Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) и Томского государственного университета (ТГУ) создали светодиодную систему, которая сможет регулировать освещение в теплицах и таким образом позволит выращивать различные культуры, в том числе клубнику, в условиях отсутствия солнечного света, например, во время полярной ночи в Арктике или на космических станциях.
Учёные разрабатывают систему, которая будет состоять из комбинации разных светодиодов — это, в первую очередь, весь видимый диапазон, синий, белый, красный светодиоды. И начали изучать ультрафиолетовое и инфракрасное излучения и, соответственно, эти светодиоды также будут добавляться в систему. Уникальность системы — в том, что учёные будут управлять каждым цветом, вначале — в ручном режиме, а в дальнейшем — в автоматическом режиме.
Эта разработка ведётся с 2013 года. Система уже протестирована на листьях салата, огурцах, пшенице, клубнике и помидорах.
Работа учёных состоит из двух частей. Первое — понять, что нужно растению, а тут сложность — в том, что каждое растение уникально, и для каждого нужны свои параметры. А второе — запрограммировать систему таким образом, чтобы она обеспечивала требуемый уровень облучённости и спектрального состава для этого растения.
Учёные уже создали первый вариант облучателя, который при ручной настройке может регулировать освещение для выращивания различных культур даже без солнечного света. В дальнейшем коллектив томского политеха намерен обучить систему самостоятельно подбирать освещение под определённую культуру, будь то овощи, фрукты или цветы, и при помощисвета влиять на их размер, запах, вкус, цвет, периоды цветения, а также плодоносность. Автоматизировать устройство планируется в 2020 году.
Биологи Томского государственного университета подключились к политехникам на этапе тестирования устройства — они использовали знания, накопленные в лаборатории с середины прошлого века.
Сегодня, по мнению учёных ТГУ, для культивирования растений и создания в арктических условиях сельхозобъектов, где можно вырастить овощи, ягоды или фрукты нужных форм и размеров, популярно использовать не химические или генетические, а физические — более естественные — методы. Как раз одним из таких методов может быть воздействие светом.
Растения таким образом устроены, что при разных режимах освещения могут менять форму, обмен веществ. Вот для цветочных культур что важно, чтобы раньше зацвело, соцветия были яркие, крупные и приятно пахли. При определенном спектре [освещения] такое возможно, и необязательно вносить генетические изменения. Для изменения растений необходимо подобрать яркость, силу и динамику лампы, а также выбрать цвет.
Продуктов [облучения] может быть множество, и учёные уже научились это регулировать. Например, красный цвет определённой длины волны позволяет растениям больше выделять углеводы. К примеру, ягоды становятся слаще. Если необходимо усилить белковый обмен для белковых растений, тогда больше синего должно быть и чуть-чуть ультрафиолета, — поясняет заведующая лабораторией физиологии и биотехнологии растений Томского государственного университета Татьяна Астафурова.
Учёные рассчитали и экономическую составляющую проекта — за 4 года [оснащённая системой] теплица на 1 га полностью себя окупит. А для промышленных теплиц это не такой уж серьезный срок. Существующие сейчас на рынке светодиодные светильники дороже, мы же пытаемся максимально снизить стоимость. Особенно эффективно систему можно использовать в зонах рискованного земледелия, в том числе, в Арктике, рассказал инженер-исследователь кафедры лазерной и световой техники Томского политехнического университета (ТПУ) Сергей Туранов.
И в ближайшем будущем учёные планируют перейти к этому. У них есть идея проекта про закрытый контейнер для Арктики с размещенными в нём стеллажами и данной системой освещения, которая будет полностью заменять солнце и уже сейчас устройство имеет несколько конфигураций, которое при должной настройке может использоваться как на огороде у дачника, так и для выращивания картофеля в космосе.
Наряду с доработкой и реализацией автоматического управления разработчики сейчас занимаются поиском партнёров для внедрения устройства в промышленное производство. Ведутся переговоры с крупными предприятиями из Новосибирска и Санкт-Петербурга, однако партнёры ждут результатов экспериментов, поставленных у них в теплицах.
Пока основная сложность — высокая продолжительность экспериментов. Вегетативный период даже быстрорастущего растения, такого как салат, занимает месяц.
Оценили 14 человек
20 кармы