Дальний красный свет — это часть спектра электромагнитного излучения с длиной волны примерно 700–750 нанометров, которая находится на границе видимого и инфракрасного диапазонов.

Для человека этот свет едва заметен, поскольку находится на краю спектра видимого света, но для наших любимых растений дальний красный свет является крайне важным. Он позволяет манипулировать как морфологией растений, так и их способностью к фотосинтезу.

При определении фотосинтетически активного излучения (PAR) и изучении влияния различных спектров на растения, дальний красный остался без внимания доктора Кита МакКри из-за использования им призм и фильтров. Как и ультрафиолетовый свет, дальний красный слабо различается человеческим зрением.

Cовременные исследования доказывают, что и дальнее красное, и ультрафиолетовое излучение являются важными частями спектра для роста растений.
Несмотря на ограниченность технологии, которая также вынудила МакКри применить методику, изначально изучавшую только отделенные листья, концепция PAR стала для многих откровением. В защиту МакКри, который лишь предполагал, что спектры за пределами PAR также являются фотосинтетически эффективными, можно сказать, что растения, выращенные только под PAR (400—700 нм), показывают отличные результаты. Они часто бывают здоровыми, крепкими
и дают большие урожаи.

Многие домашние садоводы не готовы останавливаться просто на хороших результатах и хотят пользоваться последними достижениями науки, чтобы получить не просто хорошие, но выдающиеся результаты.
Чтобы исправить это, нам нужно решить несколько проблем, и одна из самых важных — обеспечить нашим культурам оптимальное количество дальних красных фотонов вместе с глубокими красными фотонами во время цветения.

Фотоны с длиной волны от 600 до 700 нм называют красным светом. Сюда входит глубокий красный цвет, пик которого приходится на 660 нм. Глубокий красный цвет является мощным стимулом для фотосинтеза во все периоды жизни растения, поскольку это наиболее эффективно поглощаемая хлорофиллом длина волны.

Если мы включим дальнее красное излучение, то потенциально сможем расширить красный спектр до 750 нм или даже выше, до 800 нм.
Все длины волн красного света оказывают положительное влияние на растения благодаря тому, что хлорофилл более других сроден к красному свету.
Однако много — не всегда хорошо, и красный свет не является исключением. Слишком большое количество дальнего красного света приведет с вытягиванию стебля и более крупным, но тонким листьями на стадии вегетации.
Существует заблуждение, что красные фотоны любой длины волны вызывают удлинение стебля, но это не так. Более вероятно, что быстрое удлинение стебля и тонкие листья возникают потому, что светильник не обеспечивает минимальное количество синего света. Синие фотоны напрямую ингибируют удлинение стебля у растений, поэтому большое количество синего света желательно для вегетативной стадии.

Большое количество дальне-красных фотонов вызовет у растения реакцию избегания тени, заставляя его вытягиваться в поисках света. Это происходит потому, что по мере того, как фотоны в красном спектре света движутся вниз через полог листьев, красные фотоны с более короткой длиной волны легче поглощаются. Дальние красные фотоны, с другой стороны, проникают гораздо глубже под полог растения, а также в толщу листьев. Этот эффект "затенения" вызывает низкое стационарное состояние фитохрома (PPS) в растениях, тем самым вызывая изменения как в динамике роста, так и в архитектуре растения.

Дальне-красный, часто в сочетании с другими спектрами света, особенно с глубоким красным 660 нм, значительно повышает урожайность, и потенциально это происходит примерно в пяти направлениях: расширение клеток, манипуляции с фитохромами, скорость фотосинтеза, увеличение общей площади листьев и распределении ассимилятов. Важно отметить, что не все это применимо к каждому растению, поэтому дальний красный цвет более важен для одних растений, чем для других.

Мы знаем, что дальний красный вызывает расширение клеток как
в вегетативном, так и в цветочном циклах. Для теневыносливых растений
это всегда хорошо. В качестве примера можно привести салат-латук и другую листовую зелень, у которых при минимальном удлинении стебля независимо
от цикла роста появляются более крупные листья.

Для теневыносливых растений, которые растут вверх, а не вширь, чтобы найти свет при затенении, дальние красные фотоны следует ограничивать во время вегетативной фазы, необходимо достаточное количество синего света, подходящего для растений. Но всё это изменится во время стадии цветения, когда раскрываются преимущества дальнего красного света, не вызывая
при этом излишнего вытягивания.

Многие растения увеличивают площадь листьев, чтобы улавливать больше фотонов и более эффективно использовать доступный свет.

Хочешь обеспечить своим культурам более короткий цикл цветения наряду
с большим количеством световых часов?
С дальним красным/глубоким красным это возможно!

Большое количество дальнего красного и недостаток других спектров (например, при выключенном свете) заставляет активные фитохромы Prf растений возвращаться в неактивное состояние Pr. Глубокий красный (660 нм) цвет делает прямо противоположное, стимулируя преобразование неактивных фитохромов в активные. Это дает растениям возможность определять время,
так как дальние красные фотоны больше присутствуют в сумерках,
а глубокие красные фотоны доминируют на рассвете. Фитохромы не только позволяют многим растениям определять время, но также позволяют им знать, когда нужно цвести.
У растений короткого дня, когда растение уже не может преобразовать достаточное количество фитохромов Pfr из фитохромов Pf, оно начинает цвести. У растений длинного дня, когда растение может преобразовать достаточное количество фитохромов PFr из фитохромов Pf, оно начинает цвести.
Это означает, что добавление дальнего красного света обеспечивает более быстрый переход растений к цветению.
Следует отметить, что хотя белки фитохромов играют главную роль в инициации цветения, доступность питательных веществ и температура также играют свою роль.
Для растений короткого дня традиционно требуется около 12 часов темноты, чтобы они зацвели при единственном источнике освещения. Однако наличие дальнего красного вместе с глубоким красным светом может уменьшить
это требование, позволяя увеличить количество часов света в 24-часовом дне.
Ряд исследований подтвердил, что дальний красный свет способствует цветению и сокращает требование к периоду темноты на час—полтора.

Если сравнивать растения, разделенные на две комнаты для выращивания,
где одна получает 500 PPFD, а другая 550 PPFD, то можно ожидать, что растения, получающие большее количество PPFD, будут иметь больший урожай.
В большинстве случаев так оно и есть, но если в комнате с 500 PPFD к этому потоку добавить достаточное дальних красных фотонов, чтобы компенсировать разницу в интенсивности, то урожайность увеличивается в большей степени.

Это явление называется эффектом Эмерсона, и оно описывает, что растения испытывают более высокую скорость фотосинтеза, когда получают и глубокий красный, и дальний красный одновременно, а не по отдельности.
По сути, это происходит потому, что две разных фотосистемы растения включаются и работают вместе, в то время как при последовательном получении глубокого красного или дальнего красного цвета срабатывает только одна.

Даже если отбросить три вышеперечисленные причины того, как дальний красный свет может повысить урожайность, остаются и другие способы, которыми он может это сделать. Теперь мы переходим на более зыбкую почву.

Поскольку фотоны с дальним красным светом способны проникать глубже под полог растения, считается, что это может помочь сохранить фотосинтетическую активность нижних листьев. Недостаток света является существенным фактором, способствующим гибели нижних листьев; меньшая общая площадь листьев соответствует худшему уровню фотосинтеза.

Наше понимание влияния дальнего красного излучения на перераспределение ассимилятов всё ещё находится в зачаточном состоянии, но есть несколько исследований с любопытными результатами.

Мы точно знаем, что дальний красный свет способствует росту плодов через перераспределение сухой массы. Но мы должны быть осторожны, потому что он делает это за счет развития листьев. Однако, судя по результатам исследования, если это происходит только на стадии цветения, это не наносит вреда растениям.

Когда речь заходит о применении дальнего красного света во время цветения, мало кто сомневается в богатстве преимуществ, которые он обеспечивает.
На самом деле, чем ближе мы можем имитировать изменяющийся солнечный спектр света, который растения получают в течение дня, тем лучше они растут при освещении искусственным источником. Это означает, что нам нужен дополнительный дальний красный цвет в основном на стадии цветения, чтобы мы могли быстрее разбудить "спящие" функции нашего растения.

Источники:
Atsushi Takimoto and Karl C. Hamner
Effect of Far-red Light and Its Interaction with Red Light in the Photoperiodic Response of Pharbitis nil
Eric Runkle
A Closer Look at Far-Red Radiation
Zhen, Shuyang и Marc W van Iersel
Far-red light is needed for efficient photochemistry and photosynthesis.
Journal of plant physiology vol. 209 (2017).
Kalaitzoglou P, van Ieperen W, et al. (2019) Effects of Continuous or End-of-Day Far-Red Light on Tomato Plant Growth, Morphology, Light Absorption, and Fruit Production. Front. Plant Sci. 10:322.
Zhen S and Bugbee B
Substituting Far-Red for Traditionally Defined Photosynthetic Photons Results in Equal Canopy Quantum Yield for CO2 Fixation and Increased Photon Capture During Long-Term Studies: Implications for Re-Defining PAR.
Ouzounis, T. et al. 2016.
Blue and Red LED Lighting Effects on Plant Biomass, Stomatal Conductance, and Metabolite Content in Nine Tomato Genotypes.