Pašlaik jau vairākās Eiropas valstīs, kā arī citur pasaulē, paātrinās pāreja no papildapgaismojuma ar augstspiediena nātrija spuldzēm uz LED lampām, vienlaikus attīstās pašas lampas, to konstrukcija un spektri. Mūsdienās par normu ir kļuvušas dimmējamās (tas ir tādas, kurām gaismas intensitāti var pakāpeniski palielināt vai pazemināt) LED lampas, kuras dod iespēju dimmēt katru spektra krāsu (jeb kanālu) atsevišķi, pieskaņojoties dabīgā apgaismojuma izmaiņām.

Vienlaikus gan Latvijā, gan citās valstīs audzētāji ir saskārušies ar virkni problēmu, kuras risināt tiem palīdz pētnieki. Ir skaidrs, ka agronomiem un audzētājiem ir jāmācas no jauna, jo zem LED lampām mainās vienlaikus vairāki mikroklimata parametri, kas savukārt ietekmē augus.

Audzējot zem LED lampām, palielinās gaismas intensitāte, bet mainās spektrs, vairāk tiek lietoti ekrāni, arvien biežāk lieto gaisa nosusināšanu vēdināšanas vietā. Tāpat savu lomu spēlē jauni, pret vīrusiem izturīgi gurķu un tomātu hibrīdi.

Vēl viena jauna pieeja ir dinamiskais papildapgaismojums, proti, lampas ieslēdz un izslēdz atkarībā no elektroenerģijas cenas noteiktās diennakts stundās. No ekonomiskā viedokļa tas varētu būt izdevīgi, bet nedrīkst aizmirst par augiem un to reakcijas perioda ilgumu. Dažu Latvijas saimniecību praktiskā pieredze liecina, ka, pilnībā izslēdzot gaismu uz ilgāku laiku, var viegli izsist augu no līdzsvara pat dažu stundu laikā, bet, lai atjaunotu līdzsvaru, var būt vajadzīgas vairākas dienas un pat nedēļas. Savukārt Nīderlandes pētnieki ir konstatējuši, ka pakāpeniskā gaismas intensitātes samazināšana vai palielināšana neatstāj negatīvu ietekmi uz augiem, jo līdzinās dabīgajam apgaismojumam mainīgā mākoņu daudzuma laikā.

Gan Latvijā, gan Nīderlandē pētnieki palīdz audzētājiem atbildēt uz jauniem izaicinājumiem. Apritē ienāk jauna ražības mērvienība — kg/m² vietā sāk novērtēt arī kg/mol gaismas, tāpat pēta tālās sarkanās un ultravioletās (UV) gaismas lomu augu vadībā un veselības nodrošināšanā.

Ir skaidrs, ka nav vērts izmēģināt LED lampas nelielā siltumnīcas platībā, piemēram, uz dažām augu rindām. Lai panāktu reālu efektu, ir jāmaina ne tikai laistīšanas stratēģija, bet arī visi mikroklimata parametri un pašu augu kopšana — lapu un augļu skaita normēšana.

Nīderlandes audzētāja pieredze

Šo apstiprina arī Nīderlandes tomātu audzētšanas saimniecības “Agro Care” pieredze. Pirms pieciem gadiem tā uzsāka LED lampu izmēģinājumu nelielā platībā un gāja visai grūti, bet pašlaik tās deg jau sešās no astoņām siltumnīcām, un audzētājs Lars van Baar ir gatavs dalīties pieredzē. Pēc viņa vārdiem, tomāti “piedod” spektra izvēli, bet problēmas rada oedemas (lapu virsmas deformācijas, līdz šim bieži novērojamas uz pārlaistītiem augiem vēsā laikā arī audzējot bez papildapgaismojuma) rašanās, audzējot zem LED. Cieš augi, kavējas augšana. Audzētājs meklē risinājumu, šķiet, ka tālā sarkanā gaisma dienas beigās šo problēmu mazina, savukārt audzēšanas sākumā, veģetatīvajā stadijā, tālā sarkanā gaisma traucē jauno galotņu augšanu.

2023./2024. gada ziemas sezonā dinamiskā LED lampu izmantošana bija efektīva, bet audzētājs labprāt izmantotu nātrija lampas, jo tām esot augstāka gaismas izmantošanas efektīvitāte. Šķiet, ka LED potenciāls vēl nav pilnībā izmantots.

Dimmēšanu šis audzētājs izmanto saistībā ar elektroenerģijas cenām. Tomāti uz to tikpat kā nereaģē, toties reaģē kamenes. Saskaņā ar audzēšanas plānu lampas deg 18 stundas diennaktī, bet dimmēšanas dēļ sanāk, ka faktiski tās pilnībā deg tikai 17 stundas. Ir nepieciešams rast līdzsvaru starp elektroenerģijas taupīšanu un augu stāvokli un ražu.

Dinamiskā apgaismojuma efekts.

Konsultāciju pētījumu firmas “Delphy” siltumnīcās tika pētīts dinamiskā apgaismojuma ietekme uz tomāta augiem un ražu pie vienāda kopējā gaismas daudzuma. Kontroles nodalījumā LED lampas dega nepārtraukti ar intensitāti 260 µmol/m2/sec, savukārt izmēģinājumā lampas tika dimmētas no plkst. 6:00 līdz 9:00 līdz 50 µmol/m2/sec, bet dienas laikā tās dega ar 300 µmol/m2/sec.

Dinamiskais apgaismojums dod iespēju ietaupīt elektroenerģijas izmaksas, un līdz šim netika novērota negatīva ietekme uz augiem un ražu. Pēc pētnieka Joop Verhoeven vārdiem, lielāka apgaismojuma intensitātes starpība ietekmē augu ģeneratīvi. Kontroles nodalījumā mikroklimats ir “plakanāks” (proti, mikroklimata parametru grafiks uz datora ekrāna izskatās līdzens, bez pīķiem un “bedrēm”), tādēļ vadīt augu ir grūtāk.

Dienas laikā pie dabīgā apgaismojuma intensitātes virs 100 W/m2 pētnieki izmantoja papildus tikai sarkano gaismu, jo tās radīšanai ir nepieciešams mazāk elektroenerģijas nekā pilnā spektra gaismai. Pilna spektra gaismu izmantoja tikai nakts laikā, lai noturētu augu veģetatīvi-ģeneratīvā līdzsvarā.

Dimmēšana prasa īpašu laistīšanas devas korekciju. Izrādās, ka augus nedrīkst laistīt dimmēšanas laikā, citādi rodas pārāk augsts osmotiskais spiediens saknēs un augā. Naktī augus laistīja lampu degšanas periodā, sākot ar 45 minūtēm pēc dimmēšanas beigām. Izmēģinājuma siltumnīcās bija izvietotas dubultas tā sauktās “augšanas” caurules, kuras tika izmantotas lielākoties dienas beigās, nakts sākumā. Otro cauruli varētu arī neizmantot, uzturot zemāko nedaudz siltāku, tomēr, audzējot zem LED lampām, vismaz viena šāda caurule ir nepieciešama augļu augstumā, lai veicinātu straujāku nogatavošanos.

Gaisa cirkulācija.

Taupot enerģiju audzēšanas laikā, it sevišķi ziemā, gaiss siltumnīcā ātri vien paliek par mitru. Praksē rodas dažādas problēmas ar tomātiem - augļi slikti krāsojas, uz kauslapām attīstās puve. Savukārt uz gurķiem veidojas vairāk galotnes iedegas, nobirst augļaizmetņi, lapas iegūst kupolveida formu. Pie tā visa audzētāji vaino mazāku iztvaikošanu.

Pērn firmas “Delphy” pētījuma siltumnīcās tika veikts izmēģinājums ar tomātiem. Augstāks gaisa mitrums ar ūdens tvaiku deficītu 2.0 g/m3 samazināja mitruma iztvaikošanu ar augiem, ko pastiprināja arī augstāks EC līmenis. Rezultātā uz augiem tika novērots vairāk oedemas un pelēkās puves (Botrytis cinerea). Tāpat pie augstāka gaisa mitruma samazinājās vidējā augļa masa. Tas neietekmēja augļu kvalitāti, uzglabāšanos un augļa krāsošanos (nevienmērīga tomātu augļu krāsošanās ir izplatīta problēma ziemas periodā, audzējot ar papildapgaismojumu). Iespējams, ka krāsošanos uzlaboja divas “augšanas” caurules ķekara tuvumā.

Šoziem pētnieki pamēģināja stimulēt iztvaikošanu ar gaisa cirkulāciju. Divos siltumnīcas nodalījumos tika nodrošināta gaisa cirkulācija ar ātrumu 7 un 16 m3/h. Līdz aprīļa sākumam nekādas atšķirības netika novērotas, vienīgi ražība bija zemāka nekā citos eksperimentos. Vidējā augļa masa 130 g bija par mazu lielaugļu ķekaru tomātiem.

Nodalījumā ar lielāku gaisa ātrumu veidojas lapu malas iedega, kuras dēļ lapas izskatās nomocītas. Šķiet, ka tur iztvaikošana tiek stimulēta par daudz. Savukārt to nevar teikt par pelēko puvi (Botrytis), kura pērn radīja lielas problēmas. Citā siltumnīcā bez ventilācijas, pelēkās puves bija daudz vairāk, neskatoties uz zemāku gaisa mitrumu. Lapu sulas analīzes rāda, ka lapās ir zems magnija saturs, aptuveni ceturtā daļa no vajadzīgā, iespējams, tieši ar to skaidrojama lapu malu iedega. Jo zemākā auga daļā, jo lielāks magnija trūkums. Acīmredzot saknes zemas iztvaikošanas dēļ par maz uzņem magniju no barības šķīduma un augs ir spiests pārvietot magniju no zemākām lapām uz galotni. Savukārt oedema vairs praktiski nav redzēta, tikai pāris reizes apmākušā laikā, kā tas mēdz būt arī ražošanas praksē līdzīgos apstākļos.

Iztvaikošanas robežas. Wageningenes universitātes pētnieki veica divus eksperimentus ar gurķiem pilnīgi slēgtās telpās. Viņi vadīja iztvaikošanu ar ūdens tvaiku deficīta palīdzību. Pirmajā audzēšanas reizē ūdens tvaiku deficīts naktī tika uzturēts 0.8 g/m³ nevis 4.2 g/m³, kā parasti. Nākamajā audzēšanas reizē iztvaikošana tika pazemināta kā naktī, tā dienā ar vēl zemāku ūdens tvaiku deficītu. Turklāt pētnieki vadījās pēc pirmajā audzēšanā iegūtiem datiem. Šajā eksperimentā iztvaikošanu stingri korelēja ar ūdens tvaiku deficītu. Tas tika pārrēķināts uz ūdens patēriņu diennaktī, lai sniegtu audzētājiem praksē lietojamus datus. Praksē ūdens patēriņu var aprēķināt, atskaitot drenāžas daudzumu no laistīšanas devas. Šādi rēķinot, pētnieki secināja, ka pie slikta ūdens patēriņa (mazāk par 1,9 L/m²/dienā) palielinās galotnes iedegas, kupolveidīgo lapu, augļaizmetņu nobiršanas un pudeļveida augļu veidošanās risks. Par labu ūdens patēriņu uzskata vairāk par 2.3 L/m²/dienā (atgādinām, ka runa ir par gurķiem, kurus audzē bez dabīgās gaismas).

No diviem izmēģinājumiem ar identisko ūdens tvaiku deficītu, bet atšķirībām starp augstu dienā un zemu naktī (piemēram, ūdens tvaiku deficīts 8 g/m³ var būt vienā variantā naktī, bet otrā variantā dienā. Parasti jau naktī ūdens tvaiku deficīts ir zems, jo gaisā ir daudz mitruma, ko augi neizmanto.), tika secināts, ka augs vairāk iztvaiko ūdeni, ja tiek veicināta iztvaikošana tieši naktī. Šādā gadījumā augs ūdeni satur mazāk.

Nākamajā izmēģinājumā tika pētītas papildapgaismojuma ilguma robežas diennaktī. Pētnieki gaismoja augus ar kopējo gaismas daudzumu jeb DLI (Daily Light Integral) 16.5 mol 14 stundas un 20 stundas diennaktī. Pēdējā variantā lapas bija dzeltenīgas ar zemāku hlorofīla saturu, kas izraisīja augļaizmetņu nobiršanu. Iztvaikošana bija pietiekama, bet zems cukura saturs augļos neļāva tiem piesaistīt ūdeni, kā rezultātā veidojās koniskas formas augļi. Pētnieki secināja, ka ne visas problēmas, audzējot zem LED lampām, pēc definīcijas ir saistītas ar iztvaikošanu.

Pazeminot proporciju starp gaismošanas stundām ar papildus tālo sarkano gaismu pret kopējo gaismošanas laiku, pasliktinās augu stāvoklis. Turklāt nākas vairāk normēt augļus, tādēļ samazinās raža. Palielinot stundu skaitu ar papildus tālo sarkano gaismu, audzēšanas rezultāts uzlabojās.