Освещение для растений

flowers indoor

Покупая зимой типично летние овощи и цветы, задумайтесь, сколько света потребовалось для их выращивания и на что следует обращать внимание при выборе светильников для освещения теплиц.
Зимой, покупая в овощном магазине помидоры, клубнику и другие овощи и ягоды, считающиеся типично летними, мы редко задумываемся о том, откуда они привезены. А если и задумываемся, то первое, что может прийти в голову – импорт. Часть овощей, конечно, завозится к нам из географических зон со значительно более мягким климатом и большим количеством света зимой.

Однако другая часть выращивается в теплицах, расположенных в зоне холодного климата, характеризующегося дефицитом естественного солнечного света в зимний период, особенно с поздней осени до ранней весны. Множество исследований и обычная садоводческая практика при ближайшем рассмотрении указывает на прямопропорциональную зависимость между количеством света и урожайностью растений, выращенных в искусственных тепличных условиях.

Недостаток света приводит к замедлению роста растений и нарушению их развития, например, к чрезмерному удлинению и хрупкости стеблей, неправильному созреванию и т.д. Поэтому применение в теплицах освещения (реализованного с помощью специальных светильников для теплиц) уже давно является догмой и достаточно широко распространенным, хоть и относительно дорогим средством интенсификации роста растений.

Для чего растению свет?
Пищей для растений, используемой для роста и создания массы, являются простые органические соединения – углеводороды. Растения сами вырабатывают их из двуокиси углерода и воды в результате процесса фотосинтеза. Этот процесс осуществляется за счет использования световой энергии, поглощаемой через так называемый ассимиляционный пигмент – хлорофилл, содержащийся в основном в листьях. Продуктом растительного фотосинтеза также является выделяющийся в атмосферу кислород, необходимый для жизни других организмов.

Интенсивность фотосинтеза зависит от интенсивности света, содержания двуокиси углерода и обеспечения водой, а также от окружающей температуры. Важным является, однако, не только общее количество световой энергии, достигающей растения, но и спектральный состав света, а также взаимное соотношение периодов освещения и отсутствия света, или дня и ночи – так называемый фотопериодизм.

Существуют растения длинного дня, которые можно побудить к росту и цветению с помощью искусственного увеличения времени освещения при помощи светильников для теплиц. У растений же короткого дня время освещения не может превышать определенного уровня во избежание нарушения цветения. Кроме того, существуют некоторые виды нейтральных растений, например, розы, у которых соотношение времени дня и ночи не влияет на цветение, но от света зависит скорость роста, высота и т.д. Словом, необходимо обращать внимание не только на характеристики тепличных светильников, но и устанавливать индивидуальный, программируемый график включения/отключения освещения в теплице.
На что реагируют растения: важные характеристики тепличного светильника?
В аспекте зрительного процесса сетчатка человеческого глаза реагирует на электромагнитное излучение, длина волны которого составляет 380-780 нм. В процессе фотосинтеза растения используют только часть этого диапазона, то есть волны длиною 400-700 нм. Используемый растениями спектральный диапазон световых волн называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР или ППФ (плотность потока фотонов)).

Показатель фотосинтетически активного излучения является единственной мерой оценки пригодности источника света в процессе фотосинтеза. Чем выше такой показатель на ватт электрической мощности источника света, тем более он эффективен для роста растений. Показатель фотосинтетически активного излучения выражается в микромолях на секунду (µмоль/с).

Скорость роста и развития растений зависит, прежде всего, от интенсивности облучения, то есть излучаемой энергии, выпадающей на единицу поверхности, а значит от мощности и количества установленных тепличных светильников.

Ультрафиолетовое излучение ниже 380 нм и инфракрасное – выше 780 нм в фотосинтезе не используется, но влияет на так называемые фотоморфогенетические процессы растений, связанные помимо прочего с ростом побегов, разрастанием, окраской листьев, цветением и старением растений.

В большинстве случаев мы оцениваем интенсивность освещения теплиц, да и не только их, в соответствии с особенностями глаза – человеческого органа зрения.

Интенсивность освещения теплиц, реализованного для потребностей зрения человека, характеризуется величиной освещенности. Показатель освещенности оценивается затем в соотношении с чувствительностью глаза, которая не является однородной на всем протяжении видимых волн. Такая чувствительность является наибольшей при длине волны около 555 нм, то есть при излучении желто-зеленого света. На рисунке выше показана кривая чувствительности человеческого глаза. Проще говоря, чем больше яркость освещения, тем лучше мы видим, и тем в большей степени спектральное разложение света соответствует спектральной кривой восприимчивости нашего глаза.

Интенсивность искусственного освещения теплиц характеризуется количеством фотонов или частичек, обладающих элементарной порцией энергии электромагнитного поля именуемой квантом, используемых в процессе фотосинтеза. Количество световой энергии, используемой растениями, выражается в единицах µмоль/м2*с. Растения характеризуются, однако, совсем другой, в отличии от человеческого глаза, восприимчивостью на длину волны излучения. Поэтому кванты световой энергии вызывают действие различной интенсивности в зависимости от длины волны. На рисунке 2 представлена кривая чувствительности растения. Из рисунка следует, что для освещения теплиц важно учитывать не только общее количество света, но и его спектральный состав. Например, эффект облучения определенным количеством световой энергии из светового диапазона желтого цвета будет значительно большим, чем при облучении такой же дозой зеленого света или даже голубовато-зеленого. Иными словами, тепличные светильники будут тем интенсивней стимулировать развитие растения, чем больше излученной энергии будет содержаться в тех диапазонах спектра излучения, к которому растение наиболее восприимчиво.

Подсветка – днем, освещение – ночью
Следует различать два типа подсветки (читай: освещения) теплиц искусственным светом:

  • тепличные светильники, обеспечивающие растения необходимым количеством световой энергии, поглощаемой ими в период естественного освещения. Такой тип подсветки требует, чтобы плотность световой энергии в период облучения фотосинтетически активной радиацией (ФАР) находилась в диапазоне от 400 до 1000 µмоль/м2*с.
  • второй тип – фотопериодическое освещение теплиц. Оно предполагает использование искусственного света для удлинения дня за счет освещения растений ночью. Изменяя продолжительность дня и ночи с помощью искусственного освещения, можно ускорить или приостановить цветение растений. Такой тип освещения требует относительно небольшой дозы энергии на уровне 5-10 µмоль/м2*с.

В некоторых теплицах эффективным способом управления ростом и цветением может также оказаться цикличная, краткосрочная подсветка теплиц в определенные промежутки времени.

Источники искусственного света: сердце светильников для теплиц
Среди общедоступных искусственных источников света наибольшей эффективностью трансформации электрической энергии в энергию фотосинтетически активного излучения являются натриевые лампы высокого давления, поэтому они преимущественно и используются для освещения теплиц.

indoor growing
Их высокий энергетический КПД и спектральное разложение распределения энергии указывают на то, что именно этот тип источников света является наиболее пригодным и универсальным для ассимиляционного освещения теплиц различных видов. Преимущественно, модели натриевых ламп, специально спроектированные для тепличных светильников, благодаря увеличению давления паров натрия в лампе, имеют спектр излучения, усиленный в диапазоне голубого и красного излучения.

Дополнительные порции голубого излучения увеличивают интенсивность фотосинтеза, а значит эффективность специализированного искусственного освещения теплиц — выше. В освещении теплиц также не редко применяются дуговые ртутные и люминесцентные лампы, крайне редко – лампы накаливания. Установка того или иного вида ламп и светильников во многом зависит от конкретной культуры растений.
Равномерность освещения теплиц
Тепличные светильники являются очень важным элементом системы подсветки. Именно благодаря им источники света работают в оптимальных условиях энергообеспечения. Однако светильники, прежде всего, отвечают за распределение излучения источников света в пространстве. Специально разработанные рефлекторы отражают свет таким образом, чтобы он как можно более равномерно падал на всю поверхность, которой достигает свет. Благодаря этому становится возможным проектирование расположения светильников в теплице таким образом, чтобы все выращиваемые под ними растения получали одинаковую порцию энергии независимо от того, находятся ли они непосредственно под тепличным светильником или в промежутке между ними.

Следует отметить, что светильник для теплиц с лампой мощностью 600 Вт дает возможность освещения почти в два раза большей поверхности, чем, например, лампы по 400 Вт. При этом потребление энергии возрастает только наполовину. Применение ламп мощностью 600 Вт позволяет, таким образом, значительно ограничивать использование электрической энергии.

Выводы
Формат статьи не позволяет полностью раскрыть вопрос освещения теплиц, но общие рекомендации определить возможно:

  • растения используют только часть диапазона электромагнитного излучения, то есть волны длиною 400-700 нм, однако коротковолновое (ультрафиолетовое) и длинноволновое (инфракрасное) также оказывают влияние на рост растений;
  • выделяют два типа освещения теплиц: постоянная подсветка и фотопериодическое освещение;
  • натриевые лампы высокого давления не всегда представляют из себя идеальный источник света для тепличных светильников. В частных случаях, используются разные ИС в зависимости от культуры растений и задач;
  • лучше не экономить на оборудовании – закупка качественного осветительного оборудования позволяет обеспечить наилучшие условия для роста растений;

Информация любезно предоставлена: Магазин свет: светотехнический онлайн-журнал

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


*