В современном мире в условиях растущего спроса на свежую зелень круглый год, гидропоника становится все более востребованной, поскольку позволяет получать высокие урожаи независимо от климатических условий и сезона, экономя водные ресурсы и площади. Гидропоника — это метод выращивания растений без почвы, при котором корневая система получает все необходимые питательные вещества из водного раствора [2].

Проанализируем результаты исследований, которые были опубликованы. Группа ученых под руководством В. Н. Сельмена провела эксперимент с редисом и кресс-салатом [3]. Они использовали лампы разного цвета: специальные фитолампы, теплые лампы и холодные лампы. В результате было определено, что лучше всего растения росли под фитолампами.

А. А. Бессарабов и И. В. Бумбар изучали салат сорта «Айсберг» [1]. В их эксперименте свет менялся в течение дня — утром давали больше синего света, днем — красного, а вечером добавляли зеленый. Результат оказался отличным: при таком «умном» динамическом освещении салат вырос на 26 % больше, чем при обычном красно-синем свете. Особенность этой работы в том, что ученые впервые показали: менять цвет света в разное время суток очень полезно для растений. Но ограничение тоже есть: исследование проводилось только на одном сорте салата, и неизвестно, сработает ли этот метод на других растениях.

Чуб В. В. и Миронова О. Ю. выяснили, как разные цвета света действуют на растения [4]:

— красный свет (600–700 нм) — самый полезный для фотосинтеза, помогает набирать массу;

— синий свет (400–500 нм) — управляет ростом, не дает стеблям вытягиваться;

— зеленый свет (500–600 нм) — проникает глубоко в листья, помогает нижним «этажам» растений;

— дальний красный свет (700–750 нм) — помогает растению понимать, что рядом есть другие растения, и приспосабливаться.

В этой статье дано очень подробное объяснение влияния каждого цвета. Однако это обзорная работа, а не эксперимент с точными цифрами.

Все исследователи согласны: цвет света очень важен для растений. Однако каждое растение может «любить» свой собственный свет, поэтому лучший способ — пробовать, наблюдать и делать выводы из собственных опытов.

Гипотеза экспериментального исследования: я предполагаю, что спектр света влияет на скорость роста и время появления листьев и корней у репчатого лука.

Эксперимент проводился в осенне-зимний период (с 24.11.25 по 21.12.25), продолжительность эксперимента составила 27 дней.

В качестве объекта исследования использовались луковицы репчатого лука сорта неизвестной селекции. Отбор луковиц для эксперимента проводился по следующим критериям:

— диаметр: 3–4 см.;

— отсутствие механических повреждений и признаков заболеваний (гнили, плесени);

— наличие сухих кроющих чешуй. Луковицы перед посадкой не проращивались.

Исследование проводилось на самодельной установке, состоящей из пяти отдельных емкостей, соответствующих пяти вариантам освещения. В качестве емкостей для выращивания использовались стандартные упаковки из-под куриных яиц категории С0. Каждая такая упаковка представляет собой лоток из полистирола с 30 ячейками конической формы. Выбор данного типа емкостей обусловлен следующими практическими соображениями:

— упаковки являются вторичным материалом, что соответствует экологическим принципам;

— коническая форма ячеек обеспечивает надежную фиксацию луковиц, предотвращая их опрокидывание, при этом донце луковицы свободно свисает в нижнюю часть ячейки;

— материал упаковки позволял наблюдать за начальными этапами роста корней без извлечения растений.

Упаковки из-под яиц предварительно очищались от органических остатков и тщательно промывались проточной водой. Каких-либо дополнительных приспособлений для аэрации корневой системы не применялось, так как условия эксперимента были максимально приближены к пассивной гидропонной культуре. Корни растений находились в нижней части ячейки, частично погруженные в воду.

В ходе эксперимента использовалась обычная водопроводная вода из централизованной системы водоснабжения. Вода отстаивалась в открытой емкости в течение 24 часов для дехлорирования перед первым заполнением ячеек.

Принципиальной особенностью данного эксперимента являлось отсутствие каких-либо питательных растворов и удобрений. Растения развивались исключительно за счет:

— запаса питательных веществ, которые есть в самой луковице;

— водопроводной воды, содержащей лишь следы минеральных элементов.

Вода в ячейки добавлялась по мере ее убывания (испарения и потребления растением). Целью было поддержание постоянного контакта донца луковицы с водой. Частота полива варьировала и фиксировалась в журнале наблюдений, например, для красного света отмечен наиболее частый полив — 4 раза за активную фазу, что может косвенно свидетельствовать о более интенсивном потреблении воды активно растущими растениями).

Таким образом, использованная установка представляет собой упрощенную модель гидропонного выращивания, где единственным варьируемым фактором выступает свет, а все остальные условия (вода, температура, генетика луковиц) максимально стандартизированы.

В качестве источников света использовались светодиодные (LED) лампы с узким спектром излучения для четырех экспериментальных групп и естественное освещение для контрольной группы. Лампы располагались непосредственно над каждым ящиком на высоте 20 см от верхушек луковиц. Фотопериод составлял 12 часов свет / 12 часов ночь.

Ящик-1: Синий свет. Использовалась LED лампа с длиной волны в пике 440–450 нм.

Ящик-2: Зеленый свет. Использовалась LED лампа с длиной волны в пике 520–530 нм.

Ящик-3: Белый свет. Использовалась LED лампа холодного белого света с широким спектром (400–700 нм), имитирующим дневной свет.

Ящик-4: Красный свет. Использовалась LED лампа с длиной волны в пике 630–660 нм.

Ящик-5: Солнечный свет (Контроль). Ящик располагался на подоконнике и освещался естественным светом зимнего дня. Интенсивность естественного освещения была заведомо низкой из-за короткого светового дня и облачности.

Интенсивность света для искусственных источников не измерялась, но визуально была подобрана примерно одинаковой.

Начало эксперимента (посадка луковиц в установку) — 24.11.25.

Ежедневно в одно и то же время проводился визуальный осмотр и измерения. Все наблюдения заносились в рабочий журнал. В таблице 1 показано, что скорость появления корней существенно зависела от спектрального состава света.

Таблица 1

Старт образования корней

Белый и красный свет стимулировали самое раннее появление корней (на 2-й день). При этом под белым светом сформировалось сразу 4 корня, и к 7-му дню они достигли максимальной длины (до 7 см), что свидетельствует о высокой эффективности полного спектра для активации меристем донца луковицы.

Под зеленым светом корни появились на день позже (3-й день) и к 7-му дню показали хорошую длину (3 см). Синий и солнечный свет привели к задержке корнеобразования (4-й день) и минимальному развитию корневой системы за первую неделю (0,2–0,4 см). Синий свет, вероятно, направил энергию на активацию фоторецепторов и подготовку к фотосинтезу, а не на быстрый рост корней. Солнечный свет в зимний период оказался слишком слабым для эффективной стимуляции.

Появление первых перьев (таблица 2) также было неоднородным.

Таблица 2

Старт роста пера

Лидером по скорости появления зелени снова стал белый свет, давший три пера уже на 6-й день. Это подтверждает его сбалансированность. Интересно, что солнечный свет, несмотря на слабость, также инициировал появление первого пера на 6-й день, что говорит о достаточности минимального светового сигнала для запуска процесса при наличии запаса питательных веществ в луковице.

Красный и зеленый свет дали первые перья чуть позже (7-й и 8-й день соответственно), а синий — с наибольшим опозданием (10-й день). Это коррелирует с задержкой роста корней под синим светом и подтверждает тезис о том, что синий спектр в чистом виде замедляет растяжение клеток и ориентирует растение на формирование фотосинтетического аппарата, а не на быстрый линейный рост.

Итоговые измерения на 21.12.25 (27-й день) позволили выделить спектры по итоговым результатам (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Итоговые показатели количества перьев на 27-й день, шт.

Рис. 2. Итоговые показатели максимальной длины перьев на 27-й день, см

Красный свет обеспечил формирование самых длинных перьев (28 см). Это полностью соответствует его физиологической роли: активация фитохрома приводит к растяжению клеток, что выражается в максимальном удлинении листовых пластин.

Солнечный свет дал наибольшее количество перьев (9 шт.), но они были самыми короткими (до 18 см). Высокое количество перьев, вероятно, обусловлено сортовыми особенностями луковицы. Низкая интенсивность света заставила растение вкладывать ресурсы в увеличение количества фотосинтезирующих органов (листьев), чтобы компенсировать дефицит энергии, что привело к их слабому росту в длину.

Белый свет показал сбалансированный результат: много перьев (7 шт.) и большая длина (27 см). Это говорит о том, что полный спектр позволяет оптимально распределять ресурсы между процессами деления и растяжения клеток.

При синем свете несмотря на поздний старт, к концу эксперимента количество перьев (8 шт.) и их длина (27,6 см) приблизились к лидерам, что подчеркивает важность синего спектра для нормального развития растения на поздних этапах. Зеленый свет оказался наименее эффективным: мало перьев (3 шт.) и средняя длина.

По итогам проведенного исследования сделаны следующие выводы. Полученные результаты эксперимента подтвердили гипотезу о том, что спектр света влияет на скорость роста и время появления листьев и корней у репчатого лука.

Опытным путем установлено, что красный свет помог вырастить самые длинные перья (до 28 см). Под белым светом лук вырос быстро, корней и перьев было много. Под синим светом в начале лук рос медленно, но потом догнал остальных, можно сказать, что цвет важен, чтобы растения были крепкими. Под зеленым светом лук рос плохо. Зимой солнца мало, поэтому под солнечным светом лук рос плохо.

В результате можно сделать вывод, что лучше всего использовать белые или красные лампы. Зеленый свет не подходит, а надеяться только на зимнее солнце нельзя.

Практическая значимость проведенного эксперимента заключается в том, что результаты исследования имеют прикладное значение для любителей комнатного растениеводства и владельцев небольших домашних ферм. Работа показывает возможность создания эффективной гидропонной установки из доступных вторичных материалов (упаковки из-под яиц), что снижает затраты и соответствует экологическим принципам. В ходе эксперимента были проверены разные лампы и теперь я знаю, какая из них лучше подходит для выращивания зелени зимой. Полученные результаты помогут сэкономить электричество и всегда иметь свежие витамины на столе, даже когда на улице холодно.

Литература:

1. Бессарабов А. А. Оптимизация процессов производства листового салата «Айсберг» с учетом искусственного освещения и гидропонной системы в вертикальных фабриках растений / А. А. Бессарабов, И. В. Бумбар — Текст: непосредственный // Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития: материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию Дальневосточного государственного аграрного университета. В 3 т., Благовещенск, 16–17 апреля 2025 года. — Благовещенск: Дальневосточный государственный аграрный университет, 2025. — С. 253–259.
2. Гидропоника: виды и перспективы использования / Д. С. Панов, А. И. Андреева, И. Н. Кравцов, А. А. Леонов — Текст: непосредственный // Актуальные научно-технические средства и сельскохозяйственные проблемы: Материалы IX Национальной научно-практической конференции с международным участием, Кемерово, 29 декабря 2022 года. — Кемерово: Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия, 2022. — С. 150–156.
3. Сельмен В. Н. Влияние спектра светодиодных ламп и интенсивности искусственного освещения на образование фитомассы растений / В. Н. Сельмен — Текст: непосредственный // Итоги и перспективы развития агропромышленного комплекса: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, с. Соленое Займище, 18–19 июля 2018 года / Составители Н. А. Щербакова, А. П. Селиверстова. — с. Соленое Займище: Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия, 2018. — С. 687–695.
4. Чуб В. В. Влияние различных источников света на рост и развитие растений / В. В. Чуб, О. Ю. Миронова — Текст: непосредственный // Роль ботанических садов и дендрариев в сохранении, изучении и устойчивом использовании разнообразия растительного мира: Материалы Международной научной конференции, посвященной 85-летию Центрального ботанического сада Национальной академии наук Беларуси. В 2-х частях, Минск, Беларусь, 06–08 июня 2017 года. Том Часть 2. — Минск, Беларусь: Медисонт, 2017. — С. 148–151.