуточной температуре листья образовывались с прежней скоростью. Все вместе привело к увеличению нагрузки растений. Однако в темный период образовывалось меньше ассимилятов, которые надо было распределять в большее количество плодов.

Возможно, в то время следовало в большей степени нормировать урожай. Это следует учесть в последующих оборотах – нагрузку растений следует в большей степени согласовывать с ожидаемой освещенностью, чем это делалось до сих пор. Необходимо выяснить, сколько молей света необходимо для производства 1 г для получения желаемой массы плода  в каждой фазе выращивания. Дело в том, что фазы отличаются. В начальный период плод вырастает за 16  дней, но затем этот срок увеличивается до 20 дней. Особенного внимания требует выращивание в ноябре, его требуется тщательнее планировать. Нормирование плодов следует проводить в соответствии с освещенностью вместо того, чтобы удалять завязи через лист (в каждой второй пазухе).