Особенности тепловлажностного режима в камерах с растениями

Физиологические процессы, совершающиеся в растениях, зависят от температуры и влажности воздушной среды, окружающей их. Температура воздуха, участвуя вместе с лучистой энергией источников света в формировании термического режима внутри растений, влияет на продуктивность их фотосинтеза, а также на процессы роста и развития. Значение воздействия этого фактора определяется тем, что в основе физиологических процессов растений лежат биохимические превращения веществ. Последние, подчиняясь закону Вант-Гоффа, удваивают свою интенсивность при повышении температуры на каждые 10°. Характер протекания одного из важнейших процессов жизнедеятельности растений — фотосинтеза в зависимости от температуры окружающего воздуха иллюстрируется рисунке. Интенсивность фотосинтеза /ф сначала быстро увеличивается вместе с повышением температуры, затем наступает зона оптимума, после прохождения которой она снижается. Другой, не менее важный физиологический процесс — дыхание растений — может усиливаться с возрастанием температуры вплоть до оптимума, лежащего близко к условиям гибели растений.

Таким образом, рост растений, характеризующийся накоплением сухого вещества в результате взаимодействия этих двух процессов, также сначала с увеличением температуры усиливается, затем, когда наступает равновесие процессов фотосинтеза и дыхания (компенсационная точка), он прекращается, и дальнейшее увеличение температуры уже приводит лишь к потерям сухого вещества на поддержание дыхания.

Требования к обеспечению температурных режимов для культивирования растений при разных уровнях облученности различны. Так, в условиях более интенсивного облучения, когда фотосинтез растений высок, температура воздуха может быть повышенной. Это ускоряет рост. При слабой облученности растений, чтобы уменьшить потери на дыхание, следует поддерживать пониженные температуры.

Температура самих растений зависит от условий окружающей среды. При безветренной погоде температура листьев обычно бывает на 4—7° выше температуры воздуха, при ветре — только на 0,2—0,7°. На прямом солнечном свету перегрев листьев растений относительно окружающей температуры воздуха может достигать +26°.

Такой фактор, как влажность воздуха, также играет существенную роль в жизнедеятельности растений. Определяя условия транспирации воды растениями, поддержания тургора в тканях, влажность воздуха, в конечном счете, воздействует на продуктивность фотосинтеза растений и их урожай. Кстати, система капельного полива от компании «Водный Инженер» поможет увеличить урожайность.

В естественных условиях, как отмечает Н. П. Русин, относительная влажность воздуха в растительном покрове не остается постоянной в течение вегетационного периода. Она увеличивается по мере роста и развития растений, достигая наибольшей величины (примерно 85—90%) в конце вегетационного периода. Позднее, когда наступает период созревания растений, испарение уменьшается, а вместе с ним уменьшается и относительная влажность воздуха (до 76% и ниже).

Действия режимов относительной влажности воздуха и его температуры на жизнедеятельность растений — взаимосвязаны. Один и тот же режим влажности воздуха при разных температурах, как одна и та же температура при разных значениях влажности воздуха, могут действовать на них и благоприятно и угнетающе.

В результате многочисленных исследований с различными видами растений определены диапазоны температур и относительной влажности воздуха, в пределах которых наиболее эффективно протекают процессы жизнедеятельности растений по температуре — от +15 до +30°; по влажности — от 50 до 90 отн.%.

Выше и ниже предельных значений температура и влажность воздуха, мало участвуя в процессах роста и развития растений, характеризуют лишь экстремальность условий. Наибольшей продуктивности фотосинтеза и максимальным значениям роста и развития растений соответствуют оптимальные сочетания тепловлажностных параметров воздушной среды. Они индивидуальны для разных видов растений. Рекомендации по созданию оптимальных температурных и влажностных условий в настоящее время имеются для очень немногих культур, да и они в большинстве случаев достаточно противоречивы. Это объясняется существованием исключительно сложных, изменяющихся во времени, многофакторных влияний, таких, например, как интенсивности облучения, концентрации CO2, разности скоростей их изменений, на температурные оптимумы в различных этапах развития растений.

Следует думать, что в недалеком будущем при помощи электронных вычислительных машин в исследовательских комплексах с контролируемыми и регулируемыми условиями искусственной среды для растений эту многофакторность и сложность связей удастся в значительной степени учесть. Тогда пробелы в области наших знаний об оптимальных условиях тепловлажностных режимов для различных культур уменьшатся.

Существенное влияние на рост, развитие и продуктивность растений оказывают условия термопериодизма. В соответствии с ними требуется, чтобы температура воздуха в светлую часть времени культивирования растений отличалась от температуры воздуха темной части суток. Экспериментально установлено, что растения лучше растут и развиваются, если температура в ночные периоды (в темноте) на 5—10° ниже, чем днем (на свету). Создание в камерах с растениями заданных значений температуры и влажности воздуха в соответствии с различными программами их изменений во времени осуществляется с помощью технических систем кондиционирования.

На рисунке показана схема камеры для культивирования растений в искусственных условиях среды с указанием основных источников выделяющегося тепла и влаги. Уравнение теплового баланса для этой камеры с растениями будет:

где L — расход воздуха, циркулирующего через камеру с растениями, кг/ч; i„; i,— теплосодержание воздуха на входе и выходе из камеры; ккал/кг; Qoy— приток тепла в камеру от мощных облучающих устройств, ккал/ч; Qor—приток тепла (или потеря тепла) через ограждения камеры, ккал/ч.