Какой спектр света нужен для роста растений


Сейчас, в конце зимы, почти в каждом доме окна светятся розовым светом фитоламп. В феврале многие садоводы начали выращивать рассаду, а короткий световой день заставляет искать варианты с подсветкой. Без фитолампы крепкую рассаду не вырастить, но далеко не всякое досвечивание даст нужный результат. Рассмотрим, какие фитолампы для растений годятся только для оранжерей, какие можно использовать для рассады, как их правильно выбирать и как применять максимально эффективно.

Содержание

  • Как выбрать фитолмапу для рассады
  • Каким должно быть соотношение цветов в спектре фитолампы
  • На каком расстоянии размещать фитолампу от рассады
  • Как рассчитать освещенность

Как правильно досвечивать рассаду

При выборе фитолампы для рассады проще всего определиться с ее формой. Тут все просто. Если горшочки с рассадой рядком стоят на полке специального стеллажа, или на подоконнике, или на другой узкой и длинной поверхности (а рассаду обычно выращивают именно так), то нужна фитолампа линейного типа. 


Иногда ряды рассады досвечивают двумя цокольными лампами (или несколькими).

Сложнее определиться с выбором источника освещения. Смысл досвечивания в том, чтобы ламп искусственного освещения в том, чтобы до начала светового дня или по его окончании они заменяли растениям солнечный свет, который состоит из волн разного цвета и разной длины. Для роста и развития растений наиболее важны красный и синий цвета спектра, поэтому для выращивания растений годятся далеко не все лампы.

Лампы накаливания – наихудший выбор для подсвечивания рассады и для растений вообще. Спектр излучения ламп накаливания ограничен, в основном, желтым и зеленым спектром; синего в нем нет. Вторая проблема в том, что значительная часть электроэнергии в этих лампах превращается в тепло. Приходится отодвигать их от растений как можно дальше, от этого и так невысокая эффективность досвечивания падает еще. Растения, которые выросли под обычной лампой накаливания, легко распознать: они тянутся к свету и всегда чрезмерно вытянутые.

С люминесцентными лампами обратная история, в их спектре преобладает синий, но они излучают мало света в красной и оранжевой областях, а красный рассаде все-таки нужен (а комнатным растениям просто необходим, особенно тропическим экзотам вроде лимонов и кофе).

Иногда в оранжереях комбинируют «люмки» холодного света и лампы накаливания, которые нагревают воздух.

Светодиодные фитолампы

В последние годы растет популярность фитолпамп, в которых используют светодиоды. Долгое время они считались «хорошими,  но дорогими», но несколько лет назад светодиоды резко подешевели. В спектре таких фитолап есть и синий, и красный, их называют биколорными. На упаковке обычно размещается спектограмма, которая  показывает длину волн и в синем спектре, и в красном. Оптимальной для рассады считается длина волн:


  • в синем спектре — 440-450 нм,
  • в красном спектре – 650-660 нм.

На FORUMHOUSE вопрос о спектакльном соотношении для досветки рассады и для освещения зимних садов дискутировался несколько лет. Кажется, теперь в этом вопросе поставлена точка, и оптимальная картина выглядит так:


Соотношение цветов в спектре фитолампы

Применение

Синий 2, красный 5

Досвечивание растений в оранжереях и зимних садах на протяжение всего срока их жизни. Большое количество красного цвета стимулирует рост зеленой массы, ускоряет и облегчает цветение, повышает урожайность.

Синий 1, красный 4

Обеспечивает быстрое прорастание и цветение, идеально подходит для выгонки луковичных.

Синий 1, красный 1.

Для выращивания зелени и листовых зеленых овощей. Красный цвет в спектре обеспечивает быстрый рост зеленой массы, синий тормозит цветение и наращивает корневую массу.

Синий 3, красный 1

Для выращивания рассады томатов и перцев. Благодаря высокому содержанию синего, развивается корневая система, а рост зеленой массы тормозиться. Рассад получается коренастой, с короткими междуузлиями. Такие лампы применяют и для того, чтобы затормозить вытягивание рассады.

Значение цветов спектра для растений
 

Хотя синий и красный – главные цвета в спектре для нормального роста и развития растений, но другие цвета в диапазоне от УФ-С (370- 410 нм) до ближнего ИК-А (700-780 нм) важны каждый по-своему. Чтобы успешно решать задачи выращивания рассады и комнатных растений при помощи фитоламп, надо знать, как воздействуют на них разные участки спектра.

  • УФ-С (370-410 нм) помогает вырабатывать гормоны, необходимее растению для жизни; способствует развитию зеленой массы и корневой системы.
  • Синий (410-480 нм) — в этом цвете растение развивает корневую систему, приобретает устойчивость к заморозкам, вырабатывает каротиноиды, и наращивает зеленую массу;
  • Голубой и зеленый (480-565 нм) – часть спектра, видимая человеческим глазом. Она необходима нижним ярусам листьев и стеблю растения. Бледные листья нижнего яруса сигнализируют о том, что в них нет хлорофилла, а стало быть, в спектре источника освещения нет голубого и зеленого;

  • Желтый и оранжевый (565-625 нм) — в этой части спектра у растений ускоряется процесс фотосинтеза, укрепляются листья, растения вырабатывают бета-каротин;
  • Красный и ИК-А (625-780 нм)  необходимы для созревания плодов, но перебор с этими цветами в спектре источника освещения может стать фатальным для растения и привести к перегреву, опаданию соцветий и тому же вытягиванию. По большей части красный и ИК жизненно необходимы для созревания плодов.

Главное преимущество светодиодных источников в том, что из них можно составлять любой спектр, задавать любые режимы и управлять ими. Здесь важно еще не ошибиться с мощностью диода. Продаются диоды мощности 1 Вт, 3 Вт или 5 В, и 3 Вт для рассады предпочтительнее – на освещение квадратного метра рассады уходит 10-20 таких светильников.

Пользователь FORUMHOUSE Лифтанутый, большой эксперт в вопросе досвечивания рассады, эмпирическим путем вывел формулу:  

Как рассчитать расстояние от рассады

Освещенность высчитают так: она обратно пропорциональна квадрату расстояния от лампы до поверхности, и если передвинуть  лампу, которая висела в 25 см от рассады, на 50 см, то освещенность уменьшится в 4 раза. Также здесь важен угол расположения лампы: можно провести аналогию с солнцем, которое в зените светит ярче, чем повиснув над горизонтом. Корректировать расстояние фитолампы нужно, сверяясь с самочувствием рассады, но вот это вполне рабочая таблица:


Мощность лампы

Расстояние до растений

Охват площади (диаметр)

7-10

20-30 см

25-30 см

10-15 Вт

35-40 см

45-50 см

15-20 Вт

40-45 см

85-90 см

В среднем, досвечивать рассаду фитолампами рекомендуют по 8-13 часов в день. Чтобы весь свет доставлялся по назначению, над светильниками приклеивают фольгу.

Источник: www.forumhouse.ru

 

Лампа накаливания

Не подходит для досвечивания рассады, поскольку дает низкие результаты. Обычные лампы светят в основном в желтом и зеленом спектрах, которые не оказывают никакого влияния на вегетативные процессы. Кроме этого, они сильно нагревают рассаду, что может нанести ей вред, потребляют много энергии, недолговечны и неэффективны.


Люминесцентные

Весьма распространенный тип для выращивания рассады. Люминесцентные фитолампы экономные и недорогие, не выделяют тепло и не обжигают растения. Они покрывают потребности растений в синем спектре, однако красного излучают мало и не совсем в правильном диапазоне. Нельзя говорить о долговечности таких ламп, поскольку через полгода светящееся вещество будет светить хуже. Люминесцентные лампы уступают по мощности другим видам ламп, долго зажигаются, мерцают и плохо влияют на зрение.

Энергосберегающие

Это подвид люминесцентных ламп, которыми удобно досвечивать отдельные растения в горшках. Их можно вставлять даже в обычные настольные лампы. Они не могут обжечь растение, так как выделяют мало тепла. Можно подобрать нужный спектр для каждого вегетативного периода. Энергосберегающие лампы потребляют мало энергии и служат долго.

Натриевые

Обычно используются в крупных тепличных хозяйствах и плохо подходят для домашнего использования. Среди плюсов стоит отметить хорошую светоотдачу и долговечность. Однако они слишком мощны для дома, способны обжечь растения, их свет вреден для глаз. Присутствует трудность фокусировки потока света, поэтому много энергии уходит впустую. Натриевые лампы светят в красном спектре и не могут покрыть потребности рассады в синем спектре. Кроме этого, они дороги, долго включаются, и их трудно утилизировать.


Светодиодные

Будущее за светодиодными фитолампами, поскольку в них нет минусов, присущих остальным видам ламп. Они способны излучать именно тот спектр света, который нужен вашим растениям на различных этапах. Вы можете изменить спектр в любой момент времени, просто поставив другие светодиоды.

Такие фитолампы обладают невысоким теплоотделением, поэтому они не способны нанести вред рассаде. Это экономичные и энергоэффективные устройства, потребляющие на 70% меньше энергии, чем лампы накаливания. Светодиодные лампы надежны, они не ломаются при скачках напряжения и долговечны — работают до 50000 часов. Хватит на много лет, при этом интенсивность излучения со временем не слабеет. Они безопасны для здоровья, экологичны и не требуют особых условий при утилизации. Светодиодные фитолампы компактны и удобны в использовании — лампу с цоколем E27 можно вкрутить в обычный настольный прибор.

Единственным кажущимся недостатком является цена, однако, если у вас серьезные намерения, светодиодная фитолампа окупится в течение нескольких лет, и все её плюсы с лихвой покроют данный минус. Кроме того, технологии не стоят на месте, светодиоды получают большее распространение, а цены на них становятся ниже. 

Источник: diy.obi.ru


Много кто из цветоводов-садоводов, имеющих в своем «послужном списке» попытки выращивания рассады, стоял перед неприятной преградой для отличного урожая в виде «вытягивания» рассады (особенно актуально при посеве весной в условиях отсутствия хорошей освещенности).

Давайте разберемся в причинах проблемы и найдем пути для ее устранения.
Сначала немного теории.
 

Спектр дневного света

Со школьной скамьи все знают, что фраза «Каждый Охотник Желает Знать — Где Сидит Фазан» предоставляет список цветов в обратном порядке (справа — налево), на которые раскладывается луч света при преломлении

фиолетовый 390—440

синий 440—480

голубой 480—510

зеленый 510—575

желтый 575—585

оранжевый 585—620

красный 630—770

 

Видео о влиянии спектра света на рост растений.

 

Для цвета или спектральной составляющей главной характеристикой является длина волны, измерением которой производится в нанометрах. Белый цвет характеризуется длиной волны, равной 400 — 800 нм. В частотном диапазоне фиолетовый цвет находится внизу (короткие волны, 400 нм), а красный вверху (длинные волны, 800 нм). В первом случае имеем дело с ультрафиолетовым излучением, во втором с инфракрасным излучением ). Хотелось бы заметить сразу, что в случае с растениями красный цвет делится на просто красный (660 нм) и дальний красный (730 нм ), причем оба имеют важное значение.


Возникает логичный вопрос: почему дневной свет белый, а окружающий нас мир цветной ? Почему предметы, явления, объекты имеют тот или иной цвет ?
Ответ предельно прост: если частицы непрозрачного предмета обладают свойством отражения, например, красного цвета и поглощения других цветов, то предмет будет красным. Точно так же дело обстоит и с другими цветами.
 

Фотосинтез

Давайте рассмотрим процесс жизнедеятельности взрослого растущего зеленого растения. Обязательными условиями для существования являются: солнце, воздух и вода (а также минеральное питание из почвы).
Солнечный дает растению необходимую энергию, воздух (а точнее диоксид углерода, т.е. углекислый газ)—углерод, главный строительный материал,а вода—кислород, содержащийся в ней на молекулярном уровне.

В результате взаимодействия перечисленных трех компонентов в процессе фотосинтеза при помощи специального пигмента хлорофилла образуются органические соединения—углеводы.

При свете дня происходит разделение воды на кислород и водород, а также запасание энергии.
В ночной же темноте благодаря запасам энергии наблюдается соединение углекислого газа с водородом, что имеет следствием образование углеводов.

Важной деталью является то, что кислородом, выделяющимся при дневной фазе фотосинтеза дышат все живые существа на земле.
 


Фотоморфогенез

Фотоморфогенез—это совокупность процессов, которые можно наблюдать в растении под воздействием освещения, которому характерны разнообразная спектральный состав и интенсивность.
В данном случае свет является не столько источником энергии, сколько сигнальным средством, которое регулирует процессы жизнедеятельности растения, в частности, рост и развитие.
Это можно сравнить с работой светофора на перекрестке. Разве что в управлении задействованы не красный- желтый-зеленый, а иные цвета: синий, красный и дальний красный.

Рассмотри процесс прорастания семени более внимательно.
Проснувшись в темном грунте, семя начинают прорастать, стремясь вверх, к солнцу.
Следует заметить, что даже посеянные поверхностно семена и вообще рассада, стоящая на светлом месте делает скачок в росте исключительно в ночное время суток, в темноте. Именно поэтому любоваться массовыми всходами можно лишь по утрам.

Однако, снова взглянув и понаблюдав за нашим целеустремленным ростком, стремящимся на поверхность, можно заметить интересную особенность: он будет интенсивно расти до того момента ,пока не получит знак-сигнал от природы «Можно сбавить темп, ты уже на поверхности, значит выживешь».
Этим уведомлением для него служит не воздух, влага или сейсмические колебания, а кратковременный импульс красного излучения (приходит на ум мысль ,что соответствующий сигнал светофора люди позаимствовали у природы).

До получения светового сообщения росток будет находится в этиолированном состоянии, для которого характерны бледноватый вид и крючкообразная форма.

Наблюдаемый крючок —это не что иное, как эпикотиль или гипокотиль, т.е. способ защиты почечки (точки роста), нужной в его непростом пути к солнцу.

Вышеописанное состояние будет сохранятся до того времени, пока рост продолжается в темноте.
Для того, чтобы вывести растение из этого состояния следует проводить ежедневное кратковременное освещение длительностью 5-10 мин.
 

Красный цвет

Давайте подробнее рассмотрим причины описанного явления. Оказывается, что помимо хлорофилла, каждое растение содержит в себе еще один чрезвычайно важный пигмент—фитохром, белок многократно усиливающий способность растения улавливать свет и его спектральные оттенки.
Отличительной чертой фитохрома является то, что он способен принимать две формы, которые отличаются друг от друга, и зависят от воздействия красного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм) соответственно. Поэтому поочередное облучение 2 типами красного света равнозначно манипулированию переключателем, имеющим значения «вкл/выкл».

Именно описанные черты фитохрома отвечают за соблюдение «режима дня» растениями и управлением периодичностью жизненных циклов.
Кроме того, за цветение растений также отвечает этот пигмент. Ну и как уважаемый читатель уже мог догадаться, теневыносливость и светолюбивость растений также связаны с фитохромом.

Теперь становится понятен принцип явления, благодаря которому в нашем ростке, оказавшемся на поверхности и получившем даже кратковременную долю освещения, запускается процесс деэтиоляции.
Все это происходит благодаря лучам обычного красного света, которых в в дневных солнечных лучах значительно больше, нежели дальнего красного.

Пытливый садовод-любитель непременно задастся вопросом, как же различить 2 вида красного света ? 
Ответ предельно прост. Как всем известно, красный свет граничит с инфракрасным, т.е. тепловым излучением, а значит чем «теплее» свет по восприятию кожей, тем он более превалирует в нем дальних красных лучей.
Представление об описанном свойстве можно получить просто поднеся руку к обычной лампе накаливания, а затем к более «холодной» люминесцентной лампой дневного света.
 

Синий свет

Прояснив ситуацию с красным светом, давайте расставим точки над i с вопросом синего света—нашим фазаном из приведенной детской считалки в начале статьи, которые непосредственно воплощают фиолетово-синюю часть спектра—и выясним, как же он влияет на жизнедеятельность растений.
Следует заметить, что наличие или отсутствие желто-зеленого цвета никак не влияет на развитие растения.

Итак, синий свет имеет крайне важное значение, потому как он содержит в себе другой пигмент—криптохром, который очень чувствителен к освещению в диапазоне 400-500 нм.
У взрослых растений синий цвет отвечает за регулирование ширины устьиц листьев, за вытягивание листьев вслед за солнцем и подавление прорастания семян и роста стебля. Последний пункт очень важен для предотвращения «вытягивания» рассады. 
Еще одно интересное наблюдение связанное с подавлением роста стебля: со стороны освещения рост клеток тормозится, поэтому стебель становится изогнутым в сторону источника света.
Пожалуй, все имели возможность видеть рассаду изогнутую в сторону окна.
Так вот, это благодаря синему свету. Данное явление имеет название фототропизма.

Ультра-фиолетовая часть спектра, которая также относится к синему цвету имеет следствием влияния торможение растяжения клеток, но ускорение их влияния.
Именно поэтому альпийские растения имеют низкорослую форму, а их «сородичи», растущие в теневых местах или под стеклом наоборот—вытягиваются.
 

Практические выводы

Давайте попробуем сделать для себя определенные выводы, которые помогут нам на практике.
Прежде всего нас интересуют условия квартиры ранней весной и вытекающая из этого необходимость в искусственном освещении (по причине короткого светового дня) , что имеет большое значение по причине множества опасностей, подстерегающих нас. Очевидно, что все намного проще в более позднее время в условиях открытого пространства (например, в саду), потому как роль освещения берет на себя солнце. 

Возникает первый вопрос: где лучше разместить рассаду ? В темноте или на свету ?

1) На свету.
Преимущество—сразу же после прорастания, побег гарантировано получит дозу необходимого красного света для выхода из этиолированного состояния.
Недостаток—возможно наблюдение тормозящего действия на развитие семян.

2) В темноте.
Преимущество—больше шансов на прорастание, поскольку исключено возможное угнетающее действие синего и красного света.
Недостаток—возможное появление «вытянутой» рассады, при отсутствии своевременной реакции на появившиеся всходы.

Первый вариант выглядит более предпочтительным, если нет возможности все свободное время уделять рассаде. 
Но следующий вариант будет наилучшим решением. Днем рассада находится в темном месте, а ночью, во время роста растений, помещать ее на подоконник к свету. После ночного прорастания, вот оно утреннее солнце. Тогда будет как в пословице: «И волки сыты, и овцы целы».
Есть еще вариант на любителя: в пасмурную погоду 10 минут светить на рассаду по утрам искусственным светом.

Второй немаловажный вопрос: каким светильником пользоваться.
Тут прежде всего следует учитывать спектральную характеристику прибора, а мощность и другие параметры уже второстепенна. Несмотря на то, что, порой, информация может быть несколько приукрашена производителем, нужные данные без проблем можно найти.
Разумеется, здесь речь идет не о профессиональном оборудовании.

Обычные лампы накаливания совершенно не подходят, потому как они содержат слишком большое количество инфракрасного и желтого излучения, но крайне мало синего. На этом фоне применение люминесцентной лампы дневного света выглядит куда как более целесообразным по причине достаточного количества синего цвета при малом облучении красным спектром гаммы.
Конечно, лучше всего пользоваться искусственным освещением в ранние утренние и/или поздние часы, предоставив растениям насладиться солнечным светом из окна в дневное время.

Подытоживая все написанное, позволю себе адаптировать считалку про радугу на иной манер, характерный нам, садоводам.

Пускай, вместо «Каждый Охотник Желает Знать — Где Сидит Фазан» , 
будет «Каждый Филин Гадает, где Зайцы Жирнее»—при выращивании растений красный ,фиолетовый и синий цвета крайне важны, в то время как зеленый, желтый и оранжевый не имеют почти никакого значения.


  1. Светодиодные фитолампы против ДНАТ
  2. Исследования по увеличению КПД люминесцентных ламп
  3. 10 преимуществ светодиодных фитоламп
  4. Вся правда о светодиодных фитолампах

Читайте также:

Светодиоды, PAR, Lm, Lux и другие. Что нужно растениям?

Источник: Minifermer.ru

Какой свет нужен растениям?

Лучший свет для растений — солнечный. Неожиданно, правда? Но они ведь не просто так прошли весь этот долгий путь эволюции.

Растениям необходим солнечный свет

Выбирая освещение для растений, мы должны помнить: им нужна вся энергия солнечного света, а не только видимый нами спектр излучения.

В частности, это означает, что растения очень любят ультрафиолет, в отличие от нормальных людей, старающихся его избегать — ультрафиолетовое излучение не очень полезно для кожи и глаз. Производители ламп это, конечно же, учитывают и стараются сделать свою продукцию максимально безопасной для домашнего применения. В результате, в искусственном свете тех ламп, которые вы покупаете для себя любимого, практически отсутствует та самая очень нужная растениям часть излучения.

Растения также должны получать больше света, находящегося на другом конце видимого спектра, и даже немного за его пределами. Дело в том, что используют они эти части спектра для разных целей.

Синий свет и ультрафиолет (холодный свет) нужен для роста растений — компактного и густого. Ростки, испытывающие недостаток излучения этой части спектра, получаются высокими и тонкими. Они как бы пытаются вырваться из тени полога леса, чтобы получить немножко старого доброго ультрафиолета.

Оранжевый, красный и инфракрасный — то есть теплый свет — необходим для цветения. Если ваши комнатные растения цветут не так хорошо, как вам хотелось бы, попробуйте дать им больше света из этого диапазона.

Почему так происходит? Вспомните, какой свет от Солнца бывает весной, когда пробиваются первые ростки, и в разгар лета, когда растения цветут и дают семена.

Что растения не любят?

Растениям не нужно слишком много тепла. Вы наверняка не раз обжигались об еще не успевшую остыть лампочку. Источники света бывают очень горячими, а это может сильно навредить растению. Конечно, оно будет получать больше энергии, находясь ближе к лампе, но скорее сгорит, чем вырастет во что-то полезное. Поэтому пользуясь источниками света, производящими много тепла, не забывайте об охлаждении. Иногда достаточно простого вентилятора, гоняющего воздух между растением и лампой.

Круглосуточное освещение также не нужно растениям — большинство из них будет вам благодарно хотя бы за шесть-восемь часов, проведенных в полной темноте каждые сутки. Если не хотите быть для них няней — купите таймер.

Итак, какие лампы подходят для подсветки растений?

Лампа накаливания. Строго нет. Слишком много тепла, мало света и напрочь отсутствующее ультрафиолетовое излучение. К тому же плохая светоотдача и короткий срок службы отрицательно скажутся на состоянии вашего кошелька. Забудьте о лампах накаливания навсегда.

Лампы накаливания полного спектра. Да, такие тоже встречаются. Их свет уже больше по нраву растениям, но остальные недостатки, присущие обычным лампам накаливания, никуда не делись. Да и стоят они ощутимо дороже. В общем, тоже очень плохая инвестиция.

Компактные люминесцентные лампы. То есть обычные так называемые энергосберегающие? Нет, их спектр и для человека-то не очень естественен, а для растений и подавно. Кроме того, величина их светового потока оставляет желать лучшего.

Компактные люминесцентные лампы полного спектра лучше подходят для выращивания. Но, во-первых, вам понадобится минимум два их вида: с холодной температурой свечения на период роста ваших растений, и с теплой — для их цветения. Во-вторых, лампы должны быть достаточно мощными (50 — 100 честных ватт потребляемой мощности), а следовательно — уже не такими компактными и энергосберегающими, менее долговечными и довольно дорогими.

Стандартные люминесцентные лампы (лампы дневного света) вполне могут понравиться растениям из-за ощутимой доли излучаемого ультрафиолета, но смещение света в синюю область скорее всего отрицательно сказажется на цветении.

Люминесцентные лампы полного спектра гораздо лучше подойдут для растений, но все же рекомендуем обязательно проверить, сколько света они производят в красном и инфракрасном диапазонах.

Для таких ламп существуют специальные светильники с отражателем, которые можно подвешивать над растениями, формируя длинные непрерывные линии освещения над грядками. Но этот вариант подходит скорее для тех, у кого налажен рынок сбыта или имеется куча друзей, которые и дня не могут прожить без укропа или петрушки.

Светодиоды. Обычные пролетают — слишком мало излучения по краям спектра.

Специальные светодиодные лампы для подсветки растений — передовая технология, еще не очень хорошо изученная. Но выглядит весьма заманчиво. По двум причинам. Во-первых, ученые продолжают работать над совершенствованием излучаемого светодиодами спектра и заявляют о возможной применимости светодиодов к выполнению любой задачи при использовании правильных добавок к люминофору. Во-вторых, светодиоды компактны, а следовательно — удобны при монтаже или изменении конфигурации освещения. С другой стороны, стоят такие решения недешево. Создание массива светодиодов для подсветки растений может ощутимо ударить по вашему кошельку.

Если же деньги не являются для вас проблемой, то профессионалы комнатного садоводства рекомедуют:

  • Металлогалогенные лампы (МГЛ), имеющие сильный уклон в сторону холодной и ультрафиолетовой части спектра, дающие свет для компактного и густого роста растений.
  • Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ, ДНаЗ), излучающие много красного видимого света и небольшое количество света из других частей спектра, для стимуляции цветения растений.

Стоит учесть, что эти лампы производят очень много тепла, поэтому использование специальных светильников и приспособлений для отвода горячего воздуха жизненно необходимо вашим зеленым питомцам.

Существуют также комбинированные или гибридные светильники, в которых используются оба типа ламп — металлогалогенные и ДНаТ. Это отличное решение для тех, кто не любит возиться с переподключением и перенастройкой освещения на разных стадиях выращивания растений.

Вот, пожалуй, и все. Какие лампы для выращивания растений в домашних условиях подойдут именно вам? Это зависит от ваших потребностей, предпочитаемых сортов растений и бюджета.

Источник: lmPlus.ru

Выращивание овощей и фруктов в искусственных условиях не является принципиально новой технологией. Однако, интенсивный рост населения планеты в последние годы приводит к повышению уровня потребления продуктов. Это делает актуальными вопросы повышения производительности и эффективности систем искусственного выращивания растений

Введение

Производительность всей системы выращивания определяет количественный критерий оценки – например, полезная масса сухого вещества или объем целевого экстракта из листьев/корней. Для качественной оценки можно анализировать  химический состав растений и морфология (отклонение формы и размеров стебля/листьев/плода).

Для большинства культур лучший урожай и качество продукции могут быть получены при обеспечении растениям комфортных условий, где все основные физиологические потребности максимально приближены к естественным уровням.

Таким образом, в большинстве практических задач за эталон для сравнения и оценки результатов искусственного выращивания можно брать растение, выращенное в естественных условиях. Естественные условия для конкретной культуры, как правило, соответствуют климату в регионе его изначального происхождения.

Основы

Рассматривая процесс выращивания растений как замкнутую систему, можно  выделить следующие основные факторы, влияющие на  результат (см. рис. 1):

— солнечный свет, основной источник энергии
— содержание диоксид углерода (СО2) в воздухе (углерод — основной элемент, используемый для формирования новых клеток) 
— вода, в основном, как источник кислорода, входящего в ее состав, необходимого для реакции фотосинтеза
— температура окружающего воздуха.

Рис. 1

Оптимальная температура фотосинтеза для большинства растений средней полосы составляет примерно 20—25°С. Например, для подсолнечника повышение температуры в интервале от 9 до 19°С увеличивает интенсивность фотосинтеза в 2,5 раза. [1]

Так, при фотосинтезе за счет энергии света происходит образование органических веществ (углеводов) при участии хлорофилла.  Хлорофилл (от греч. χλωρός, «зелёный» и φύλλον, «лист») — зелёный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет [1].

Таким образом, количество света является важным фактором, влияющим на интенсивность роста растений. [2]

Также на протяжении многих лет эволюции этот процесс адаптировался к суточному циклу “день/ночь”. Днем под воздействием света вода разделяется на кислород и водород, а растение запасает энергию и питательные вещества. Ночью, в темноте углекислый газ под воздействием запасенной энергии соединяется с водородом, образуя молекулы углеводов, т.е. происходит собственно рост культуры. 

Таким образом, при искусственном выращивании растений важно обеспечить не только высокую освещенность, но и правильную цикличность включения света, чтобы получить лучший результат.

О спектрах 

Современные светодиодные технологии позволяют форматировать сложные спектры освещения растений. Рассмотрим, каким образом спектр влияет на процесс роста. 

На рис. 2 детально показаны энергетические спектры поглощения базовых пигментов растения.

Рис. 2

Видно, что помимо традиционно упоминаемых пигментов хлорофилла с пиками поглощения в диапазоне 400-500 нм и 650-700 нм, на процессы роста также влияют вспомогательные пигменты из семейства светособирающих фикобилипротеинов.

В некоторых исследованиях спектры поглощения основных пигментов суммируются для формирования “универсального” спектра, форма которого показана на рис. 3.

Рис. 3

Для количественной оценки светового воздействия на растения используется фотосинтетически активная радиация (ФАР). В англоязычной литературе — Photosynthetic Photon Flux (PPF). Поток ФАР/PPF измеряется как число фотонов, излучаемых источником света, которые могут быть поглощены растением при фотосинтезе (диапазон длин волн от 400 до 700 нм).

Величина PPF рассчитывается без учета неравномерного поглощения растением различных энергии различных длин волн. Поэтому в дополнение к PPF иногда используется величина YPF – Yield Photon Flux  — т.н. усваиваемый растением поток фотонов. Для расчета YPF используется взвешенное значение ФАР и спектр эффективности фотосинтеза как весовые коэффициенты. 

Спектр эффективности фотосинтеза показан на рис. 4.

Рис. 4

Кривая весового коэффициента для фотонов (Photon-weighted) позволяет перевести PPFD в YPF; кривая весового коэффициента энергии (energy-weighted) позволяет сделать то же самое для ФАР, выраженной в ваттах или джоулях.

Рассмотрим подробнее, как влияет на растения излучение в различных участках этого диапазона.

Ультрафиолет C (280 —  315 нм)

Облучение растений таким излучением имеет негативные последствия, может приводить к гибели клеток и обесцвечиванию листьев/плодов.

Ультрафиолет B (315-  380 нм)

Это излучение не имеет видимого эффекта на растения.

Ультрафиолет A (380 —  430 нм)

Передозировка ультрафиолетового излучения может быть опасна для листвы, однако малые дозы излучения поглощаются в процессе цветения и созревания плодов и влияют на цвет и биохимический состав (вкус). Как правило, дозы, получаемые растением под воздействием естественного света, достаточны для поддержания этих процессов. 

Синий свет (430-450 нм)

Как показано выше, эта часть спектра хорошо поглощается большинством основных пигментов растения. Эта часть спектра может влиять на морфологию растения: размер и форму куста/листьев, длину стебля. Ряд исследований показывает лучшую эффективность синего цвета на раннем этапе развития растения (вегетативная фаза). 
Синий свет способствует открытию устьиц, увеличению количества белка, синтезу хлорофилла, делению и функционированию хлоропластов, сдерживанию роста стебля.

Зеленый свет (500-550 нм)

Значительная часть этого диапазона отражается от листьев, однако нельзя недооценивать роль и этого участка спектра на полноценное развитие растений. Так, например зеленое излучение, отражаясь от верхних листьев растения, обладает лучшей проникающей способностью и способствует более равномерному развитию листьев, на нижних уровнях, находящихся в тени более крупных соседей (рис. 5) [5]. 

Рис. 5

Также, управление уровнем зеленого в спектре облучения позволяет контролировать время наступления и длительность фаз прорастания и цветения.

Оранжевый свет (550-610 нм)

С точки зрения рассмотренных выше спектров поглощения хлорофиллов, этот диапазон имеет незначительный уровень отклик. Однако, успешный опыт применения натриевых ламп, излучение которых в основном лежит в этом диапазоне, подтверждает, что фактически растения способны развиваться даже при не оптимальном спектральном составе освещения.

Красный (610-720 нм)

Наиболее эффективный диапазон, с точки зрения количества фотонов, поглощаемых растением в процессе на всех этапах развития. 
Красный свет способствует цветению, прорастанию почек, росту стеблевых листьев, опадению листьев, спячке почек, этиоляции и т.д.

Дальний красный (720-1000 нм)

Несмотря на незначительный отклик в спектрах поглощения основных пигментов, дальний красный диапазон выполняет своего рода “сигнальную” функцию – как и в случае с зеленым цветом, корректировка уровня дальнего красного позволяет повлиять на время наступления и длительность фазы цветения и плодоношения.

Инфракрасный  (1000 нм и выше)

Все излучение в этом диапазоне конвертируется в тепло, дополнительно влияющее на температуру растения. 

Следует помнить, что для естественного солнечного света более 50% энергии излучается именно в  инфракрасном диапазоне. Если растение в искусственных условиях облучается только в диапазоне 400-700 нм, то нужно дополнительно предусмотреть запас мощности в системе отопления для поддержания комфортной температуры.

Потребности растения на разных этапах роста

Как было отмечено выше, свет является не только источником энергии, контролирующим фотосинтез. Различные участки спектра воспринимается растением как сигналы, влияющие на многие аспекты роста и развития (прорастания, деэтиоляция) Изменения в развитии растений, связанные со светом являются результатом фотоморфогенеза.

На схеме на рис.6 показаны основные эффекты, стимулируемые различными цветами на протяжении жизненного цикла растения.

Рис. 6

Рассмотрим более подробно влияние света на различных этапах 

Синтез хлорофилла

Самое большое количество хлорофилла вырабатывается при синем свете, меньшее – при белом и красном, самое меньшее — при зеленом свете и в тени. При разном свете, соотношение хлорофилла A и B также не одинаковое. Самая большая разница в соотношении А и B при желтом и синем свете. Красный свет способствует большой выработке хлорофилла типа A.

Для светолюбивых растений подходит синий свет, для тенелюбивых растений подходит красный свет.

Цветение

Соотношение между длительностью светового периода и периода темноты называется фотопериодом. Общая протяженность суток – 24 часа, однако в зависимости от разной широты и времени года, протяженность дня и ночи неодинаковая. В зависимости от разных климатических условий и места произрастания, фотопериод у разных растений неодинаков. Цветение, опадение листьев, спячка почек – всё это является реакцией растения на изменение фотопериода.

Растения, которые готовы начать цвести, зацветут при наступлении подходящего фотопериода. Количество дней до начала цветения определяется возрастом растения. Чем старше растение, тем оно быстрее зацветет. Под воздействием фотопериода оказываются листья растений. Чувствительность листьев к изменению фотопериода связана с возрастом растения. Чувствительность старых листьев и молодых листьев неодинаковая. Наиболее чувствительными к изменению фотопериода являются растущие листья.

Накопление питательных веществ и рост растений регулируются  излучением в красном и дальним красном диапазоне.  Размножение определяется, синим светом. Фитохром, содержащийся в листьях, может принимать сигналы красного света и дальнего света. Растение готовое к цветению, зацветет, если последнее излучение будет красным дальним светом.

На рис. 7 показаны спектры поглощения растений при синтезе хлорофилла, фотосинтезе и фотоморфогенезе.

Рис. 7

Светодиоды

Современные мощные светодиоды, применяемые в искусственном освещении растений, позволяют сформировать монохромное излучение фактически в любой части спектра, рассмотренной выше.
Примеры спектров светодиодов показаны на рис. 8

Рис. 8

Стоит отметить светодиоды с длиной волны 450 нм (“глубокий синий”) и 660 нм (“дальний красный”), как составляющие, совпадающие с пиками поглощения хлорофиллов. Как было отмечено выше, наличие светодиодов пиком излучения в других частях спектра, позволяет дополнительно стимулировать другие участки спектра поглощения. Белые люминофорные светодиоды (серая кривая на рис. 8) имеют в составе своего спектра относительно широкую область излучения люминофора, а также синий пик не поглощенного люминофором излучения синего кристалла.

Комбинация светодиодов различных цветов в одном светильнике с возможностью независимого управления позволяет сформировать фактически любой спектр для конкретной культуры и фазы ее развития. 
Примеры спектров, используемых в различных сценариях освещения растений,показаны на рис. 9

Рис. 9

Отдельно стоит рассмотреть спектр облучения, получаемый растением, когда на него воздействует одновременно естественное излучение и излучение системы светодиодной досветки.
Предположим. что в светильнике для досветки используются синие и красные светодиоды в соотношении примерно 1:2 (по уровню энергии), для стимуляции хлорофиллов на стадии вегетативного роста. 

Пример такого спектра показан на рис. 10

Рис. 10

В реальности же на листья растений будет также воздействовать спектр солнечной радиации, и суммарный спектр облучения будет выглядеть следующим образом (рис. 11).

Рис. 11

Видно, что в этом случае растение монохромная досветка в сочетании с широкополосным естественны излучением дает спектр, стимулирующий все основные зоны поглощения растений. Результирующий спектр по форме близок к суммарному спектру поглощения всех основных пигментов растения, рассмотренному выше.

Заключение

Подводя итоги данного обзора можно отметить следующее:

Спектральный состав света является важным фактором для продуктивного выращивания культур в искусственных условия, однако, не первичным. Получить прирост урожая за счет оптимизации спектра можно при обеспечении растению достаточного уровня базовых потребностей (температура, вода, CO2, вентиляция). Количество света также является более приоритетным параметром по сравнению с его спектральным составом.

Современные светодиоды позволяют эффективно сформировать излучение в спектральном диапазоне поглощения растений. Причем возможно применение т.н. монохромных светодиодов с различными цветами (длиной волны излучения) и традиционных белых “люминофорных” светодиодов, обеспечивающих равномерное широкополосное излучение.

Наличие в фитосветильнике светодиодов с различными цветами и технологии независимого управления ими позволяет исследовать влияние спектра на эффективность выращивание отдельно взятой культуры в конкретных условиях и выработать оптимальный баланс цветов для лучшей урожайности.

Источник: zen.yandex.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.