Оптимізація спектрального складу фітоламп у закритому ґрунті для покращення продовольчої стабільності України в умовах післявоєнного відновлення

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2025.345446

Ключові слова:

опитальне освітлення, LED-фітолампа, обмежені ресурси, овочеві культури, адаптивне агровиробництво, фотосинтез, тепличне вирощування, фотосинтез, тепличне вирощування

Анотація

У статті представлено результати експериментального дослідження впливу спектрального складу світлодіодного освітлення на ріст, розвиток та продуктивність овочевих культур у закритому ґрунті. Актуальність теми зумовлена значними втратами врожайності у відкритому ґрунті, через кліматичні ризики, деградацію ґрунтів та нестабільність погодних умов, а також скороченням посівних площ унаслідок воєнних дій. Ці чинники знижують ефективність традиційного землеробства, обмежуючи можливість стабільного забезпечення населення якісними овочами. В умовах контрольованого середовища теплиць ризики втрат можна мінімізувати, особливо за застосування LED-фітоламп з адаптивним спектром, що допомагає оптимізувати фотосинтетичну активність рослин та підвищити ефективність використання енергії. Метою дослідження було визначення оптимальних спектральних параметрів освітлення для підвищення продуктивності помідорів (Solanum lycopersicum, сорт «Чумак») та салату (Lactuca sativa, сорт «Одеса 75»). Експеримент проводили у навчальній теплиці з використанням LED-фітоламп потужністю 100 Вт у чотирьох режимах: повний спектр (контроль), переважно синій, переважно червоний та комбінований зі включенням інфрачервоного (ІЧ) та ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Протягом восьми тижнів вегетації виконували щотижневі вимірювання висоти рослин, площі листкової поверхні, маси біомаси, вмісту хлорофілу, кількості квіток, маси плодів і врожайності. Статистичну обробку здійснювали методом однофакторного дисперсійного аналізу (ANOVA) з рівнем значущості p≤0,05. Найбільш ефективним виявився комбінований спектр, який забезпечив максимальні показники врожайності помідорів (4,9 кг/м2) та біомаси салату (186 г/росл.), а також сприяв гармонійному розвитку вегетативних і генеративних органів. Синій спектр стимулював накопичення хлорофілу, але мав обмежений вплив на генеративні процеси, тоді як червоний посилював плодоношення, проте знижував вегетативний ріст. Отримані результати підтверджують доцільність використання адаптивних LED-фітосистем із керованим спектром як інноваційного та енергоефективного інструменту для підвищення продуктивності овочевих культур у закритому ґрунті. Це має особливе значення для післявоєнного відновлення аграрного сектору України та зміцнення продовольчої безпеки країни.

Посилання

Мельник, Д., & Гринюк, О. (2024). Спектральна оптимізація LED-фітоламп для регуляції росту рослин у закритому ґрунті. Інженерія аграрних систем, 2(30), 41–48.

Сидоренко, В., & Литвиненко, Ю. (2023). Порівняльний аналіз спектральних характеристик фітоламп і традиційних джерел світла в аграрному виробництві. Світло в агросистемах, 3(11), 27–34.

Roberta, R., Cocetta, G., & Proietti, S. (2025). Beyond red and blue: Unveiling the hidden action of green wavelengths on plant physiology, metabolisms and gene regulation in horticultural crops. Environmental and Experimental Botany, 230. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2025.106089.

Arena, С., Tsonev, Т., & Doneva, D. (2016). The effect of light quality on growth, photosynthesis, leaf anatomy and volatile isoprenoids of a monoterpeneemitting herbaceous species (Solanum lycopersicum L.) and an isoprene-emitting tree (Platanus orientalis L.). Environmental and Experimental Botany, 130, 122–132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2016.05.014.

Gennaro, L., Mele, B., & Luca, V. (2020). The role of monochromatic red and blue light in tomato early photomorphogenesis and photosynthetic traits. Environmental and Experimental Botany, 179. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104195.

Shuangshuang, D., Pengfei, S., & Dacheng, W. (2023). Blue and red light proportion affects growth, nutritional composition, antioxidant properties and volatile compounds of Toona sinensis sprouts. LWT, 173. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114400.

Дяченко, І., & Романенко, Л. (2023). Вплив спектрального складу світла на фотосинтетичну активність та пігментну систему рослин. Фізіологія рослин і клітинна біологія, 2(16), 21–28.

Haidekker, М., Dong, K., & Mattos, E. (2022). A very low-cost pulse-amplitude modulated chlorophyll fluorometer. Computers and Electronics in Agriculture, 203. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.107438.

Kandpal, K. C., & Kumar, A. (2024). Migrating from invasive to noninvasive techniques for enhanced leaf chlorophyll content estimations efficiency. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 54(7), 2583–2598. DOI: https://doi.org/10.1080/10 408347.2023.2188425.

Montgomery, D. C., & Cahyono, S. T. (2022). Design and Analysis of Experiments (9th ed.). Wiley. 11. Fisher, R. A. (1935). The Design of Experiments. Oliver & Boyd, Edinburgh.

Tyystjärvi, E., & Herranen, M. (2018). Blue light reduces photosynthetic efficiency of cyanobacteria through an imbalance between photosystems I and II. Photosynthesis Research, 138, 103–116.

Zhang, C., & Porcar-Castell, A. (2019). Do all chlorophyll fluorescence emission wavelengths capture the spring recovery of photosynthesis in boreal evergreen foliage? Plant, Cell & Environment, 42, 2455–2469.

Mickens, M., & Torralba, M. (2017). Modeling light distribution within plant canopies using ray tracing and computational geometry techniques. Frontiers in Plant Science, 8, 805–917.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-11-14

Номер

№ 4 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.