Влияние дополнительного освещения с разным спектром на рост растений, развитие плодов и формирование качества томатов в тепличных условиях

Ярче томаты в темные сезоны

Томаты любят солнце, но во многих теплицах бывают длительные периоды пасмурной, тусклой погоды — особенно в таких местах, как провинция Гуйчжоу на юго-западе Китая. В этом исследовании поставлен практический вопрос, важный для фермеров и домашних садоводов: могут ли тщательно подобранные цвета светодиодного освещения помочь томатам расти лучше, созревать раньше и иметь более приятный вкус и питательную ценность при недостатке естественного света? Испытав несколько смесей цветного света, исследователи показывают, как настройка спектра, подобно кулинарному рецепту, может повысить урожайность и улучшить вкус и питательные качества.

Почему дополнительный свет важен

Современное тепличное хозяйство позволяет контролировать температуру, воду и питательные вещества, но свет обеспечить сложнее. В Гуйчжоу количество солнечных часов зимой и весной значительно ниже среднестатистического по стране, что создает хронический «дефицит света» для светолюбивых культур, таких как томаты. Команда выращивала томаты в пластиковой теплице и сравнивала растения без дополнительного освещения с растениями, получавшими LED «удлинение светового дня» в течение шести часов в сутки. Все LED-обработки базировались на классической красно‑синей смеси — цветах, известных своей эффективностью для фотосинтеза — и затем дополнялись одним дополнительным цветом: дополнительным красным, синим, зеленым, дальним красным или ультрафиолетом A. Такая схема позволила исследователям определить не только полезность дополнительного света, но и какие цветовые комбинации лучше подходят для разных целей производства.

Как тестировали световые рецепты

Учёные использовали одну и ту же сортовую группу томатов, одинаковые горшки, почвенную смесь, удобрения и методы обрезки во всех вариантах, чтобы единственным различием были условия освещения. LED‑панели располагались непосредственно над вершинами растений и регулировались по мере их роста, сохраняясь на постоянном расстоянии для обеспечения одинаковой дозы света. В течение нескольких недель измеряли высоту растений, толщину стебля, размер листьев и их зеленость. По мере формирования и набора массы плодов фиксировали скорость изменения окраски и достижения полной зрелости. В ключевые стадии взвешивали урожай, считали плоды по классам размера и анализировали томаты на соединения, связанные с вкусом и питательной ценностью — такие как сахара, кислоты, витамин C, белки, аминокислоты, ликопин (красный пигмент) и общие фенолы.

Что произошло с ростом и урожайностью

Все растения с дополнительным освещением показали лучшие результаты по сравнению с растениями без него: они росли энергичнее, созревали раньше и давали больший урожай. Но детали зависели от добавленного цвета. При добавлении дополнительного красного света к красно‑синей базе растения давали наибольшее количество крупных плодов и максимальную урожайность на растение, немного превосходя только красно‑синую обработку. Добавление зелёного света обеспечивало наибольшую среднюю массу плодов и также значительно повышало урожайность. Дополнительный синий свет утолщал стебли и углублял зелёную окраску листьев — признаки развитой фотосинтетической системы. Дальний красный и ультрафиолет A стимулировали ранние всплески роста или структурные изменения, но их вклад в урожайность был более скромным по сравнению с дополнительными красным или зелёным светом.

Как цвета света формировали вкус и питательность

Спектр также менял внутреннее содержание плодов. Все цветовые обработки ускоряли накопление ликопина, делая плоды краснее и насыщеннее по окраске, чем при естественном освещении. Особенно выделялся дополнительный зелёный свет: он повышал содержание ликопина и увеличивал уровень белков, аминокислот и фенольных соединений на завершающих этапах созревания, одновременно обеспечивая высокое соотношение сахаров и кислот, связанное с более выраженным вкусом. Дополнительный синий свет способствовал повышению витамина C и растворимых белков, тогда как дальний красный уравновешивал соотношение сахаров и кислот и усиливал красные и жёлтые тона кожицы. Ультрафиолет A временно удлинял растения и в поздней стадии повышал растворимые белки, сахара и органические кислоты. Напротив, простая красно‑синяя подсветка без дополнительных цветов иногда подавляла накопление отдельных питательных веществ в конце созревания, что подчеркивает чувствительность томатов к тонкостям качества света.

Что это значит для производителей

Для неспециалиста вывод прост: при недостатке солнечного света правильная смесь LED‑цветов может не только поддержать рост томатов, но и определить, сколько плодов вы получите, какого они будут размера, как быстро станут красными и насколько сладкими, кислыми и питательными будут. Дополнительный красный свет оптимален при цели максимальной урожайности и увеличения числа крупных плодов. Дополнительный зелёный свет хорош для получения более тяжёлых плодов с насыщенной окраской и сладким, сбалансированным вкусом. Синий, дальний красный и ультрафиолет A вносят свои специфические улучшения качества. Авторы предлагают рассматривать свет в теплице как регулируемый ингредиент, подбирая цветовые смеси под местные погодные условия и требования рынка, и призывают к дальнейшим исследованиям, чтобы отделить влияние цвета от яркости света и адаптировать эти «рецепты» для большего числа сортов томатов.

Цитирование: Sun, D., Ma, C., Liu, X. et al. Effects of supplementary lighting with different spectral compositions on plant growth, fruit development, and quality formation of facility-grown tomatoes. Sci Rep 16, 10737 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44021-6

Ключевые слова: тепличные томаты, светодиодное освещение, спектр света, качество плодов, сельское хозяйство в контролируемой среде