Методика расчета комбинированного светодиодного облучателя для растений

supplementary lighting in greenhouses: experimental results with cucumber. Acta Hort. 2012; 927:723-730.

4. Johkan M, Shoji K, Goto F, Hahida S, Yoshihara T. Effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in Lactuca sativa. Environmental and Experimental Botany. 2012; 75: 128-133.

5. Brown C, Shuerger AC., Sager JC. Growth and photomorphogenesis of pepper plants under red light-emitting diodes with supplemental blue or far-red lighting. J Am Soc Hortic Sci. 1995; 120: 808-813.

6. Rakutko S.A., Brovtsin V.N., Mishanov A.P., Markova A.E., Rakutko E.N. Ocenka ehkologichnosti i ehnergoehffektivnosti predpriyatiya APK s pomoshch'yu ierarhicheskoj modeli IBEHS [Estimation of ecological compatibility and energy efficiency of the enterprise within agro-industrial complex with the help of the hierarchical model of artificial bioenergitic system]. Regional'naya ehkologiya. 2015; 6 (41): 58-66.

7. Rakutko S.A., Markova A.E., Mishanov A.P., Rakutko E.N. Energoehkologiya svetokul'tury -novoe mezhdisciplinarnoe nauchnoe napravlenie [Energy and ecological efficiency of indoor plant lighting as a new interdisciplinary research area]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 90: 1428.

8. Rakutko S.A., Rakutko E.N., Vaskin A.N. Energoehkologiya svetokul'tury kak novoe aktual'noe nauchnoe napravlenie [Energy efficiency and environmental compatibility of indoor plant lighting as a new up-to-date research area]. Innovacii v sel'skom hozyajstve. 2016; 3 (18): 322-326.

9. Fedorov M.P. et al. Sposob kompleksnogo ehnergoehkologicheskogo obsledovaniya ehnergeticheskih i promyshlennyh ob"ektov [Method of integrated energy and ecological survey of power and industrial facilities]. Patent RF no. 2439625, 2010.

10. Danilov N.I., Lisienko V.G., Shchelokov Ya.M. Dinamicheskaya ehnergoemkost' i ee analiz [Dynamic energy intensity and its analysis]. Resursy. Tekhnologii. Ekonomika. 2005; 5: 43-48.

11. Karpov V.N. Energosberezhenie. Metod konechnyh otnoshenij [Energy saving. Finite-relation method]. SPb.: SPbGAU; 2005: 137.

12. Klyuchnikov A.D., Popov S.K. Diagnoz ehnergeticheskoj ehffektivnosti i prognoz rezerva intensivnogo ehnergosberezheniya teplotekhnologicheskoj sistemy [Diagnostics of energy efficiency and the forecast of the reserve of intensive energy saving of the heat engineering system].M.: Moscow Power Engineering Institute Publ., 1999: 70.

13. Rakutko S.A. et al. Sposob ehnergoehkoaudita svetokul'tury [Method of energy and ecological audit of indoor plant plighting]. Patent RF № 2645975, 2016.

УДК 628.979:581.035 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10035

МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОМБИНИРОВАННОГО СВЕТОДИОДНОГО ОБЛУЧАТЕЛЯ ДЛЯ РАСТЕНИЙ

С.А. Ракутько, д-р техн. наук;

А.П. Мишанов; Е.Н. Ракутько

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

Целью исследования является разработка методики расчета параметров комбинированного излучателя, выполненного на отдельных источниках света, в том числе светодиодах с произвольными спектрами излучения. Разработанная методика расчета базируется на предварительном экспериментальном получении значений спектральных облученностей, создаваемых отдельными источниками при их известном количестве и заданном спектральном составе. Данная информация дает возможность решения прямой задачи - по известному количеству светодиодов отдельных типов определить спектральный состав комбинированного потока, и обратной задачи - определить количество светодиодов отдельных типов, обеспечивающих заданную интегральную облученность и спектральный состав излучения. Методика реализована в электронных таблицах Excel. Экспериментальная проверка методики проведена на примере компоновки фитооблучателя из узкоспектральных светодиодов. Для иследований по выращиванию рассады томата была поставлена задача обеспечить интегральную облученность 20 Вт на кв.м и спектральный состав излучения 30% синего, 20% зеленого и 50% красного излучения. В соответствии с методикой было найдено количество светодиодов отдельных типов, обеспечивающих заданные показатели: синих - 16 шт, зеленых - 16 шт, красных - 22 шт. Экспериментальная проверка показала соответствие заданных и расчетных значений.

Ключевые слова: светокультура; фитооблучатель; комбинированное облучение; светодиод

CALCULATION METHOD OF COMBINED LED IRRADIATOR FOR PLANTS S.A. Rakutko, DSc (Eng); A.P. Mishanov; E.N. Rakutko

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg, Russia

The aim of the study was to develop the technique for calculating the parameters of a combined irradiator made of separate light sources, including light-emitting diodes (LED), with arbitrary emission spectra. The created calculation technique was based on the preliminary experimental spectral inrradiance values created by individual light sources under their known number and given spectral composition. This information allows to solve the direct problem - to determine the spectral composition of the combined flux for the known number of different LEDs, and the inverse problem - to determine the number of LEDs of certain types, which would provide the given integral irradiance and the spectral composition of radiation. The method was implemented in Excel spreadsheets. The procedure was verified experimentally using the plant irradiator composed of narrow-band LEDs. To study the growing of tomato seedlings, the task was to provide the integrated irradiance of 20 W per sq.m and the spectral composition of 30% of blue, 20% of green and 50% of red radiation. According to the developed calculation technique, the number of LEDs of certain types was found, which provided the given indicators: blue - 16 pieces, green - 16 pieces, and red -22 pieces. The experimental testing demonstrated the consistency between the set and calculated values.

Keywords: indoor plant lighting; plant irradiator; combined irradiation; LED Введение

Принятая в нашей стране государственная программа развития аграрной отрасли способствует активному становлению тепличного направления как в целом по России, так и в ее отдельных регионах. Благодаря этой поддержке уже были введены в эксплуатацию новые комплексы, на которых реализуются современные технологии и круглогодичное выращивание овощей. Несмотря на достигнутые успехи, внутренняя

потребность в овощных культурах пока полностью не удовлетворена. По этой причине продолжается активное

строительство новых комбинатов и модернизация существующих.

Важнейшим вопросом при выращивании растений в теплицах является обепечение качества радиационной среды. Энергия потока оптического излучения в области фотосинтетически активной радиации является основой обеспечения процессов фотосинтеза и получения полезной продукции. В целях достижения максимальной продуктивности

выращиваемых растений при минимуме затрат в настоящее время широко применяют светокультуру, т.е. дополнительное облучение. Применение искусственных источников допускает широкое

варьирование параметрами радиационной среды: интенсивностью,

продолжительностью, спектральным

составом.

Для нормального развития растений требуется определенное сочетание внешних факторов. Важнейшим экологическим фактором, влияющим на рост растения и производство биомассы, является свет. Растения обладают сложным фотосенсорным механизмом, который отвечает за восприятие энергии излучения в достаточно широком диапазоне. Ряд метаболических процессов, регулирующих

фотосинтетическую активность в высших

растениях на различных уровнях, подвержены влиянию света. Основное воздействие оказывает поток излучения в области фотосинтетически активной радиации (ФАР), в котором выделяют диапазоны: синий (B - blue) 400-500 нм, зеленый (G - green) 500-600 нм и красный (R - red) 600-700 нм. Исследования роста, фотосинтеза и продуктивности растений показали, что наиболее благоприятными (т.е. нормируемыми) для выращивания светолюбивых растении являются следующие доли энергии по спектру ФАР в поддиапазонах: в синем k^ =0,3; в зеленом kl =0,2; в красном kj^ =0,5 [1].

Прошло уже более века с тех пор, как были обнаружены влияние спектра излучения на растения и эффект электролюминесценсии, используемый в светодиодах [2]. Однако реальное применение светодиодов в светокультуре началось относительно недавно. В отличие от широкополосных источников света, светодиоды могут быть изготовлены практически с любыми спектральными характеристиками, для получения наиболее подходящего спектра [3]. Сегодня светодиоды широко применяются не только в в экпериментальных установках (фитотронах), которые используют при оценке и оптимизация конкретных систем искусственного освещения, стратегий его применения, направленных на улучшение роста растений и качества урожая, но и в промышленных теплицах.

Однако только светодиодное освещение может быть все еще достаточно дорогим. Поэтому применяют комбинированное облучение [4]. Основным источником света являются натриевые лампы высокого давления - одни из самых энергоэффективных ламп для

дополнительного освещения. В натриевой лампе мощьностью 1000 Вт около 27% потребляемой электроэнергии преобразуется 91

в ФАР, 14% от потока ФАР приходится на длины волн от 400 до 565 нм, а остальные -на длины волн до 700 нм [5]. Отдача ФАР современных натриевых ламп составляет до 1,7 мкмольДж-1 при значительном сроке службы. Спектр ламп не в полной мере удовлетворяет требованиям растений, поскольку большое количество желтого свет этих ламп вызывает удлинение стебля растений [6].

Дополнительным источником,

компенсирующим отсутствие энергии потока излучения в спектре натриевого разряда, могут быть светодиоды. Ускополосное излучение светодиодов позволяет

реализовать различные эффекты при воздействии на растения, поскольку его фоторецепторы настроены, как правило, на отдельные области спектра. Современные СД имеот отдачу порядка 2,7 мкмольДж-1 с тенденцией уменьшения их стоимости [7].Однако по другим оценкам, интегральная экономическая эффективность внедрения светодиодов в теплицах пока невысока [8]. Сочетание экономической эффективности натриевой лампы и высокого качества результирующего потока приведет не только к увеличению урожайности, но и более глобальным эффектам: уменьшению потребление энергии, сокращение выбросов тепла и С02, повышение эффективности и экологичности производства.

Важным вопросом в светокультуре является обеспечение энергоэффективности, под которой понимается использование меньшего количества энергии для достижения того же уровня продуктивности фотосинтеза при существующем уровне развития технического и технологического обеспечения светокультуры и соблюдении требований к охране окружающей среды. Показателем энергоэффективности является доля потока энергии, используемой для получения полезной продукции, от общего количества затрачиваемой энергии [9].

Другой важный вопрос - обеспечение экологичности светокультуры, т.е. свойства процесса выращивания растений в контролируемых условиях, представляющие его естественную или намеренно обеспеченную способность при данном способе его проведения оказывать воздействие на окружающую среду лишь в допустимых пределах [10].

Энергоэкологичность светокультуры характеризует взаимосвязь потока энергии оптического излучения и потоков продуктов фотосинтеза в растениях. Комплексный показатель энергоэкологичности

светокультуры учитывает входные и выходные потоки вещества и энергии [11]

В теплице помимо искусственно излучения, на растения действует солнечное излучение, спектральные и другие характеристики которого зависят от географического местоположение, времени года и суток, облачности . изменения в облачных узорах и эффекты окружающей растительности [12]. Пэтому в этих условиях актуальным является разработка

адаптивного досвечивания, допускающего управление по потоку и спектральному составу.

Таким образом, существует потребность в методах расчета источника света, которые позволят как рассчитать спектральный состав комбинированного излучения, так и возможности его регулирования.

Целью исследования является разработка методики расчета параметров комбинированного излучателя,

выполненного на отдельных источниках (в том числе светодиодах), с произвольными спектрами излучения.

Методика расчета

Пусть п - количество СД г -го типа, шт, Eij - облученность, создаваемая наборами СД г -го типа в ] -м спектральном диапазоне

2

ФАР, Вт'м" . Значения Е.. составляют

матрицу и определяют экспериментально.

Облученности, создаваемые одним СД г -го типа в ] -м спектральном диапазоне ФАР, составляют матрицу е., элементы которой определяются по формуле

Е.

е — —-. п

Обратная

задача:

Облученность в ] -м спектральном диапазоне, Втм-2

е] =£е  п.).

г-1

Доли энергия потока в ] -х спектральных диапазонах ФАР, %

Е,

к. =-] 100.

] Е0

Путем обращения находят обратную матрицу е1.

Исходя из требуемой интегральной облученности Е0н и требуемого

спектрального состава, характеризуемого долями энергии потока в ] -х спектральных

диапазонах ФАР к] (т.е. нормируемых

значений), соответствующие облученности составят

Количество СД г -го типа, обеспечивающих требуемые показатели потока излучения

E = E •k Н.

N = к" 1х E .

необходимо определить количества СД отдельных типов N, обеспечивающих заданные

интегральную облученность и спектральный состав излучения.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

В соответствии с календарным планом ИАЭП выполнения работы 23.4.1 "Математическая модель баланса потоков вещества и энергии при использовании оптического излучения в искусственной биоэнергетической системе

культивационного сооружения" в 2015 г. производили эксперименты по

выращиванию рассады томата под различными типами источников света [13].

В качестве светодиодного облучателя использовали макетную панель размером 1,0 м х 0,25 м, на которой равномерно размещали светодиоды типа ARPL - Star -3W. Электрическое питание обеспечивали блоком HTS-200M-12. Для получения исходных данных перед созданием излучателя с заданными параметрами использовали синие (световой поток 1,28 лм, 28 шт), зеленые (световой поток 56,5 лм, 15 шт.) и красные (световой поток 36,7 лм, 30 шт.) светодиоды.

Панель располагали на высоте H=0,4 м над измерительной головкой

спектроколориметра ТКА ВД/04 (рис. 1). Провели три измерения спектров излучения при отдельно включеных СД различных типов (рис. 2).

По предложенной методике при проектировании комбинированного СД облучателя решаются две задачи.

Прямая задача: по известному количеству СД отдельных типов Мг определить потоки в спектральных диапазонах (спектральный состав комбинированного потока, %).

Рис. 1. Измерение параметров СД облучателя

Длина волны.

Рис. 2. Спектры излучения от отдельных типов СД

Облученности, создаваемые наборами СД г -го типа в j -м спектральном диапазоне

ФАР, Вт м-2 (исходная матрица Ец),

показаны в таблице 1.

Таблица 1

Значения элементов матрицы Ег.

Спектральный диапазон j Тип СД Суммарная облученность в j -м диапазоне

1

синий (В) 9,4500 0,4480 0,0371 9,9351

зеленый 0,3010 3,3100 0,3510 3,962

красный 0,0569 0,0753 13,2250 13,3572

Интегральная облученность от панели составила Е0 =27,25 Втм" .

Спектр излучения панели,

характеризуемый долями энергии потока в ] -х спектральных диапазонах ФАР, составляет kB : ка : кК =36,5% : 14,5% : 49,0%.

Значения эле

Облученности, создаваемые одним СД г -го типа в j -м спектральном диапазоне ФАР, Втм-2 (матрица ец), найдены по формуле 1 и показаны в таблице 2.

Таблица 2

нтов матрицы ец

Спектральный диапазон j Тип СД

1

синий (В) 0,3375 0,0299 0,0012

зеленый 0,0108 0,2207 0,0117

красный 0,0020 0,0050 0,4408

Значения элементов обратной матрицы показаны в таблице 3.

Таблица 3

Значения элементов матрицы е{

-1

Спектральный диапазон j Тип СД

1

синий (В) 2,9758 -0,4028 0,0023

зеленый (G) -0,1443 4,5540 -0,1205

красный (R) -0,0121 -0,0500 2,2698

Пусть для использования в светокультуре необходимо обеспечить интегральную облученность 20 Втм-2 и спектральный состав излучения кВ : к^: к1^ =30% : 20% : 50%.

Решение обратной задачи по рассмотренной методике позволило найти количества СД отдельных типов Ni,

обеспечивающих заданные показатели потока излучения: количество синих СД составило 16 шт, зеленых 16 шт, красных 22 шт.

Изготовленный облучатель при его расположенный на высоте 0,4 м над растениями обеспечил требуемую интегральную облученность и спектральный состав излучения.

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

Для программной реализации предложенной методики выбраны электронные таблицы MS Office Excel 2003, предоставляющие удобные средства выполнения матричных вычислений [14]. Создана книга как файл, содержащий четыре листа. Интерфейс пользователя и расчетные формулы сгруппированы на первом листе («Расчет»). На остальных листах (имеющих имена «тип 1», «тип 2» и «тип 3») соответственно располагаются результаты измерения спектра источников в том виде, в котором они получены экспортом из программного обеспечения

спектроколориметра ТКА ВД/04.

На рисунке 3 показаны значения в ячейках листа «Расчет» для принятых количеств СД отдельного типа, синих (28 шт), зеленых (15 шт) и красных (30 шт).

Рис. 3 Ввод экспериментальных данных

Перед расчетами необходима первичная обработка экспериментальных данных с переносом их в ячейки В12Л14 листа «Расчет» (заполнение матрицы Ег}.).

Например, для ячейки В12 это производится формулой

=ЕСЛИ ('тип 1'!С11="Вт/м2";'тип 1'!В11;'тип 1'!В11/ 1000).

Формула анализирует единицу измерения значений фотонной

облученности. Если эта величина измеряется

в милливатах, производитя ее преобразование в ватты.

Здесь же отображаются спектры излучения источников в виде точечной диаграммы. По горизональной оси отображаются длины волн, взятые с соответствующего листа (для «тип 1» это ='тип 1'!$Л$19:$Л$109). В эти ячейки производится экспорт длин волн. По вертикальной оси отображаются значения облученности на данных длинах волн (для «тип 1» это -тип 1'!$С$19:$С$109). В эти ячейки производится экспорт значений облученности.

В ячейки В5:В7 вводят количество СД соответствующего типа. В ячейке В8 отображается общее количество СД на экспериментальной панели

=СУММ(В5:В7).

В ячейках Е12:Е14 отображается облученность в отдельных спектральных диапазонах при совместной работе источников. Например, для ячейки Е12

=СУММ(В12^12).

В ячейке В16 отображается общая облученность в области ФАР

=СУММ(Е12:Е14).

В ячейках F12:F14 вычисляется процентный состав излучения при совместной работе источников. Например, для ячейки F12

=Е12/$В$16*100.

На этом же листе реализовано решение прямой задачи

Microsoft Енсе! - Расчет комбинированного СД облучателя

Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Данные Окно Справка

Times New Roman

10 - Ж/ГЧ = « = ig

AJ49 - fi.

А в 1 I Е F о H 1 J к L

25 : ПРЯМАЯ ЗАДАЧА

26 по известному количеству СД отдельных типов определить потоки в спектральных диапазонах (спектральный состав комбинированного потока, %).

17

22 Taiî.Tï.3.Bpàfr4!eï« а&иднн СД

29 Спектр апъный диапазон ТипСД Кол-во СД О&пуч Спектр, %v

30 1 (син) 2 ("ёл) зЩ

31 синий (400-300нм) 0,3373 0,0299 0,0012 ;28 9,9351 30,43

32/ зеленый ('00-600 Htvi; 0,0108 0,2207 0,0117 X И = 3,9620 14,34

Wi красный (600-700 нм) 0,0020 0,0030 0,4408 30 13,3372 49,01 А

34 ФАР- 27ä23 100 /

33 - / I

JO if Задать количество СД различных типов, которые планируется Получаемый спектральный состав излучения

Ж

39'

40 разме ;титъ в облучателе.

41 - - -,-

Рис.4. Решение прямой задачи

Предварительно в ячейках В31Л33 формируетя матрица е, , значения элементов

которой вычисляются по формуле 1. Например, для ячейки В31 -В12/В5.

В ячейки F31:F33 вводят количество СД соответствующего типа, для которых требуется найти спектральный состав излучения. Для контроля в примере взяты те же количества ( 28 шт синих, 15 зеленых и

30 красных). В ячейках H31:H33 вычисляются значения облученности в спектральных диапазонах с помощью матричных функций Excel. Например, для ячейки H31

=МУМНОЖ(В31^33^31^33). В ячейке H34 вычисляется общая облученность ФАР =СУММ(Н31:Н33).

В ячейках J31:J33 вычисляется получаемый спектральный состав

Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_

комбинированного потока. Например, для Далее на этом же листе реализовано

ячейки J31 решение обратной задачи

=Н31/$Н$34*100.

Рис.5. Решение обратной задачи

Предварительно в ячейках B55:D57 формируется обратная матрица etj 1, значения

элементов которой получают обращением элементов исходной матрицы. Например, для ячейки B55

=МОБР(В31^33).

В ячейки K55:K57 вводят процентный состав желаемого спектра. В ячейку F58 вводят требуемую облученность.

В ячейках H55:H57 вычисляются количества СД отдельных типов, необходимых для достижения заданной облученности и спектрального состава с помощью матричных функций Excel. Например, для ячейки H55

=МУМНОЖ(В55^57^55^57).

В ячейке H58 вычисляется общее количество СД.

=СУММ(Н55:Н57).

Здесь же в виде столбчатой диаграммы отображается даданный спектральный состав излучения.

Для контроля в примере взяты те же спектральные соотношения (синий -36,45%, зеленый - 14,54%, красный -49,01%) при том же уровне ФАР (27,25 Вт/м2). Найденные количества СД (28 шт синих, 15 зеленых и 30 красных) соответствуют исходным данным, что свидетельствует о верности расчетов.

Выводы

Обеспечение качества радиационной среды при выращивании растений является важнейшим вопросом. В условиях светокультуры особенно важно обеспечить требуемую интегральную облученность и спектральных состав излучения, т.е. распределение энергии по отдельным спектральным диапазонам. Наиболее эффективно применение комбинированного облучения, когда используются

преимущества различных типов источников света, например, натриевых ламп и светодиодов. При изготовлении такооких комбинированных облучателей необходим

предварительный расчет количества входящих в него источников различных типов. Решение этой задачи было бы тривиальным, если бы диапазоны излучения применяемых типов источников совпадали с нормируемыми для растений

физиологически активными диапазонами. Однако в большинстве случаев это не так. Предложенная в работе методика расчета базируется на предварительном

экспериментальном получении значений спектральных облученностей, создаваемых отдельными источниками при их известном

количестве и заданном спектральном составе. На основе этой информации возможно решение прямой (по известному количеству СД отдельных типов определить спектральный состав комбинированного потока) и обратной (определить количества СД отдельных типов, обеспечивающих заданные интегральную облученность и спектральный состав излучени) задач.

Экспериментальная проверка показала применимость предложенной методики при прямом и обратном расчете фитооблучателей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Протасова Н.Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивности растений // Физиология растений. -1987. - т. 34. - Вып.4.

2. Pinho P., Nyrhila R., Sarkka L., Tahvonen R., Tetri E. and Halonen L. Evaluation of lettuce growth under multi-spectral-component supplemental solid state lighting in greenhouse environment. International Review of Electrical Engineering (I.R.E.E.). 2007; 2: 854-860.

3. KM. Folta, L.L. Koss, R. McMorrow, H.H. Kim, J.D. Kenitz, R. Wheeler, J.C. Sager, Design and fabrication of adjustable red-green-blue LED light arrays for plant research, BMC Plant Biology, 2005, 5:17

4. Ракутько С.А., Мишанов А.П., Ракутько Е.Н., Маркова А.Е. Обоснование параметров комбинированного фитооблучателя // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 48-57.

5. Nelson, J., Bugbee, В., Supplemental greenhouse lighting: Return on investment for LED and HPS fixtures. Controlled Environments. Paper 2. 2013. Available at https://digitalcommons.usu.edu/cpl_enW2 (accessed 09.04.18).

6. Wheeler, R.M. A historical background of plant lighting: an introduction to the workshop. HortScience. 2008; 43(7):1942-1743.

7. Светодиодный свет для теплиц [http://rusteplica.ru/публикации/приборы-оборудование/светодиодный-свет-для-теплиц-enova-l.html]

8. Прикупец Л.Б., Емелин А.А., Тараканов И.Г. Светодиодные облучатели: из фитотрона в теплицу? // Теплицы России.-2015.-№2.-с.52-56.

9. Ракутько Е.Н., Ракутько С.А. Энергосбережение в оптических электротехнологиях АПК // В сб.: Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве Сборник докладов X Международной научно-практической конференции молодых ученых. Великие Луки, 2015. С. 252-254.

10. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Мишанов А.П., Ракутько Е.Н. Энергоэкология светокультуры - новое междисциплинарное научное направление // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 90. С. 14-28.

11. Ракутько С.А. Научные основы энергоэкологии светокультуры // В сб.: Вавиловские чтения - 2015: Сборник статей

межд. науч.-практ. конф., посвященной 128-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. - Саратов, Буква, 2015. С. 228-229.

12. Hogewoning, S.W.. On the photosynthetic and developmental response of leaves to the spectral composition of light. PhD diss. Wageningen University, the Netherlands. 2010:140.

13. Rakutko S., Rakutko E., Tranchuk A. Comparative evaluation of tomato transplant growth parameters under led, fluorescent and high-pressure sodium lamps / В сб.: Engineering for Rural Development 14. Сер. "14th International Scientific Conference on Engineering for Rural Development -Proceedings" 2015. С. 222-229.

14. Рудикова Л.В. Microsoft Excel для студента. СПб.: БХВ-Петербург, 2005.- 368 с.

REFERENCES

1. Protasova N.N. Svetokul'tura kak sposob vyjavlenija potencial'noj produktivnosti rastenij [Indoor plant lighting as a way to identify potential plant productivity]. Fiziologija rastenij. 1987; 34; 4: 812-822.

2. Pinho P., Nyrhila R., Sarkka L., Tahvonen R., Tetri E. and Halonen L. Evaluation of lettuce growth under multi-spectral-component supplemental solid state lighting in greenhouse environment. International Review of Electrical Engineering (I.R.E.E.). 2007; 2: 854-860.

3. Folta KM., Koss L.L., McMorrow R., Kim H.H., Kenitz J.D., Wheeler R., Sager J.C. Design and fabrication of adjustable red-green-blue LED light arrays for plant research. BMC Plant Biology, 2005; 5:17.

4. Rakutko S.A., Mishanov A.P., Rakutko E.N., Markova A.E. Obosnovanie parametrov kombinirovannogo fitoobluchatelj a [Substantiation of parameters of combined phyto-irradiator]. Tehnologii i tehnicheskie sredstva mehanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92: 48-57.

5. Nelson, J., Bugbee, B., Supplemental greenhouse lighting: Return on investment for LED and HPS fixtures. Controlled Environments. Paper 2. 2013. Available at https://digitalcommons.usu.edu/cpl_env/2 (accessed 09.04.18).

6. Wheeler, R.M. A historical background of plant lighting: an introduction to the workshop. HortScience. 2008; 43(7):1942-1743.

7. Svetodiodnyj svet dlja teplic [LED light for greenhouses]. Available at http://rusteplica.ru/publikacii/pribory-oborudovanie/ svetodiodnyj-svet-dlj a-teplic-enova-l.html. (acessed 09.04.18).

8. Prikupets L.B., Emelin A.A., Tarakanov I.G. Svetodiodnye obluchateli: iz fitotrona v teplicu? [LED irradiators: from phytotro to greenhouse?]. Teplicy Rossii. 2015; 2: 52-56.

9. Rakutko E.N., Rakutko S.A. Jenergosberezhenie v opticheskih jelektrotehnologijah APK [Energy saving in optical electrotechnologies of agroindustrial complex]. Proc. X Int. Sc. Prac. Conf. of Young Scientists "Scientific and technological progress in agricultural production". Velikie Luki, 2015: 252-254.

10. Rakutko S.A., Markova A.E., Mishanov A.P., Rakutko E.N. Jenergojekologija svetokul'tury - novoe mezhdisciplinarnoe nauchnoe napravlenie [Energy and ecological efficiency of indoor plant lighting as a new interdisciplinary reseach area]. Tehnologii i tehnicheskie sredstva mehanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 90: 14-28.

11. Rakut'ko S.A. Nauchnye osnovy jenergojekologii svetokul'tury. Vavilovskie chtenija - 2015. Proc. Int. Sc. Prac.Conf.

dedicated th 128th Ann.of N.I.Vaviliv. Saratov; Bukva; 2015: 228-229.

12. Hogewoning, S.W.. On the photosynthetic and developmental response of leaves to the spectral composition of light. PhD diss. Wageningen University, the Netherlands. 2010:140.

13. Rakutko S., Rakutko E., Tranchuk A. Comparative evaluation of tomato transplant

growth parameters under LED, fluorescent and high-pressure sodium lamps. Proc. 14th Int. Sc. Conf. "Engineering for Rural Development". 2015; 14: 222-229.

14. Rudikova L.V. Microsoft Excel dlja studenta [Microsoft Excel for students]. Saint Petersburg: BHV-Peterburg, 2005: 368.

УДК 574.24: 535.21 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10036

ОЦЕНКА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ ТОМАТА (SOLANUMLYCOPERSICUML.) В СВЕТОКУЛЬТУРЕ ПО ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ БИЛАТЕРАЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ ЛИСТА

1 12 С.А. Ракутько , д-р техн. наук; Е.Н. Ракутько ; А.Н. Васькин

1Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Санкт-Петербург, Россия

Стабильность развития является чувствительным индикатором состояния естественных биосистем. О нестабильности развития свидетельствуют отклонения в симметрии билатеральных (зеркальных) морфологических структур, которые оценивают по флуктуирующей асимметрии (ФА) различных признаков. Незначительные отклонения параметров среды, еще не приведшие к необратимым изменениям в выращиваемых растениях, должны найти отражение в величине ФА листьев. Представляется возможным распространить этот метод на искусственные биосистемы, например, теплицы. Стабильность развития растений исследовали на культуре томата в теплице в Межвиди, Латвия, в трех вариантах: томат сорта Bolzano, выращиваемый (1) под натриевыми лампами Master Green Power CG 230V 400W и (2) светодиодными источниками GreenPower DR/B LB 400V 190W, и (3) томат сорта Encore, выращиваемый под натриевыми лампами. Во всех зонах в ценозе были дополнительно установлены светодиодные источники GreenPower DR/B 230V 115W (т.н. интерлайтинг). Измеряли параметры листьев, расположенных над верхней цветущей кистью: длины ближайших к верхушке листа листочков и содержание хлорофилла в листьях. Значимые отличия средних измеренных биометрических параметров для всех вариантов опыта отсутствуют. Корреляция между асимметрией билатеральных признаков по длине листа и содержанием хлорофилла не выявлена. Тип источника света практически не оказал влияния на флуктуирующую асимметрию по содержанию хлорофилла для томата сорта Бользано. Однако для этого же сорта флуктуирующая асимметрия по длине листа имела статистически значимое различие. Под натриевыми лампами для этих двух сортов большее различие по уровню флуктуирующей асимметрии наблюдалось для содержания хлорофилла в листьях. Для длины листьев это различие бвло меньше.