Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА И ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА НА ПРИМЕРЕ CUCUMIS SATIVUS L.

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.31-36.086-096

Полный текст:

Аннотация

Рассчитаны потенциально эффективные для фотобиологических процессов значения плотности потоков света для дуговой натриевой трубчатой лампы (ДНаТ) мощностью 250 Вт и светодиодной (СИД) лампы мощностью 46 Вт. Предложено понятие коэффициента использования света для фотобиологических реакций с целью оценки энергетической составляющей спектра света, пригодной для оптимальной активации фоторецепторных систем растения, которые осуществляют управление процессами формообразования и изменения ориентации биологической системы в пространстве на раннем этапе развития для достижения максимальной эффективности фотосинтетической реакции. В расчётах использованы экспериментально полученные значения коэффициентов поглощения листа растения Cucumis sativus L. На основе данных о линейных размерах листа растения и зависимости спектра поглощения от возраста растения, а также спектрах действия фотобиологических реакций (фотосинтеза, диссипации избыточной энергии в виде тепла, фототропической реакции, синтеза хлорофилла, фотоморфогенеза) и спектрах излучения источников света рассчитана масса накопленных углеводов на раннем этапе развития растения Cucumis sativus L. Для верификации методики аналитической оценки было проведено экспериментальное исследование влияния излучения данных осветителей. Для ДНаТ 250 масса углеводов и сухая масса растения составили0,24 г и0,20 г соответственно, для СИД 46 –0,05 г и0,05 г соответственно. Предложенная система оценки эффективности спектра и интенсивности излучения по линейным параметрам растения является интеллектуальной основой для создания энергоэффективной системы автоматического управления светодиодным освещением теплицы с обратной связью по измеряемому параметру растения.

Об авторах

С. И. Супельняк
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана; ЛКМ ИК РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН
Россия

Станислав Игоревич Супельняк - аспирант кафедры «Материаловедение» КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, ведущий инженер ЛКМ ИК РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

д. 2, ул. Баженова, Калуга, 248000, тел.: +7(4842)72-82-63;

д. 8, ул. Академическая, Калуга, 248640



В. Г. Косушкин
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия

Виктор Григорьевич Косушкин - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение»

д. 2, ул. Баженова, Калуга, 248000, тел.: +7(4842)72-82-63



Список литературы

1. Bhushan, B. Biomimetics: lessons from nature–an overview / B. Bhushan // Biomimetics: lessons from nature—an overview. Phil. Trans. R. Soc. A. – 2009. – Vol. 367. – P. 1445–1486; DOI: 10.1098/rsta.2009.0011

2. Patra, J.K. Application of nanotechnology in textile engineering: An overview / J.K. Patra, S. Gouda // Journal of Engineering and Technology Research. – 2013. – Vol. 5. – No. 5. – P. 104–111; DOI: 10.5897/JETR2013-0309

3. Liu, C. Water splitting–biosynthetic system with CO2 reduction efficiencies exceeding photosynthesis / C. Liu [et al.] // Science. – 2016. – Vol. 352. – No. 6290. – P. 1210–1213; DOI: 10.1126/science.aaf5039

4. Wang, S. Effect of light quality on the growth and photosynthetic characteristics of cucumber Cucumis sativus L. under solar greenhouse / S. Wang [et al.] // III International Symposium on Cucurbits 731. – 2005. – P. 243–251; DOI: 10.17660/ActaHortic.2007.731.33

5. Urbonavičiūtė, A. Photophysiological Investigations Using Light Emitting Diode Illumination / A. Urbonavičiūtė [et al.] // RURAL DEVELOPMENT 2009. – 2009. – P. 414.

6. Hogewoning, S.W. Blue light dose–responses of leaf photosynthesis, morphology, and chemical composition of Cucumis sativus grown under different combinations of red and blue light / S.W. Hogewoning [et al.] // Journal of experimental botany. – 2010. – Vol. 61. – No. 11. – P. 3107–3117; DOI: 10.1093/jxb/erq132

7. Yano, A. Plant lighting system with five wavelength-band light-emitting diodes providing photon flux density and mixing ratio control / A. Yano, K. Fujiwara // Plant Methods. – 2012. – Vol. 8. – No. 1. – P. 46; DOI: 10.1186/1746-4811-8-46

8. Фокин, А.А. Установка для экспериментального исследования влияния параметров светового излучения на растения / А.А. Фокин, А.Н. Попов // Вестник МичГАУ. – 2012. – №2. – С. 117–121.

9. Olle, M. The effects of light-emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality / M. Olle, A. Viršile // Agricultural and food science. – 2013. – Vol. 22. – No. 2. – P. 223–234; DOI: 10.23986/afsci.7897

10. Волков, В.Н. Искусственное облучение растений / В.Н. Волков [и др.]. – Институт агрохимии и почвоведения РАН–Пущино, 1982. – 42 с.

11. McCree, K.J. Photosynthetically active radiation / K.J. McCree // Physiological plant ecology I. – 1981. – P. 41–55.

12. Алехина, Н.Д. Физиология растений: Учебник для студ. вузов под ред. И.П. Ермакова / Н. Д. Алехина [и др.] – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 640 с.

13. Супельняк, С.И. Моделирование и разработка светодиодного адаптивного осветителя для растений / С.И. Супельняк, В.Г. Косушкин, С.А. Адарчин // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2017. – Т. 22. – №. 7. – С. 21.

14. Супельняк, С.И. Спектрофотометрическое измерение спектра поглощения растений / С.И. Супельняк, В.Г. Косушкин, С.А. Адарчин // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2017. – Т. 22. – №. 8. – С. 25.

15. Takala, H. Signal amplification and transduction in phytochrome photosensors / H. Takala [et al.] // Nature. – 2014. – Vol. 509. – No. 7499. – P. 245; DOI:10.1038/nature13310

16. Кулаева, О.Н. Как свет регулирует жизнь растений / О.Н. Кулаева // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – №. 4. – С. 6–12.

17. Hellingwerf, K.J. Key issues in the photochemistry and signalling-state formation of photosensor proteins / K.J. Hellingwerf // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. – 2000. – Vol. 54. – No. 2-3. – P. 94–102; DOI: 10.1016/S1011-1344(00)00004-X

18. Czarna, A. Structures of Drosophila cryptochrome and mouse cryptochrome1 provide insight into circadian function / A. Czarna [et al.] // Cell. – 2013. – Vol. 153. – No. 6. – P. 1394–1405; DOI: 10.1016/j.cell.2013.05.011

19. Thresher, R.J. Role of mouse cryptochrome blue-light photoreceptor in circadian photoresponses / R.J. Thresher [et al.] // Science. – 1998. – Vol. 282. – No. 5393. – P. 1490-1494; DOI: 10.1126/science.282.5393.1490

20. Уоринг, Ф. Рост растений и дифференцировка / Ф. Уоринг, И. Филлипс. – М.: Мир, 1984. – 515 с.

21. Briggs, W.R. Phototropins: a new family of flavin-binding blue light receptors in plants / W.R. Briggs, J.M. Christie, M. Salomon // Antioxidants and Redox Signaling. – 2001. – Vol. 3. – No. 5. – P. 775–788; DOI: 10.1089/15230860152664975

22. Kasemir, H. Control of chloroplast formation by light / H. Kasemir // Cell biology international reports. – 1979. – Vol. 3. – No. 3. – P. 197-214; DOI: 10.1016/0309-1651(79)90033-X

23. Emerson, R. The quantum yield of photosynthesis / R. Emerson // Annual Review of Plant Physiology. – 1958. – Vol. 9. – No. 1. – P. 1–24.

24. Якушкина, Н.И. Физиология растений: учебник для студентов вузов / Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. – М.: Изд-во ВЛАДОС, 2004. – 464 с.

25. Alam M.A. Night time temperature and day time irradiance on photosynthesis and growth of cucumber: Potential and possibilities for energy saving: thesis. – Norwegian University of Life Sciences, 2016.

26. Gregory, F.G. Studies in the energy relations of plants. I. The increase in area of leaves and leaf surface of Cucumis sativus / F.G. Gregory // Annals of Botany. – 1921. – No. 1. – P. 93–123; DOI: 10.1093/oxfordjournals.aob.a089751

27. Blanco, F.F. A new method for estimating the leaf area index of cucumber and tomato plants / F.F. Blanco, M.V. Folegatti // Horticultura Brasileira. – 2003. – Vol. 21. – No. 4. – P. 666–669; DOI: 10.1590/S0102-05362003000400019

28. Хебер, У. Запасание и диссипация энергии света растениями как взаимно дополняющие процессы, вовлеченные в поддержание жизни растения / У. Хебер, О.Л. Ланге, В.А. Шувалов. – Проблемы регуляции в биологических системах: биофизические аспекты / под ред. Рубина АБМ, – 2007. – 195 с.


Для цитирования:


Супельняк С.И., Косушкин В.Г. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА И ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА НА ПРИМЕРЕ CUCUMIS SATIVUS L.. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(31-36):86-96. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.31-36.086-096

For citation:


Supelnyak S.I., Kosushkin V.G. THE EVALUATION METHOD FOR THE EFFICIENCY OF PHOTOSYNTHESIS DEPENDING ON THE COMPOSITION AND INTENSITY OF LIGHT ON THE EXAMPLE OF CUCUMIS SATIVUS L.. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(31-36):86-96. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.31-36.086-096

Просмотров: 112


ISSN 1608-8298 (Print)