WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 18 |

Повышение эффективности облучения меристемных растений с использованием светодиодных установок

-- [ Страница 4 ] --

Растения устойчивы к различным заболеваниям. Они не поражаются вирусами, даже если меристемные ткани были взяты у зараженного растения, так как вирус не поражает меристемы на верхушках побегов;

Урожайность меристемных саженцев выше. Например, с обычного куста клубники можно собрать 200…300 г ягод, а с меристемного – до 1 кг;

Микроклональное размножение дает возможность получения высокого количества однородных растений за время, при котором не даст того же результата не один другой метод (около 10 тысяч саженцев в год от одного маточного растения);

Меристемное размножение становится единственно возможным в больших промышленных масштабах, если для размножения берутся растения, которые стерильны и не дают семенного потомства.

1.1.3 Влияние светового излучения на морфогенез растений в культуре меристемных растений В настоящее время светотехническая промышленность как отечественная, так и зарубежная выпускает широкий ассортимент ламп, которые можно использовать для облучения растений в защищенном грунте, однако спектр их излучения имеет ограниченную область.

Необходимо отметить, что в технологии выращивания растений спектральный состав света принято выражать по содержанию в нем тех волн, которые оказывают наибольшее физиологическое воздействие на растения.

Оптическое излучение, положительно влияющее на растения, по спектральному составу может быть разделено на три части: ультрафиолетовое (295…380 нм), видимое (380…780 нм) и ближнее инфракрасное излучение (780…1100 нм). В спектре солнечных лучей выделяют область фотосинтетической активной радиации (ФАР), используемой растениями в процессе фотосинтеза. Эти лучи длиной волны (380…710 нм) [98].

Спектральный состав света оказывает большое влияние на процессы роста, регенерации и ризогенеза in vitro и является одним из главных факторов биопродуктивности растений. Существуют следующие данные относительно влияния качества света на рост, регенерацию и матаболизм растений.

B. Barkiwska и L. Michalczuk [13] отмечают, что наилучшего качества корней и надземных органов вишни и голубики возможно достичь, используя спектр синего цвета.

Учеными Л.В. Алексеенко и В.А. Высоцким [15] выявлено, что красный и синий цвет ускоряют образование корневой системы растений in vitro. При этом синий участок спектра существенно влияет на суммарную длину корней.

В исследованиях А.А. Шипуновой и В.А. Высоцкого, выявлен положительный эффект культивирования эксплантов плодовых и ягодных культур на этапе пролиферации в условиях облучения синим цветом, как в отношении увеличения количества побегов, так и с точки зрения улучшения их качества [23].

При сочетании белого и красного света наблюдается максимальная высота «Юкки слоновой» в условиях стерильной культуры, а отдельно красный цвет ингибирует скорость укоренения и наибольшее количество образования корней [45].

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что спектральные характеристики источника излучения для технологии выращивания in vitro остаются практически неизученными. В связи с этим необходимо выявить избирательную реакцию растений при микроклональном размножении, на примере культуры малины сорта «Гусар», на облучение их светом различного спектрального состава, а также подобрать наиболее эффективный режим освещения, при котором формируется, благоприятный условия для роста и развития растений.

Таким образом, используя особенности искусственного облучения в закрытых помещениях, можно добиться более эффективного использования факторов внешней среды и создать оптимальные фитоценозы, отличающиеся высокой продуктивностью [55].

В представленной диссертационной работе для выращивания растений нами разработанны облучатели нового поколения, с использованием светодиодов.

Особенность облучателей, сконструированных на светодиодах состоит в том, что спектральный состав их световых потоков приближен к ФАР.

1.1.4 Существующие учения о фотосинтезе Электросветокультура является прогрессивной технологией, направленной на дальнейшее повышение эффективности растениеводства защищенного грунта.

У растений имеются системы фоторецепторов, обеспечивающие поглощение энергии по всей области ФАР, т. к. они являются единственными организмами на Земле, которые самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических. Этот процесс носит название фотосинтеза.

Важнейшей особенностью процесса фотосинтеза является то, что он протекает с использованием энергии солнечного света. Лучистая энергия – это энергия электромагнитных колебаний, которая характеризуется определенной длиной волны, частотой колебания и скоростью распространения. Эти величины связаны между собой следующим образом:

где К – длина волны, с – скорость света, – величина постоянная, равная 3* 1010 см/с, v – частота колебаний. Длина волны измеряется в нанометрах, а частота колебаний – в герцах.

Собственно свет, или область электромагнитных колебаний, воспринимаемая человеческим глазом, лежит в пределах длины волн от 400 до 700 нм (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 Спектр восприятия человеческого глаза Более короткие волны характерны для ультрафиолетовых лучей, а более длинные – для инфракрасных. Известно, что при пропускании луча света через призму он разлагается на отдельные участки, имеющие различную окраску (спектр). В пределах видимого света в зависимости от длины волны окраска лучей различна. Обладая волновыми характеристиками, свет проявляет и корпускулярные свойства [55]. Лучистая энергия излучается и распространяется в виде отдельных дискретных единиц – квантов или фотонов. Квант света обладает энергией, которая прямо пропорциональна частоте колебаний и обратно пропорциональна длине волны:



где h – постоянная Планка.

Анализ этой формулы показал, что величина энергии квантов для разных участков спектра будет различна: чем короче длина волны, тем больше энергия кванта.

С учетом первого закона фотохимии, только поглощенные лучи могут быть использованы в химических реакциях. В том случае, если реагирующие молекулы бесцветны и не поглощают свет, фотохимические реакции могут идти только в присутствии специальных веществ – сенсибилизаторов. Сенсибилизаторы – вещества, поглощающие энергию света и передающие ее на ту или иную бесцветную молекулу.

Положение о том, что в процессе фотосинтеза могут быть использованы только поглощенные лучи солнечного света, впервые получило экспериментальное подтверждение в опытах К. А. Тимирязева [45]. До этого господствовало ошибочное представление, что наибольшее значение в процессе фотосинтеза имеют желтые лучи солнечного спектра, которые хлорофиллом не поглощаются.

К. А. Тимирязев показал, что процесс усвоения СО2 на свету представляет собой фотохимический процесс и подчиняется законам фотохимии. В процессе фотосинтеза на место связей, обладающих малым запасом энергии, таких, как О-Н, СО, создаются связи С-С, благодаря которым свободная энергия системы повышается. Эта энергия представляет собой трансформированную солнечную энергию [43].

К. А. Тимирязевым был разработан точный метод учета процесса фотосинтеза, основанный на одновременном определении объема поглощенного углекислого газа и выделенного кислорода в замкнутом сосуде (эвдиометре). Высокая чувствительность данного метода позволила определить фотосинтез в отдельных участках спектра, в которых благодаря малой их интенсивности, фотосинтез шел очень слабо. Опыты К. А. Тимирязева ясно показали, что процесс фотосинтеза проходит именно в тех лучах, которые поглощаются хлорофиллом. Хлорофилл является оптическим сенсибилизатором, поглощающим энергию света. Определяя интенсивность процесса фотосинтеза в различных лучах солнечного спектра, К. А. Тимирязев показал, что наиболее интенсивное усвоение углекислого газа наблюдается в красных лучах. Затем по направлению к зеленой части спектра процесс фотосинтеза постепенно ослабевает. В зеленых лучах фотосинтез минимальный. Это и понятно, так как именно зеленые лучи хлорофиллом почти не поглощаются. В сине–фиолетовой части спектра наблюдается второй подъем интенсивности фотосинтеза [22]. Таким образом, если представить себе интенсивность фотосинтеза в виде кривой (рисунок 1.3).

Рисунок 1. 3 Спектральная фотосинтезная эффективность где 1 – расчетные данные (по И.И. Свентицкому); 2 – среднее значение экспериментальных данных шести зарубежных авторов; 3 – доверительный интервал; 4 – спектральная плотность фотонной облученности при источнике ОИ с равноэнергетическим спектром.

Ряд пиков интенсивности фотосинтеза соответственно отдельным линиям поглощения хлорофилла не наблюдаются, так как хлорофилл в хлоропластах находится в такой концентрации, при которой линии поглощения частично сливаются и образуются два основных максимума. Интенсивность процесса фотосинтеза в различных участках спектра получила название спектра действия. Можно сделать вывод, что спектр поглощения хлорофилла и спектр его действия в процессе фотосинтеза совпадают. Дальнейшие исследования внесли определенные уточнения как в отношении лучей, поглощаемых разными формами хлорофилла, так и в отношении их влияния на процесс фотосинтеза.

Показателем эффективности использования солнечной радиации растениями является коэффициент полезного действия (КПД). КПД – это отношение количества энергии, запасенной в продуктах фотосинтеза или образовавшейся в фитомассе урожая, к количеству использованной радиации [21]:

где g – калорийность растений (ккал/г), у – биологический урожай общей сухой фитомассы (г/см2), 2Qф – сумма ФАР за вегетационный период (ккал/см2).

Под ФАР понимается участок солнечного спектра, поглощаемый пигментами зеленого листа (380…740 нм). КПД выражается либо по отношению к падающей, либо по отношению к поглощенной растениями ФАР. Если рассматривать планету Земля в целом, то КПД падающей ФАР составляет около 0,2%. Следовательно, КПД фотосинтеза в естественных условиях ничтожно мал. Для разных растений и в разных условиях выращивания КПД поглощенной ФАР составляет следующие величины: кукуруза 2,5…5,7, ячмень 2,6…4,0, рис 2,5…4,4, озимая пшеница 1,1…6,3 (X. Г. Туминг). Задача повышения КПД использования солнечной энергии является одной из важнейших в физиологии, а также в селекции сельскохозяйственных растений.

В естественных условиях происходит сложное взаимодействие всех внешних и внутренних факторов. В силу этого суточный ход фотосинтеза неустойчив и подвержен значительным изменениям. При умеренной дневной температуре и достаточной влажности дневной ход фотосинтеза примерно соответствует изменению интенсивности солнечной инсоляции. Фотосинтез, начинаясь утром с восходом солнца, достигает максимума в полуденные часы, постепенно снижается к вечеру и прекращается с заходом солнца. При повышенной температуре и уменьшении влажности максимум фотосинтеза сдвигается на ранние часы. При еще большей напряженности метеорологических факторов кривая дневного хода фотосинтеза принимает двухвершинный характер. В этом случае в полуденные часы фотосинтез резко снижается. В засушливых районах, например в Средней Азии в полуденные часы возможно даже превышение интенсивности дыхания над интенсивностью фотосинтеза. При этом снижение содержания воды в листьях и высокая температура задерживают отток ассимилятов, что, в свою очередь, вызывает депрессию фотосинтеза. В этих условиях выделение СО2 превышает его использование в процессе фотосинтеза. В полярных условиях, несмотря на круглосуточное освещение, процесс фотосинтеза все же сохраняет определенный ритм, понижаясь в ночные часы суток [45].



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 18 |
 


Похожие материалы:

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.