Необходимость количественной оценки и учета потенциально пригодной для процесса фотосинтеза энергии излучения при искусственном облучении вызвана тем обстоятельством, что высокие уровни облученности, большие удельные мощности облучательных установок и затраты энергии на облучение в большинстве случаев обусловлены необходимостью обеспечения требуемой скорости продуктивного фотосинтеза.

Этот процесс имеет сравнительно низкий энергетический КПД и обладает высокой энергоемкостью по сравнению с другими физиологическими процессами растений, зависящими от оптического излучения. Количественная оценка эффективности любого воздействия оптического излучения на объекты облучения основана на учете лишь той части поглощенной энергии, которая потенциально пригодна для использования в том процессе, по отношению к которому излучение оценивается. Известно, что процессы поглощения энергии излучения зелеными растениями и их фотосинтез избирательны, то есть энергия излучения различных длин волн не в одинаковой мере поглощается растениями и различная доля ее может быть использована на фотосинтез. При выращивании растений необходимо знать, достаточно ли они обеспечены энергией излучения, которая может ими использоваться в процессе фотосинтеза. Это особенно важно при искусственном облучении. Без количественной оценки фотосинтезной эффективности излучения невозможно рассчитать облучательную установку.

Доля энергии монохроматического излучения поглощенная листом растения и потенциально пригодная для использования на фотосинтез, вполне определенна для каждой длины волн. Значения относительной спектральной эффективности фотосинтеза, полученные статистической обработкой шестидесяти шести экспериментальных спектров действия фотосинтеза шести различных авторов для разных видов и сортов растений приведены на рисунке. Спектральная интенсивность фотосинтеза представляет собой отношение энергии монохроматического излучения, непосредственно превращаемой в энергию химических связей к падающей на лист энергии излучения той же длины волны.

Оценка фотосинтезной эффективности излучения электрических ламп регламентирована отраслевым стандартом на источники фотосинтетически эффективного излучения. В каталогах и в инструкциях по эксплуатации электрических ламп, предназначенных для облучения растений (ДРЛФ-400, ЛФ-40, ДРФ-1000 и др.) приводятся в соответствии с этим стандартом значения фотосинтезного потока и фотосинтезной отдачи.

Единицей фотосинтезного потока принят фит (фт), равный 1 Вт (энергии излучения с длиной волны 680 нм. В тысячу раз меньшая единица фотосинтезного потока – миллифит (мфт). Есть предложения вместо этой единицы применять единицу мощности ватт, но добавлять индекс «ф», что означает ватт фотосинтезного потока.

Для непосредственного измерения фотосинтезной облученности (фотосинтезный поток, падающий на единицу облучаемой поверхности) разработаны и изготавливаются приборы — фитофотометры. Спектральная чувствительность фитофотометров подобна спектральной эффективности фотосинтеза. Схема устройства фитофотометра, разработанного Институтом электрификации сельского хозяйства приведена на рисунке.

Схема фитофотометра

Необходимо помнить, что, хотя оценка фотосинтезной эффективности излучения является наиболее важной, она должна дополняться также оценкой излучения и в отношении других его воздействий на растения, например теплового, фотоморфогенного.

Схема влияния на продуктивность воздействий излучения, экологических факторов и свойств растений

Фотосинтезная эффективность излучения представляет собой лишь меру потенциальной пригодности энергии излучения для осуществления фотосинтеза. Реализация этой потенциальной возможности в конкретных условиях может сильно зависеть от других воздействий излучения на растения, от свойств самих растений, а также от большого количества других экологических факторов. Биологическая продуктивность или хозяйственно полезный урожай растений определяются не только фотосинтезным воздействием излучения, а зависят от трех групп переменных.