Светокультуры растений

КУРС

Допущено Главным управлением высшего и среднего сельскохозяйственного образования Министерства сельского хозяйства СССР в ка­честве учебного пособия для студентов вузов и слушателей факультетов повышения квали­фикации высших сельскохозяйственных учебных заведений

ИЗДАНИЕ 2-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1976

Настоящая книга — первое учебное пособие по курсу «Светокультура растений». Этот курс рассчитан на сту­дентов сельскохозяйственных институтов — овощеводов, селекционеров и специалистов по электрификации сель­ского хозяйства. Кроме того, книга может быть исполь­зована на биологических факультетах университетов и педагогических институтов.

Курс светокультуры растений, а также отдельные его разделы читаются в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства, Ленин­градском сельскохозяйственном институте и ряде других вузов.

Возникновение этого курса вызвано необходимостью подготовки на современном уровне науки агрономов и биологов, призванных решать грандиозные задачи по развитию социалистического сельского хозяйства. Книга включает отдельные сведения по физиологии растений (фотосинтез, рост),метеорологии (актинометрия), физи­ке (оптика, светотехника, электротехника), агрономии (овощеводство, цветоводство) и другим наукам.

Наряду с положениями и рекомендациями, прочно во­шедшими в практику колхозов и совхозов, в пособии приведены результаты исследований некоторых научных учреждений, которые подсказывают новые возможные пути интенсификации производства и рационального ис­пользования электрической энергии при искусственном облучении растений.

Создание этого курса было бы невозможно без боль­шой помощи коллективов кафедры физиологии растений и лаборатории искусственного климата Московской сель­скохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, кото­рым автор приносит самую сердечную благодарность.

За годы, прошедшие со времени выхода первого из­дания настоящего курса (1961), в светокультуре расте­ний произошло много изменений: значительно расширились наши представления о фотобиологии растений, поя­вились новые источники их облучения, получила широкое распространение система измерений (СИ). Все это по­требовало значительной переработки материала: введе­ния нового, исключения устаревшего и, главное, измене­ния структуры курса.

Глава «Экономика светокультуры», а также прило­жение 2 написаны инженером-конструктором лаборато­рии искусственного климата сельскохозяйственной ака­демии им. К. А. Тимирязева О. С. Фанталовым.

Автор будет искренне благодарен всем читателям за присланные критические замечания.

Автор
ВВЕДЕНИЕ
Светокультурой растений называется дисциплина, изучающая теоретические основы и методы выращивания растений с помощью искусственного облучения. Искусст­венное облучение широко применяется в тепличных хо­зяйствах колхозов и совхозов, а также при теоретических исследованиях по физиологии растений, биофизике, гене­тике, селекции и другим наукам, занимающимся изуче­нием различных представителей растительного мира. Работы советских ученых по широте поставленной проб­лемы и количеству исследований в области светокульту­ры занимают ведущее место в мировой науке.

Возможность и экономическая целесообразность ис­кусственного облучения подтверждена исследованиями, проведенными за последние полвека советскими и иност­ранными учеными, а также опытом передовых хозяйств. В настоящее время в основном разработаны практиче­ские приемы выращивания ранней рассады и зимней культуры овощных растений с помощью искусственного облучения. Значительное расширение площадей закрыто­го грунта позволяет получить значительные урожаи ово­щей. До настоящего времени теплицы в средней полосе и на севере СССР часто используются нерентабельно, так как наиболее ценная овощная продукция (томаты и огурцы) поступает из них лишь в марте — июне и сен­тябре— октябре. В осенне-зимние месяцы (ноябрь — март), когда потребность в этих овощах особенно вели­ка, почти все тепличные хозяйства ограничиваются вы­ращиванием менее ценной продукции (лук на перо, пет­рушка, сельдерей и др.). Если учесть высокую стоимость 1 м² теплицы, то очевидна нецелесообразность использо­вания столь дорогостоящих сооружений только 5—6 ме­сяцев в году.

Низкий уровень естественной облученности в тепли­цах и короткий зимний день не удовлетворяют потреб­ности растений в лучистой энергии. Поэтому несмотря на обеспеченность теплом, влагой, хорошим корневым питанием и углекислотой, рассада, выращиваемая из семян, посеянных в декабре—январе, бывает хилой и вытянутой. Взрослые же растения, выращиваемые в октябре—фев­рале, плохо цветут и обычно совсем не дают урожая. Для того чтобы вырастить полноценные растения зимой или хорошую рассаду ранней весной, необходимо к естест­венному излучению добавлять искусственное.

Особенно важное значение светокультура имеет в рай­онах Крайнего Севера и Арктики. За годы советской вла­сти в северных районах возникли крупные промышлен­ные центры с десятками тысяч жителей — Норильск, Вор­кута, Ухта и многие другие. Значительно возросло число полярных зимовок и экспедиций в высоких широтах. Для лучшей акклиматизации человек должен получать доста­точное количество овощей, богатых витаминами. Выра­стить их на месте можно только с помощью искусствен­ного облучения.

Быстрое развитие исследований по выращиванию ра­стений в контролируемых условиях для решения научных и практических задач (фитотроны, станции искусствен­ного климата) невозможно без знания реакции растений на различные параметры оптического излучения.

Введение в строй в ближайшие годы большого коли­чества электростанций и быстрое развитие электронной и электротехнической промышленности создали матери­ально-техническую базу для широкого внедрения мето­дов светокультуры. Это дает возможность заняться раз­решением таких вопросов, как подбор и создание сортов растений, дающих наибольший урожай в теплицах при дополнительном облучении; разработка специальной агротехники; улучшение систем облучения растений; усо­вершенствование арматуры и т. д.

Несмотря на большие успехи светокультуры овощных растений и опыт, накопленный передовыми хозяйствами, метод искусственного облучения растений не получил еще должного распространения. Многие работники сель­ского хозяйства, а также биологи из исследовательских учреждений, вузов и школ еще плохо представляют, что такое светокультура растений и каковы ее возможности в каждой отдельной области. Такое положение объяс­няется отчасти отсутствием пособий по этой проблеме. Вышедшие несколько лет назад монографии и брошюры не отвечают полностью поставленной задаче, так как рас­считаны на узкий круг специалистов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Белинский В. А., Гараджа М. П., Меженная Л. М., Назваль Е. И. Ультрафиолетовая радиация солнца и неба. М., 1968.

Б и л ь д е р л и н г Н. Г. Фитотроны различных стран мира. «Физиология растений», 1974, т. 21, вып. 4.

Брандт А. Б., Т а геев а С. В. Оптические параметры расти­тельных организмов. М., 1967.

Ван дер Вин Ф., Мейер Г. Свет и рост растений. М., 1982.

Власова О. П., Л е м а н В. М. О влиянии длительной темно­ты на ультраструктуру хлоропластов. «Изв. ТСХА», 1975, вып. 3.

Воскресенская Н. П. Фотосинтез и спектральный состав света. М., 1965.

Г у н а р И. И. Проблема раздражимости растений и ее значе­ние для дальнейшего развития физиологии растений, М., 1953.

Дополнительное освещение в защищенном грунте. Сб. статей под ред. Г. Д. Губарь, Рига, 1974.

Дубров А. П. Генетические и физиологические эффекты дей­ствия ультрафиолетовой радиации на высшие растения. М., 1968.

Жилинский Ю. М., Свентицкий И. И. Электрическое освещение и облучение в сельскохозяйственном производстве. М., 1968.

Казанцев Ф., Басов А. Досвечивание рассады в теплицах. Челябинск, 1959.

К а л и т и н Н. Н. Лучи солнца. М., 1947.

К е н х е м А. Э. Электрификация теплиц. М., 1967.

К и т а е в И. И., К и т а е в С. И. Тепличное овощеводство. М., 1954.

КлешнинА. Ф. Растение и свет. М., 1954.

Кондратьев К. Я- Актинометрия. Л., 1965.

Куперман Ф. М. Морфофизиология растений. М., 1973.

Латышев Д. И. Выращивание овощей в совхозе «Тепличный». М., 1967.

Л е м а н В. М. Культура растений при электрическом свете. М., 1971.

Л е о п о л ь д А. Рост и развитие растений, М., 1968.

Л ё б л Д. О. и др. Индустриализация тепличного овощеводства за рубежом. М., 1968.

Лисовский Г. М. Пути ускорения селекции растений. «Вести, с. х. науки», 1972, № 6.

Максимов Н. А. Краткий курс физиологии растений. М., 1958.

Марков В. М. Овощеводство. М., 1974.

Мошков Б. С. Выращивание растений при искусственном ос­вещении. Л.—М., 1966.

Ничипорович А. А. Световое и углеродное питание расте­ний (фотосинтез). М., 1955.

Ничипорович А. А. Фотосинтез и теория получения высо­ких урожаев. XV Тимирязевское чтение. М., 1966.

Назаров Г. И., О л е и н и к Н. П., Ф о м е н к о в А. П., Юровский Ю. М. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве. М., 1972.

Пономарев В. И. Современные зарубежные фитотроны и ка­меры искусственного климата. М., 1973.

Применение электроэнергии в сельскохозяйственном производ­стве. Сб. под ред. П. Н. Листова. М., 1974.

П ч е л к и н Ю. Н. Использование электроэнергии в овощевод­стве защищенного грунта. М., 1966.

Рвачев В. П. Введение в биофизическую фотометрию. Львов, 1966.

Регулирование внешней среды растений. Сб. статей под ред. И. И. Гунара. М., 1961.

Рохлин Г. Н. Газоразрядные источники света. М., 1966.

Р у б и н Б. А. Курс физиологии растений. М., 1975.

С е л г а М. П. Влияние ультрафиолетовой радиации на форми­рование фотосинтетического аппарата, рост и урожайность овощ­ных растений в тепличной культуре. Автореф. канд. дисс. Рига, 1968.

Скобелев В. М., Афанасьева Е. И. Источники света и пускорегулирующая аппаратура. М., 1973.

Тимирязев К. А. Собр. соч., т. 1-Х, 1937—1940.

Т и х о д е е в Б. М. Световые измерения в светотехнике. М., 1962.

Т о о м и н г Г. X., Гуляев Б. И. Методика измерения фотосинтетически активной радиации. М., 1967.

Физика среды обитания растений. Под ред. В Ван-Вийк Л., 1968.

X и т О. Фотосинтез, М., 1972.

Хлорофилл. Сб. статей под ред. А. А. Шлык. Минск, 1974.

Шаронов В. В. Таблицы для расчета природной освещенно­сти и видимости. М., 1945.

Ш м а н а е в а Т. Н., Л е м а н В. М. Влияние временной темно­ты на морфогенез томатов и содержание нуклеиновых кислот в апи­кальной меристеме. «Изв. ТСХА», 1970, вып. 2.

Ш у л ь г и н И. А. Растение и солнце. Л., 1973.

ЭделыштейнВ. И. Овощеводство. М., 1962.

Янишевский Ю. Д. Актинометрические приборы и методы наблюдений, Л., 1957.

В i с k f о г d Е. D. a. D u n n S. Lighting for Plant Growth. Kent, 1972.

Canham A. E. Artificial light in horticulture Eindhoven, 1966. «Growelectric» Handboook NN 1, 2. London 1972—1973.

Lighting Technology in horticulture Philips. Eindhoven.

Nuernbergk E. L. Kunstlicht und Pf lanzenkultur. Mfinchen — Bonn —Wien, 1961.

R ei n h о 1 d J. Ratgeber fur den Gemiisebau unter Glas. 1966.

Went W. The experimental control of plants growth «Chronica Botanica», 1957, 17.

Введение 5

Глава первая Краткая история светокультуры растений

Глава вторая Оптическое излучение и его измерение

Величины и единицы 17

Энергетические величины и единицы 17

Эффективные величины и единицы 18

Световые величины и единицы 19

Фотосинтетические величины и единицы 20

Особенности измерения оптического излучения в растениевод­

Измерительные приборы 30

Приборы для измерения энергетических величин .... 34

Приборы для измерения эффективных величин .... 38

Глава третья Солнечное излучение и его влияние на рост растений

Спектральный состав солнечного излучения. ….40

Величина естественной облученности ….48

Продолжительность облучения в течение суток ….55

Глава четвертая

Источники и установки для искусственного облучения растений

Газоразрядные лампы 61

Люминесцентные лампы 62

Лампы типа ДРЛ 75

Ксеноновые лампы 78

Неоновые лампы 83

Ртутные лампы 83

Натриевые лампы . . , , 85

Лампы накаливания 87

Угольные дуги ...,.,,,,,,,,, ...93

Глава пятая

Выращивание растений без естественного облучения
Фитотроны и фитотроника ..95

Реакция растений на длительную темноту ……………………….. 109

Культура растений без естественного облучения 111

Влияние излучения люминесцентных ламп 112

Влияние излучения ламп ДРЛ 124

Влияние излучения ксеноновых ламп 128

Глава шестая

Влияние искусственного облучения на анатомо-физиологическую характеристику растений
Строение листьев и стеблей 146

Образование пигментов в листьях 150

Поглощение лучистой энергии листьями 152

Тепловые свойства листьев 159

Фотосинтез 161

Фотоморфогенез 171

Этапы органогенеза и фотоморфогенеза 172
Глава седьмая

Выращивание растений при дополнительном облучении
Краткая характеристика микроклимата теплиц 174

Выращивание овощной рассады 179

Выращивание овощей и ягод зимой 196

Выгонка и выращивание цветочных культур 208

Ускоренное выращивание сеянцев древесных растений . . . .214
Глава восьмая

Применение светокультуры в селекции растений
Глава девятая

Экономика светокультуры
Приложение 1. Основные технико-эксплуатационные пока­
затели серийно выпускаемых за рубежом установок искус­
ственного климата 259

Приложение 2. Ксеноновый облучатель с лампой

Приложение 3. Поступление овощей на рынок в Нидер­