doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.124rus
УДК 635.713:581.132:581.174.1:535-1/-3
ФОТОСИНТЕЗ И ПРОДУКТИВНОСТЬ У РАСТЕНИЙ
БАЗИЛИКА (Ocimum basilicum L.) ПРИ ОБЛУЧЕНИИ
РАЗЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА
М.Н. ПОЛЯКОВА1, Ю.Ц. МАРТИРОСЯН1, Т.А ДИЛОВАРОВА1,
А.А. КОСОБРЮХОВ1,2
Повышение эффективности выращивания растений в светокультуре во многом связано с внедрением прогрессивных технологий, в том числе предусматривающих оптимизацию светового режима. Применение современных источников света — светодиодных облучателей (СД) или индукционных ламп позволяет резко сократить энергозатраты на выращивание растений за счет высокой светоотдачи, длительного рабочего ресурса и возможности регулировать спектр облучения. Мы провели сравнительное изучение ростовых процессов и активности фотосинтетического аппарата у растений базилика (Ocimum basilicum L.) сорта Арарат при использовании светодиодного облучателя и индукционной лампы с энергетической мощностью соответственно 64 и 150 Вт. Интенсивность света под СД белого света составляла 80-85 мкмоль фотонов·м-2·с-1, при облучении индукционной лампой — 240-260 мкмоль фотонов·м-2·с-1. Исследовали CO2 газообмен, содержание пигментов и ростовые процессы у растений, выращиваемых в условиях гидропоники. Скорость фотосинтеза под индукционной лампой была более чем в 2 раза выше по сравнению с СД (соответственно 2,6±0,4 и 1,2±0,3 мкмоль CO2·м-2·с-1), хотя наблюдалось некоторое снижение содержания суммы хлорофиллов а + b (0,71±0,01 по сравнению с 0,83±0,03 мг/г сухой массы при СД облучении). Более чем 2-кратное увеличение скорости фотосинтеза не реализовалось в таком же повышении накопления биомассы растениями, что может быть связано с различным световым насыщением ростовых процессов и фотосинтеза. Эффективность накопления биомассы в расчете на 1 Вт энергетической мощности за 40 сут при облучении СД была в 1,7 раза выше, чем при облучении индукционной лампой. Достоверных различий в фотосинтетической эффективности не обнаружено. При повышенной концентрации CO2 в воздухе скорости фотосинтеза были сопоставимы за счет более высоких значений квантового выхода фотосинтеза, активности рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы и эффективности карбоксилирования у СД растений. Таким образом, исследование структурно-функциональных показателей фотосинтетического аппарата и ростовых процессов показало сложный характер изменения части из них при длительном воздействии света различной интенсивности и спектрального состава.
Ключевые слова: базилик, фотосинтез, рост, светодиодные облучатели, индукционные лампы.
PHOTOSYNTHESIS AND PRODUCTIVITY OF BASIL PLANTS (Ocimum
basilicum L.) UNDER DIFFERENT IRRADIATION
M.N. Polyakova1, Yu.Ts. Martirosyan1, T.A. Dilovarova1, A.A. Kosobryukhov1,2
Improving the efficiency of growing plants in phytotrons is largely linked to the introduction of advanced technologies, providing the optimization of the light conditions. The use of modern light sources such as light emitting diodes (LEDs) or induction lamps can reduce the energy consumption for growing plants due to the high light output, long work and control of the spectrum of irradiation. Comparative studies of growth processes and activity of the photosynthetic apparatus of plants of Basil (Ocimum basilicum L.) variety Ararat, when using LEDs and induction lamps with an energy capacity of 64 and 150 W, respectively were done. The light intensity was 80-85 µmol photons·m-2·s-1 under LEDs white light and 240-260 µmol photons·m-2·s-1 under induction lamps. CO2 gas exchange, the content of pigments and growth processes in plants grown in hydroponic conditions were estimated. The rate of photosynthesis under induction lamp was more than 2 times higher than under LEDs (2.6±0.4 and 1.2±0.3 µmol CO2·m-2·s-1, respectively), although there was a slight decrease in the content of the chlorophylls (a + b) to 0.71±0.01 mg/g dry weigh compared to 0.83±0.03 for LEDs. More than twofold increase in the rate of photosynthesis did not result in the same increase in the accumulation of plant biomass that may be connected with different light saturation of growth processes and photosynthesis. The efficiency of biomass accumulation per 1 W of energy power for a period of 40 days under LEDs was 1.7 times higher than under the irradiation of induction lamp. Significant difference in photosynthetic efficiency was not detected. At elevated concentrations of CO2 the rates of photosynthesis were comparable as a result of higher values of the quantum yield of photosynthesis, activity ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RUBISCO) and the efficiency of carboxylation in LEDs plants. The investigation of structural and functional parameters of the photosynthetic apparatus and growth processes under the action of different light intensity showed the complex nature of the changes of some processes during long-term exposure to light of different intensity and spectral composition.
Keywords: basil, photosynthesis, LED.
1ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
