Светлинният спектър и влиянието му върху растежа на растенията: на открито, в оранжерия или на закрито

Отглеждането на растения може да има много форми – от традиционно отглеждане на открито, през оранжерии, до отглеждане на закрито под изкуствено осветление. Всеки от тези методи предлага уникални предимства, но има и някои недостатъци. В днешната статия ще разгледаме разликите в светлинния спектър при отглеждане на открито, в оранжерия и на закрито под LED осветителни тела за отглеждане.

Растенията възприемат светлината с помощта на фотосензори, които наричаме фоторецептори. Повечето от тях имат за задача да улавят светлинните фотони и да ги преобразуват в енергия в процеса на фотосинтеза. Растенията обаче разполагат и със специализирани фоторецептори, които функционират по различен начин от останалите, не винаги участват във фотосинтезата, а някои от тях дори улавят светлина извън видимия светлинен спектър. Тези фоторецептори са важни за растенията, тъй като влияят върху циркадните процеси, сигналите за развитие, генната регулация и много други.

Различни цветове на светлината

За да разберем светлинния спектър, е важно да осъзнаем, че светлината е електромагнитно излъчване, което едновременно може да бъде характеризирано като частица (фотон) и вълна. Отделните видове електромагнитно излъчване се разделят според дължината на вълната и съответната честота. Понятието „спектър“ първоначално се е отнасяло до цветния спектър, видим за човешкото око (цветовете на дъгата), но с течение на времето са били открити и други видове излъчване, които хората не възприемат със зрението си.

Видима светлина: Видимата част от светлинния спектър с дължини на вълните от 400 до 800 нм. Отделните цветове в светлинния спектър наричаме спектрални цветове (червен, оранжев, жълт, зелен, циан, син, виолетов).

Фотосинтетично активна радиация: PAR (photosynthetic active radiation) се припокрива с видимата светлина и обозначава диапазона от дължини на светлинните вълни (от 400 до 700 нм), които растенията използват за фотосинтеза. Повечето LED осветителни тела за отглеждане включват само фотосинтетично активни дължини на вълните.

UV: Ултравиолетовото излъчване (от 400 до 10 нм) е опасно за хората и растенията, уврежда ДНК и може да причини раково образуване. По-голямата част от UV излъчването се улавя от земната атмосфера, но малко количество достига до повърхността.

Инфрачервено излъчване: Инфрачервеното излъчване има дължина на вълната между 760 нм и 1 нм и допълнително се разделя на близко ИЧ (near-IR), средно ИЧ (mid-IR) и далечно ИЧ (far-IR).

Рентгенови лъчи: Рентгеновото излъчване с дължини на вълните от 10 до 0,1 нм се използва на практика благодарение на способността си да прониква през различни материали (рентгенография, CT). То няма значение за отглеждането на растения.

Гама излъчване: Радиоактивно излъчване, което възниква при ядрени процеси. То няма значение за отглеждането на растения.

Отглеждане на открито: всички цветове на светлината

Вероятно никого няма да изненада твърдението, че естествената слънчева светлина е най-комплексна и покрива възможно най-широкия спектър. Върху растенията, отглеждани на открито, попада не само видимата част от светлинния спектър, включително фотосинтетично активната радиация, но и инфрачервено, UV и други видове излъчване. Макар влиянието на изключително кратките или изключително дългите дължини на светлинните вълни върху растенията да не е добре документирано, някои от невидимите дължини на вълните, като UV и далечночервеното излъчване, могат да бъдат от ключово значение за растенията, въпреки че не влияят върху фотосинтезата.

Оранжерии: липса на UV излъчване

Оранжериите могат да бъдат изработени от различни видове стъкло или дори от пластмаси, които могат да имат различно влияние върху светлината, преминаваща през материала. Като цяло обаче стъклото пропуска по-голямата част от светлинния спектър, но естествено блокира значителна част от UV излъчването и излъчването с по-къси дължини на вълните. В този смисъл оранжериите могат да се считат за полупропускливи, а липсата на UV светлина може да повлияе на растенията, например върху производството на терпени или активни вещества.

Известно е, че при някои растения UV излъчването стимулира производството на вторични метаболити. Съществуват теории, че такива растения произвеждат повече от тези вещества, тъй като те действат като естествена защита срещу разрушителното въздействие на UV лъчите върху ДНК. Освен това е открит необичаен фоторецептор UVR8, който се активира директно от UV-B излъчването и възприема светлина с дължина от 280 до 320 нм. Този фоторецептор се състои от две молекули UVR8, които след облъчване с UV-B се разделят и се превръщат в мономери. Това променя функцията му и води до промени, включително повишаване на устойчивостта към стрес, промени във функционирането на гените и влияние върху развитието на растението.

Липсата на UV излъчване не застрашава живота на растенията, но може значително да повлияе на начина, по който те се справят със стреса и преминават през отделните етапи от жизнения си цикъл. Поради тези причини някои производители използват в оранжериите и при отглеждане на закрито специални осветителни тела за отглеждане, които обогатяват светлинния спектър с UV-A и UV-B излъчване.

Отглеждане на закрито: PAR според нуждите на растенията

Повечето съвременни LED осветителни тела за отглеждане излъчват стандартизиран светлинен спектър с дължини на вълните, съответстващи на PAR (от 400 до 700 нм). Този спектрален диапазон е напълно достатъчен, за да се развиват растенията добре под изкуствено осветление, и при определени обстоятелства те могат да растат по-бързо, отколкото на открито или в оранжерия. От друга страна, спектърът на LED осветителните тела за отглеждане е обеднен не само откъм UV, но и откъм инфрачервена светлина.

Количеството инфрачервена светлина, достигащо до растенията, отглеждани на открито или в оранжерия, се променя през деня и годината в зависимост от движението на слънцето по небето, тъй като се променя ъгълът, под който светлината преминава през атмосферата. Растенията използват този факт при регулирането на циркадните си ритми и благодарение на специализирани фоторецептори, наречени фитохроми, могат да разпознаят например кога е време да започнат да цъфтят. Поради това при отглеждане на закрито под изкуствено осветление растенията могат да започнат да цъфтят малко по-бавно (при превключване на режим 12/12), отколкото биха го направили на открито. Както при UV излъчването, така и инфрачервеният спектър може да бъде допълнен в помещението за отглеждане или оранжерията чрез допълнително осветление с инфрачервен спектър.

Прочетете също: Отглеждане на закрито: как да преминете към цъфтеж