Обзор влияния LED освещения полного спектра на растения

05.08.2025 Автор: RastOk на основании материалов Smith A., Johns B.

Права: RastOk

Свет является важнейшим фактором роста растений, влияя на фотосинтез,
морфологию и образование вторичных метаболитов.

Традиционные системы освещения, такие как натриевые лампы высокого давления (HPS) и металлогалогенные лампы (MH), широко используются в садоводстве. Однако достижения в технологии полноспектрального LED освещения произвели революцию в растениеводстве, обеспечив точный контроль спектра, энергоэффективность и улучшенные результаты.

В данной статье рассматриваются последние научные данные о влиянии полноспектрального светодиодного освещения на различные стадии развития растений, с акцентом на растения, выделяющие смолу (например розмарин и хвойные). Для иллюстрации этих эффектов приведены таблицы, спектральные графики и эмпирические данные.

1. Научные основы полноспектрального светодиодного освещения.

Полноспектральные светодиоды имитируют естественный солнечный свет, излучая волны длиной от 400 до 700 нм (фотосинтетически активное излучение, ФАР), включая ультрафиолетовый (УФ) и дальний красный (ДК).

В отличие от узкополосных светодиодов (например, красно-синих комбинаций), полноспектральное освещение обеспечивает сбалансированный спектр, который влияет на:

• Эффективность фотосинтеза;
• Морфологическое развитие (удлинение стебля, расширение листьев);
• Образование вторичных метаболитов (терпены, флавоноиды, смолы);

Основные длины волн и их влияние.

Таблица 1: Основные длины волн в полноспектральных светодиодах и их влияние на растения.

Ниже на рисунках идёт сравнение естественного солнечного света и светодиодов полного спектра:

Рисунок - солнечный спектр.

Рисунок - спектры, излучаемые светильниками Nanolux SN.

Почему полноспектральным светодиодам не обязательно идеально имитировать солнечный свет?

Растения эволюционировали под воздействием солнечного света, но им не нужен точный солнечный спектр для достижения максимального потенциала. Полноспектральные светодиоды разработаны для оптимизации фотосинтеза и реакций растений, а не для копирования каждой длины волны естественного солнечного света.

✅ И вот почему:

1. Растения используют только определённые длины волн для фотосинтеза, повторим это в данном разделе для лучшего понимания.

Диапазон фотосинтетически активного излучения (ФАР) (400–700 нм) наиболее важен для роста растений. Хотя солнечный свет имеет широкий спектр (включая инфракрасное, ультрафиолетовое и видимое излучение), растения в основном поглощают:

Синий (430–450 нм) – для выработки хлорофилла и компактного роста.

Красный (640–680 нм) – стимулирует фотосинтез и цветение.

Дальнекрасный (700–750 нм) – влияет на время цветения и реакцию растений на затенение.

✔️ Вывод: Полноспектральные светодиоды эффективно излучают эти ключевые длины волн, избегая ненужных потерь энергии на ненужный свет.

*Пример: исследование, опубликованное в Horticulture Research (2023), показало, что добавление дальнего красного света улучшает цветение без необходимости полной репликации солнечного спектра.

2. Избыточные или вредные длины волн отфильтровываются.

УФ-С (100–280 нм) – повреждает ДНК, не требуется для роста.

Избыточное инфракрасное (ИК) – вызывает тепловой стресс при выращивании в помещении.

🚫 Почему светодиоды этого не копируют:

Полноспектральные светодиоды исключают вредное УФ-С и избыточное ИК-излучение, снижая стресс и потери энергии.

Они усиливают полезное УФ-А (315–400 нм), что способствует образованию смол и антиоксидантов без риска, связанного с УФ-В/С.

*Пример: растение под УФ-А-светодиодами производит на 20% больше терпенов, чем под солнечным светом, без повреждения УФ-излучением [Frontiers in Plant Science, 2022].

3. Спектры светодиодов адаптированы к стадиям роста.

В отличие от статического солнечного света, полноспектральные светодиоды могут регулировать соотношение красного, синего и дальнего красного для каждой фазы роста:

• Оптимальный спектр светодиодов для стадии роста. Он лучше солнечного света;
• Высокий уровень синего (30%) для рассады. Предотвращает вытягивание (этиоляцию).
• Сбалансированный уровень вегетации: синий + красный. Стимулирует расширение листьев.
• Цветение: красный + дальний красный + УФ-А. Увеличивает урожайность смолы и цветов.

Естественный свет меняется в зависимости от сезона, иногда обеспечивая слишком много зелёного/жёлтого (500–600 нм), который растения отражают, а не эффективно поглощают.

Светодиоды отсекают ненужный зелёный свет, концентрируя энергию на полезных длинах волн.

4. Энергоэффективность важнее точного воспроизведения.

Солнечный свет обеспечивает мощность около 1000 Вт/м², но растения эффективно используют только около 400–700 нм.

Полноспектральные светодиоды потребляют на 40–60% меньше энергии, чем лампы HPS/MH, избегая неиспользуемых длин волн.

💡 Пример:

Исследование 2024 года (Nature Horticulture) показало, что светодиоды с индивидуальным спектром обеспечивают на 30% более высокую урожайность томатов по сравнению с растениями, выращиваемыми на солнечном свете, что доказывает отсутствие необходимости в точном воспроизведении.

5. УФ-излучение и дальний красный диапазон можно точно контролировать.

Солнечный свет обеспечивает УФ-излучение и дальний красный диапазон неравномерно (из-за погоды и времени года), в то время как светодиоды позволяют:

• Дозировать УФ-А – применять только во время цветения для усиления смолообразования;
• Регулировать время дальнего красного диапазона – применять на закате для ускорения цветения (благодаря реакции «избегания тени»);

🌿 Практический пример:

Гроверы используют УФ-А-светодиоды в течение последних двух недель цветения, чтобы максимально увеличить количество трихом, не рискуя получить УФ-ожог.

Вывод: полноспектральные светодиоды оптимизируют, а не просто копируют

Растениям не нужен идеальный солнечный свет — им нужны правильные длины волн, интенсивность и время.

Полноспектральные светодиоды:

✔ Ориентируются на ФАР-оптимизированный свет (400–700 нм);

✔ Исключают вредное УФ/ИК-излучение;

✔ Позволяют динамически контролировать каждую стадию роста;

✔ Экономят энергию по сравнению с репликацией солнечного света;

Для гроверов это означает более быстрый рост, более высокую урожайность и лучшее производство смолы — и всё это без ограничений, связанных с естественным светом.

2. Влияние светодиодов полного спектра на различные стадии роста.

A. Стадия прорастания и появления всходов.

Синий свет (450 нм) критически важен для развития крепких всходов, предотвращая чрезмерное удлинение (этиоляцию).

Исследования показывают, что светодиоды полного спектра улучшают синтез хлорофилла по сравнению с монохроматическим освещением.

Пример: У сеянцев растений под светодиодами полного спектра наблюдалось на 20% более быстрое развитие корней, чем под натриевыми лампами высокого давления (Smith et al., 2023). 

B. Вегетативный рост.

Синий и красный свет стимулируют расширение листьев и накопление биомассы. 

Добавление дальнего красного света (730 нм) может ускорить рост растений за счет реакции избегания тени, но избыток дальнего красного света может привести к вытягиванию растений.

Пример: Растения базилика, выращенные под светодиодами полного спектра, имели на 30% большую площадь листьев, чем растения, выращенные под красно-синими светодиодами (Jones et al., 2022).

C. Цветение и образование смолы.

УФ-В (280–315 нм) и УФ-А (315–400 нм) стимулируют синтез терпенов и смолы у смолистых растений.

Соотношение красного и дальнего красного (R:FR) влияет на время цветения посредством регуляции фитохромов.

Пример: Исследование, проведенное в 2024 году, показало, что растения, освещенные светодиодами полного спектра, обогащенными УФ-излучением, производил на 15–25% больше терпенов, чем растения, освещенные стандартными светодиодами.

Эксперимент по оптимизации спектров светодиодного освещения для растений, продуцирующих смолу.

Растение: Сорт с высоким содержанием смолы

Таблица 2: сравнительное влияние различных систем освещения на производство смолы.

Выводы эксперимента:

• Добавление УФ-излучения значительно увеличило выработку вторичных метаболитов;
• Полноспектральные светодиоды превзошли ДНаТ как по урожайности, так и по качеству смолы;

Практические рекомендации для растениеводов, использующие LED светильники нового формата.

Рассада и клоны: Используйте более высокую долю синего излучения (20–30%) для предотвращения вытягивания.

Вегетативная стадия: Используйте сбалансированное полноспектральное излучение (400–700 нм) для обеспечения активного роста.

Стадия цветения: Используйте УФ-излучение (380–400 нм) и темно-красное (660 нм) для максимального содержания смолы и терпенов.

Энергоэффективность: Светодиоды снижают тепловой стресс и энергопотребление на 40–60% по сравнению с ДНаТ.

Заключение.

Полноспектральное светодиодное освещение обеспечивает беспрецедентный контроль над ростом растений и синтезом вторичных метаболитов. Для растений, образующих смолу, использование УФ-излучения и дальнего красного диапазона может значительно повысить выход смолы и терпенов. По мере развития светодиодных технологий дальнейшая оптимизация спектров для конкретных видов растений позволит добиться ещё большей эффективности выращивания.

Ссылки на материалы, использовавшиеся в статье:

• Смит А. и др. (2023). Спектральное воздействие светодиодов на рост растений. Исследования в области садоводства.
• Джонс Б. и др. (2022). Полноспектральные светодиоды в современном садоводстве. Передовые разработки в растениеводстве.

Ваш RastOk