Практика досвечивания рассады

Физики возникновение света связывают с Большим взрывом, который создал Вселенную. Возникли звезды, излучающие электромагнитные волны. Одна из таких звезд — наше Солнце. Видимую часть электромагнитного излучения называют светом. Благодаря свету Солнца возникла жизнь. Однако она оказалась довольно избирательна к свету. Из всех световых волн, излучаемых Солнцем, жизнь использует только 36% для своих целей. А именно спектр с длиной световой волны от 400 до 700 нм. 

Такой свет и назвали ФАР (фотосинтетически активная радиация). 

Этот участок спектра более или менее соответствует области видимого излучения (рис. 1).

Растения, потребляя энергию солнечного света, углекислый газ и воду, производят простые сахара.

Этот квантовый процесс известен как фотосинтез. Сахара используются в качестве строительных блоков и в других синтетических процессах, которые позволяют растительному организму развиваться (рис. 2).

Фотосинтез преобразует солнечную энергию с помощью пигментов в энергию химических связей. 

Самый многочисленный пигмент хлорофилл наиболее эффективно поглощает красный и синий свет. При стрессовых условиях и нехватке света растения подключают вспомогательные пигменты, такие как каротиноиды и ксантофиллы, которые поглощают некоторое количество зеленого и синего цвета и передают энергию в реакционный центр фотосинтеза. Большая часть зеленого цвета отражается и придает листьям их характерный цвет (рис. 3).

Микроклимат в теплице

Тепличное производство ставит перед собой целью максимально эффективно использовать фотосинтез для получения продукции. Для этого нужны идеальные условия, которые называются микроклиматом. 

В промышленных теплицах эта задача выполняется, и довольно успешно. Тут на помощь приходят искусственные субстраты из минеральной ваты, высокие шпалеры с огромным воздушным пространством, оптимальный температурный режим, надежная биозащита, сбалансированные питательные растворы и светокультура. При идеальных условиях все сельскохозяйственные культуры дают максимально возможный урожай. Казалось бы, куда проще: создавай в тепличном производстве идеальные условия внешней для растений среды, и будет тебе счастье. Но не так все просто. 

Микроклимат в теплице дело нужное, но очень и очень затратное. Фермерам не всегда по карману. 

Поэтому в фермерских теплицах используют преимущества естественного солнечного излучения, но при этом получают и все проблемы, связанные с неблагоприятными факторами внешней среды. Например, при морозной погоде теплица отапливается в аварийном режиме, чтобы растения не погибли, какой уж там микроклимат. И опять возвращаемся к золотой середине между затратами и экономической эффективностью. Если фермер не в состоянии создать оптимальные условия для растений на весь цикл производства, можно выделить ограниченный период, когда все условия возможно выполнить с максимальной пользой и экономической отдачей. В истории каждого растения есть такой важный период — это время детства и юношества, так называемый ювенильный период, или период рассады.

Микроклимат в рассаднике

Забег рассады, или возраст рассады, — время, которое растение пребывает в рассаднике до формирования генеративных органов и высадки на постоянное место. Это часть вегетационного периода растений, когда за счет их малого роста и компактности размещения в пространстве можно с минимальными затратами создать оптимальные условия. Правильно выполненный забег рассады сокращает время от всходов до плодоношения и продлевает общий период плодосбора, увеличивая итоговую урожайность. Выращенные в микроклимате растения быстро укореняются, закладывают большее количество цветков и хорошо выдерживают продолжительное время непогоды, когда пасмурные дни складываются в недели.

Принцип целостности

Важно понимать, что микроклимат в рассаднике — это целостное понятие. Все факторы внешней среды равнозначны, и один не может быть заменен другим. Более того, никакой избыток одного фактора не может компенсировать недостаток другого. Например, недостаток освещенности не может компенсировать более высокая температура, и наоборот. Очень хорошо целостность факторов жизни растений символизирует так называемая бочка Добенека, или закон минимума Либиха. Каждый фактор жизни растений представлен доской в бочке.

Бочка будет обладать максимальной емкостью, если все равноценные факторы будут одинаковы. Нехватка одного приводит к ограничению урожая. Обычно рассада высевается в осенне-зимний и зимне-весенний период, когда основной лимитирующий фактор — свет (рис. 4).

Подражание природе

В зависимости от биологических особенностей овощной культуры предъявляются различные требования к условиям внешней среды. 

Огурец, например, лучше растет и развивается в условиях, приближенных к влажным субтропикам, то есть для роста и развития требует высоких температур, влажного воздуха и короткого дня. Томату будет лучше в условиях сухих субтропиков, то есть при высоких температурах днем и пониженной ночью, хорошей освещенности, укороченном дне и относительно низкой влажности воздуха. Задача овощевода состоит в том, чтобы знать идеальные условия произрастания целевой культуры и скопировать эти условия в рассадном периоде.

Рассадный период растений можно представить как накопление сигналов из внешней среды и постепенный переход из одной фенофазы в другую. Накапливаются температура, излучение, элементы питания и вода.

Отсюда формируются органы растений и происходят возрастные изменения. Перед переходом в следующую фенофазу растение набирает силу и достигает некой критической точки, после чего реализуются вложенные в него биологические программы. На основании знаний об оптимальных условиях сформировались различные режимы контроля: температурный, питания, досвечивания.

Ошибки рассадного периода по аналогии можно сравнить с потерей важных фигур в начале шахматной партии, которую после этого очень трудно выиграть (рис. 5). Поэтому ради успеха необходимо уделять особое внимание досвечиванию рассады. Остановимся на этом чуть подробнее.

Искусственный свет в теплице

Большинство тепличных растений в зависимости от физиологических особенностей растут и плодоносят при освещенности 8-12 тыс. люкс/м². В основе режима искусственного облучения светом лежит фотопериодизм. Это реакция растений на продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток. Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. В естественных условиях такая адаптация растений к условиям существования позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Искусственное облучение позволяет контролировать эти процессы круглогодично. Обнаружена прямая зависимость длительности освещенности и концентрации хлорофилла в листьях. Чем дольше световой день, тем более эффективно работает фотосинтез.

Досвечивание рассады начинается сразу после получения всходов целевой культуры. 

Овощные растения предъявляют различные требования к температурам. Семена огурца и томата начинают прорастать при температуре 13-14 °С, наиболее энергично они прорастают при температуре 25-30 °С. После появления всходов растениям нужна более низкая температура, чем во время прорастания. В первый период жизни, не имея достаточного запаса хлорофилла, растения питаются в основном веществами, отложенными в семенах. Повышенная температура в этот период усиливает ростовые процессы, в результате чего наземные органы растения вытягиваются, а корневая система развивается слабо. Вытянувшиеся растения имеют крупные клетки с тонкостенными оболочками. Они менее устойчивы к неблагоприятным факторам внешней среды, больше поражаются болезнями и повреждаются вредителями, плохо растут, поздно вступают в пору плодоношения и дают низкий урожай. Поэтому после получения всходов рекомендуется понижение температуры воздуха. Это способствует относительно более сильному росту корней, чем надземной массы.

Очень хорошо себя зарекомендовал такой способ получения всходов в фермерском производстве. 

Семена высевают в наполненные торфом кассеты. Торф желательно использовать чистый, без примеси органических и минеральных удобрений. Органическая часть неоднородно минерализуется, и растения по-разному питаются, что приводит к неоднородности рассады. Минеральные удобрения начинают усваиваться растениями, которые укоренились раньше, а это тоже приводит к неоднородности рассады. Поэтому подкормку лучше делать тогда, когда зафиксировали полные всходы на пустом чистом торфе. Заделывают семена неглубоко, для более дружного получения всходов. Кассеты накрывают или пленкой для усиления парникового эффекта и ускорения дыхания семян, или пенофолом для избегания резких перепадов температур в пасмурные дни с переменной солнечной активностью. В любом случае получаются более дружные всходы. Обычно в момент появления 50% «белых колен» семян пленку или пенофол снимают, сразу включая круглосуточное досвечивание рассады на 3 суток. Это делается для того, чтобы ограничить активный рост первых растений интенсивным облучением.

Круглосуточное освещение растений позволяет немного продлить действие высокой температуры для прорастания семян, не вызывая удлинения появившихся всходов. 

Подсемядольное колено формируется толстым, а первичный корень — более мощным.

После включения лампы воздух в рассаднике сильно высушивается. Сухой воздух затрудняет открытие створок семени при выпрямлении подсемядольного колена. Поэтому в момент включения источника света рекомендуется дополнительно увлажнять воздух, чтобы створки легко сбрасывались.

Очень хорошие результаты достигнуты при следующем режиме досвечивания кассетного периода рассады томата. После получения всходов включается круглосуточное освещение на 3 суток. 

Температура в рассаднике снижается до 18-20 °С. Потом 5 суток поддерживается 18-часовой режим. Затем 16-часовой режим в течение 5 дней. И еще 5 дней 14 часов досвечивания в сутки. За это время растение уже формирует 2-3 настоящих листа, и листья смыкаются. В этот момент происходит пикировка растений в более объемные стаканчики. Делают расстановку и при желании переходят на 12-часовой режим досвечивания вплоть до выключения ламп за 3 дня до высадки растений на постоянное место. Многочисленными опытами было доказано, что положительный эффект от досвечивания только в кассетный период был очень высоким, даже если после пикировки в стаканчики растения не досвечивали, а просто расставляли.

Кассетный период у томата составляет до 20 дней в зависимости от размера кассетной ячейки. Потом растения переносят в стаканчики большего объема и расставляют при смыкании листьев.

Особенность интервалов включения-выключения источников света

Режим эффективного досвечивания рассады — правильное время включения и выключения ламп досвечивания.

Если досвечивание прекращает работать сразу после заката, мы копируем природу в подстегивании фотосинтеза. На рассвете и на закате происходит наложение коротковолнового красного света (650 нм) и длинноволнового красного света (700 нм). Это приводит к резкому усилению фотосинтеза в растениях. При одновременном освещении как длинноволновым, так и коротковолновым красным светом эффективность фотосинтеза оказывается значительно выше, чем сумма эффективностей при освещении только коротковолновым или длинноволновым красным светом. Такое явление назвали эффектом Эмерсона, или эффектом усиления Эмерсона. Было доказано существование двух параллельных фотосистем, которые активируются рассветом и закатом, резко увеличивая энергосистему растений для прохождения стрессовых нагрузок (рис. 6).

Квантовый выход фотосинтеза — количество выделенных молекул О2 (или поглощенных молекул СО2) на 1 квант поглощенной энергии излучения.

При одновременной работе искусственного облучения и естественного солнечного освещения эффект Эмерсона работает постоянно. А во время рассвета и заката он достигает пиковых значений.

Если источник света нужно выключать сразу после заката, то включать его необходимо в соответствии с режимом досвечивания. Например, если закат завтра в 16:00, а у нас режим досвечивания 18 часов в сутки, тогда сегодня лампа включается за 18 часов до завтрашнего заката, то есть в 20:00.

Такой подход к досвечиванию в рассадном периоде учитывает биологические часы растений, максимально копируя отработанный миллионами лет эволюции механизм выживания, и снимает нагрузку на энергосеть, избегая потребления электричества в пиковое время.

Согласно закону обратных квадратов, интенсивность светового излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света. Если, например, расстояние до лампы увеличить в 2 раза, то интенсивность света, достигающего объекта, уменьшится в 4 раза. Таким образом, эффективность облучения зависит от правильно выбранного расстояния от источника света до растений.

Хорошо себя зарекомендовали натриевые лампы высокого давления. Они сочетают в себе высокую надежность и хорошую светоотдачу, которая иногда доходит до 200 лм/Вт. Также применяются современные светодиодные светильники.

Натриевые лампы высокого давления обладают очень сильным тепловым излучением. Поэтому необходимо располагать источники света не ближе 1,5 м до растений в зависимости от мощности лампы. Например, идеальное расстояние от лампы до растений при мощности лампы 400 Вт 2-2,5 м. В низких рассадниках применяются натриевые лампы на 250 Вт с расстоянием 1,5 м до растений.

При высоком расположении ламп световой поток рассеивается. Для увеличения эффективности светопотока стены рассадника покрывают светоотражающими материалами. Для этого часто применяют фольгу.

Температурный режим рассадного периода

Рост и развитие растений зависит от двух процессов — ассимиляции и диссимиляции, или синтеза органических веществ и их разрушения в процессе жизнедеятельности. До 24 °С ассимиляционные процессы растут и достигают пика. А выше 24 °С дыхание усиливается, и ассимиляционные процессы замедляются. До цветения и плодоношения оптимальная температура — 18-22 °С. Происходит активный синтез и накопление органических соединений с ростом вегетативных и генеративных органов. Для сбалансированного развития разница между ночной и дневной температурами должна быть 2-3 °С. В период плодоношения возрастает важность дыхания. С увеличением температуры выше 24 °С ускоряется налив плодов и угнетается цветение.

Питание растений в рассадном периоде

Питание и полив в рассадном периоде — вещи неразрывные. В момент посева применяется просто вода. После получения всходов используются только питательные растворы. Причем концентрация питательного раствора с увеличением размера рассады растет от 0,1% в первые 10 дней жизни до 0,3% после 20 дней жизни. Это объясняется усилением фотосинтеза под световым излучением и обильными корневыми выделениями вследствие этого. Влажность субстрата поддерживается на уровне 60-70%, чтобы не провоцировать неконтролируемый вегетативный рост. Растения «душатся» высокими концентрациями питательных растворов и пониженной влажностью субстрата тем больше, чем ближе сроки высадки рассады.

Подкормка СО2

Фотосинтез — это преобразование углекислого газа в органические вещества с помощью световой энергии. При применении досвечивания интенсивность фотосинтеза нарастает, и потребность в углекислоте нарастает пропорционально. В осенне-зимнем и зимне-весеннем периодах основной лимитирующий фактор — свет. Однако при решении задачи с искусственным освещением следующий лимитирующий фактор — углекислый газ из-за ограниченного проветривания рассадника в плохую погоду. Поэтому подкормке СО2 уделяется особое внимание.

Основной источник углекислого газа — воздух. В атмосферном воздухе его содержится в среднем 0,02-0,03%.

Этого количества достаточно для нормального протекания процесса фотосинтеза, но недостаточно для активного фотосинтеза, который проходит при облучении растений искусственным светом. При плохом проветривании содержание СО2 резко падает и медленно восстанавливается (рис. 7).

Эффективность листовой подкормки достигается не прямым попаданием элементов питания на листовой аппарат, а сигнальным действием, стимулирующим поглощение элементов питания через корень. Доказана высокая эффективность листовой обработки 0,1%-ным раствором молибденовокислого аммония. Причем эффективность в прибавке урожая была сопоставима с листовыми подкормками комплексными удобрениями. Суть в том, что молибден входит в состав нитратредуктазы, которая отвечает за азотный обмен. Подвижность азота возрастает, и листовая пластинка запрашивает больше других элементов питания, чтобы выровнять соотношение элементов питания при более подвижном азоте.

Краткий итог

На ограниченном пространстве рассадника создаются оптимальные условия для роста и развития молодых растений. 

Досвеченные растения к моменту высадки здоровы и лучше переносят стрессовые условия адаптации к новому месту. 

Такие растения ускоренно проходят фенофазы, формируют сильные стебли, развитую корневую систему и мощный листовой аппарат с повышенным содержанием хлорофилла, а также быстрее вступают в плодоношение. Научившись работать с досвечиванием и микроклиматом в рассаднике, осознав его выгоду и преимущества, фермер устремит взгляд вперед и задумается над светокультурой на своем производстве. Нужно быть оптимистами. Почему бы и нет?

---
Сергей Владимирович Шинкаренко, агроном-консультант ООО «Гибридные семена Дон»

Качественные семена для выращивания в защищенном грунте при помощи досвечивания можно купить с доставкой по России в магазине «ГавришШоп» – онлайн 24/7 !