Выращивание растений при искусственном освещении – Выращиваем растения при искусственном освещении

Содержание

Выращиваем растения при искусственном освещении

Комнатные растения радуют глаз и преображают квартиру в лучшую сторону, но при этом требуют тщательного ухода. Неправильно считать, что их достаточно поливать и поставить на подоконник на солнце. Для того чтобы цветы росли, им требуется и специальная подкормка, и особый световой режим. Давайте разберёмся, какое освещение требуется для растений и как его добиться с учётом особенностей вида.

В этой статье:

Зачем нужно дополнительное освещение

Зачем растениям нужен свет, знает каждый из школьного курса ботаники. С помощью света происходит процесс фотосинтеза, в результате которого образуются вещества, необходимые для питания и роста. Фотосинтез происходит под воздействием солнца, разве недостаточно просто поставить горшок с цветком на подоконник? К сожалению, нет, потому что растения бывают разные и климатические условия, в которых они содержатся, могут им не подходить. Поэтому искусственное освещение для комнатных растений необходимо.

В зависимости от необходимости освещения комнатные растения делятся на:

  1. Тенелюбивые — 700-1000 люкс. Это пуансеттия, плющ, калатея, маранта.
  2. Теневыносливые — 1000-2500 люкс. К ним относятся антуриум, монстера, фикус, спатифиллум, фаленопсис, диффенбахия, драцена, фуксия.
  3. Светолюбивые — от 2500 люкс. Это пелларгония, разные виды роз, гибискус, кактусы.

Несмотря на то что нижняя граница для тенелюбивых растений 700 люкс, это не значит, что они будут при таком уровне освещённости хорошо себя чувствовать и цвести. Этого уровня хватает только на поддержание жизни. То же самое касается кактусов и цитрусов. Хоть для светолюбивых и установлена планка в 2500 люкс, для завязи плодов в цветения им необходимо не менее 8000.

Саженцам необходимо круглосуточное освещение для быстрого роста. Планомерно количество света уменьшают до 15 часов в день. В среднем взрослому цветку нужен световой день длительностью 12-13 часов. Круглосуточная освещённость взрослым растениям вредна.

Если сравнить экземпляры, например, два одуванчика, выросших в разных условиях — в тени и на солнце, то у первого будут длинные листья, тянущиеся вверх. Второй, выросший на солнце, будет более приземистый, с широкими, густыми листьями. Это говорит о том, что световой уровень оказывает влияние даже на внешний вид цветка.

Характеристики света

Ошибочно предполагать, что цветам нужен только яркий солнечный свет. В листве кроме хлорофилла содержатся каротиноиды, которые тоже участвуют в процессе фотосинтеза. Они поглощают лучи синего и фиолетового спектра, которые преобладают в пасмурные дни.

Синий и фиолетовый цвета нужны в первую очередь взрослым растениям. А вот молодым побегам нужен больше красный и оранжевый, он же требуется для выращивания молодых побегов семян. Красный свет помогает развитию корней и созреванию плодов. Таким образом, становится понятно, что для полноценной жизнедеятельности комнатных растений им требуется дополнительное освещение, которое будет обеспечивать все цвета спектра.

Важным параметром являются уже упомянутые выше люксы (Лк), которые характеризуют уровень освещённости. Световой поток лампы измеряется в люменах (Лм), чем выше этот показатель, тем ярче лампочка. Эти показатели соотносятся следующим образом: источник света с потоком в 1 Лм, освещающий поверхность площадью 1 кв.м, создаёт освещённость 1 Лк.

Виды ламп

В зависимости от вышеуказанных показателей нужно выбирать подходящую лампу. Выращивание растений при искусственном освещении осуществляется с помощью люминесцентных, светодиодных и ламп накаливания. Сравним преимущества и недостатки каждого типа.

Лампы накаливания

Всем известные лампочки кажутся самым простым и оптимальным способом подачи дополнительного света. Однако включать их в одиночку строго запрещено. В спектре обычных лампочек нет синего и фиолетового цветов. Они создают дополнительный нагрев и пересушивают побеги. Располагать их на высоте ниже 1 м нельзя — это приведёт к ожогу листьев. Подвешивание выше 1 м тоже нецелесообразно, так необходимый уровень освещения не будет достигнут.

Существуют следующие разновидности ламп накаливания:

  • галогеновые — внутри смесь ксенона и криптона, обеспечивает более яркий свет;
  • неодимовые — внутри содержится неодим, который поглощает жёлто-зелёную часть спектра.

Подобные усовершенствования не делают лампу накаливания более эффективной для дополнительного освещения растений. К тому же, их светоотдача слишком мала — 17-25 Лм/Вт.

Люминесцентные лампы

Один из самых распространённых типов светильников среди цветоводов. Он даёт необходимые цвета спектра — синий и красный. Несомненное преимущество — долговечность в использовании и дешевизна. Существует несколько видов люминесцентных ламп:

  • общего назначения;
  • специального назначения;
  • компактные.

Лампы общего назначения используются как для света в помещениях, так и для подсветки декоративных цветов, их можно применять для подачи дополнительного света для аквариумных растений. Высокая светоотдача в 50-70 Лм/Вт, низкая нагреваемость и долговечность служит хорошей характеристикой для таких светильников.

Специальные лампочки отличаются от предыдущих тем, что на поверхность колбы нанесён особый вид люминофора, который делает свет максимально приближенным к нужному спектральному значению. Таким образом, для подсветки декоративных растений целесообразно применять именно лампы спецназначения.

Компактные лампочки подходят для подсветки отдельно взятого растения, использовать их в оранжереях нельзя. Они удобны в установке, при монтаже их достаточно просто вкрутить в плафон. Из недостатков — низкая мощность в 20 Вт, а значит, её можно использовать только для одного экземпляра, повесив на высоте около 30-40 см.

Существуют небольшие фитолампочки с усиленной мощностью, которые можно эксплуатировать вместе с рефлектором для освещения небольшой оранжереи. Их мощность — 36-55 Вт, спектр содержит красный и синий цвета. Среди недостатков — высокая цена.

Газоразрядные лампы

Отличное решение для освещения теплиц или оранжерей. Газоразрядные фитолампы высокого давления подключаются к электросети через специальный балласт. Они небольшие по размерам, но при этом дают много освещённости. Бывают трёх видов:

  • ртутные;
  • натриевые;
  • металлогалоидные.

Ртутные лампы практически вышли из употребления среди цветоводов. Из-за специального покрытия внутри колбы они обладают неприятным синим свечением и низкой светоотдачей.

Натриевая лампа со встроенным отражателем обладает удивительной способностью освещать целую оранжерею или зимний сад. Светоотдача очень высока, а длительность непрерывной работа составляет 12-20 тыс. часов. Недостатком является преобладание красных спектральных цветов, поэтому для полноценного освещения лучше применять ещё один, компенсирующий недостачу синего цвета, светильник.

Самым оптимальным среди газоразрядных светильников считается металлогалоидный. У него подходящий для цветов спектр, высокая светоотдача и мощность. Единственный недостаток — дороговизна. К тому же для установки требуется специальный патрон.

Светодиодные лампы

Стоит сказать, что слово «лампочка» не совсем подходит к ЛЕД-светильникам. В первую очередь это твердотельный полупроводниковый прибор, абсолютно безопасный в эксплуатации, ведь в составе нет опасных газов или ртути.

Свет образуется при помощи электрического тока, который проходит сквозь установленный внутри кристалл. Вся энергия тратится на получение света, а значит, сам прибор не нагревается, что очень важно для цветов.

Светодиодное освещение комнатных растений считается оптимальным по своим характеристикам. Во-первых, длительность работы прибора может достигать нескольких лет при непрерывном включении. Во-вторых, в спектре отсутствует инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, а значит, светильник безопасен для людей и других живых существ.

Цвет зависит от помещённого внутрь прибора кристалла. Бывают такие светильники, внутри которых содержится несколько кристаллов, они одновременно обеспечивают получение нескольких спектральных цветов. Регулировать яркость отдельного светодиода можно, изменяя силу тока. Светодиодные приборы легко установить своими руками, для этого не требуется специальных знаний и умений электрика.

Единственным недостатком светодиодного освещения считается дороговизна ламп. Но этот недостаток полностью нивелируется преимуществами LED-светильников.

Каждый цветовод решает сам, какой вид дополнительной подсветки ему стоит выбрать. Знание преимуществ и недостатков каждого типа ламп поможет сделать правильный выбор. Исходя из имеющейся на данный момент информации, наиболее оптимальными среди растениеводов считаются светодиодные приборы.

cdelct.ru

Искусственное освещение растений

Для выращивания растений при искусственном освещении используются, в основном, электрические источники света, разработанные специально для стимуляции роста растений за счет излучения волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза. Источники фитоактивного освещения используются при полном отсутствии естественного света или при его недостатке. Например, зимой, когда продолжительности светового дня недостаточно для роста растений, искусственное освещение позволяет увеличить продолжительность их светового облучения.

Впервые применил в 1868 году керосиновые лампы для выращивания растений русский ботаник Андрей Сергеевич Фаминцын[1].

Искусственный свет должен обеспечивать тот спектр электромагнитного излучения, который растения в природе получают от солнца, или хотя бы такой спектр, который удовлетворял бы потребности выращиваемых растений. Уличные условия имитируются не только путём подбора цветовой температуры света и его спектральных характеристик, но и с помощью изменения интенсивности свечения ламп. В зависимости от вида выращиваемого растения, его стадии развития (прорастание,рост, цветение или созревание плодов), а также текущего фотопериода требуется особый спектр, световая отдача и цветовая температура источника света.

Источники искусственного света применяются в садоводстве, при озеленении помещений, при выращивании посевного материала, в производстве пищи (включая гидропонику и выращивание водорослей). Несмотря на то, что большинство источников фитоактивного света разработаны для применения в промышленных масштабах, возможно их применение и в бытовых условиях.

Согласно закону обратных квадратов, интенсивность светового излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света. Если, например, расстояние до лампы увеличить в два раза, то интенсивность света, достигающего объект, уменьшится в четыре раза. Этот закон служит серьезным препятствием для садоводов, поэтому много усилий направлено на улучшение утилизации света. Фермеры используют всевозможные рефлекторы, позволяющие сконцентрировать свет на небольшой площади, стараются высаживать саженцы как можно ближе друг к другу, делают все для того, чтобы свет попадал как можно больше на растения, а не рассеивался в пространстве.

В качестве источников света можно использовать лампы накаливания, люминесцентные лампы (ЛЛ), газоразрядные лампы (ГР),индукционные лампы, а также светодиоды. В настоящее время профессионалами, в основном, используются газоразрядные и люминесцентные лампы. В помещениях теплиц обычно устанавливают натриевые лампы высокого давления (НЛВД) илиметаллогалогенные (МГ) лампы, последние, правда, все чаще стали заменять на люминесцентные в виду их большей эффективности и экономичности.

Металлогалогенные лампы иногда используют в первой (вегетативной) фазе роста растений, поскольку такие лампы излучают достаточное количество синего света, а синий свет способствует росту зелёной массы на первых стадиях развития растений; в то же время МГ-лампы имеют пик излучения в районе жёлтого цвета.

Натриевые лампы высокого давления используются во второй (репродуктивной) фазе роста, поскольку их излучение имеет красноватый оттенок. Красный спектр способствует цветению и образованию плодов. Если натриевые лампы использовать в стадии вегетативного роста, растения развиваются и растут быстрее, но при этом расстояния между междоузлиями у них больше и, в целом, растения оказываются выше.

Иногда в обоих периодах применяются МГ-лампы с добавлением красного спектра или НЛВД-лампы с добавлением синего спектра.

В последнее время на рынке появились источники фитоактивного освещения на основе светодиодов. Широкое применение получают белые светодиоды. НАСА уже провело успешные эксперименты по выращиванию пищи в космосе с помощью светодиодных светильников[источник не указан 444 дня].

Используемые части светового спектра

Естественный свет имеет высокую цветовую температуру (примерно 5000 K). Видимый нами свет изменяется в течение дня в зависимости от погоды и высоты подъема солнца, поэтому процесс фотосинтеза может протекать в различных условиях освещенности. Расстояние до солнца не играет существенной роли в процессе сезонных изменений освещенности, поэтому не берется в расчет при планировании искусственного освещения для выращивания растений. Наклон земной оси изменяется в течение года при вращении Земли вокруг Солнца. Летом свет падает почти под прямым углом, а зимой под углом 23,44 градусов к плоскости экватора. Этот небольшой наклон земной оси изменяет эффективную толщину атмосферы, которую необходимо преодолеть лучу света, для того чтобы достичь одной и той же площадки на поверхности Земли. При этом свет испускаемый Солнцем не остается неизменным, изменяется и интенсивность (летом больше, зимой меньше) и спектральный состав света, который достигает нас. Индекс цветопередачи позволяет оценить близость цветового оттенка к естественному освещению.

Разные стадии развития растения требуют освещения лучами из разных частей спектра. На начальной вегетативной стадии должна преобладать синяя часть спектра, тогда как на поздней репродуктивной — красно-оранжевая.

Источники фитосвета

Цветовая температура различных источников света, используемых в растениеводстве

Применяются лампы разных типов, включая металлогалогенные, люминесцентные, накаливания, натриевые высокого давления и светодиодные.

Металлогалогенные лампы (МГ)

Металлогалогенные лампы излучают в синем спектре и хорошо заменяют условия весеннего и летнего естественного освещения.

Лампы накаливания

Обычные лампы накаливания излучают в красно-желтой части спектра и имеют низкую цветовую температуру (примерно 2700 K). Лампы такого типа не используются в качестве фитоосвещения, а только для подсветки растений в интерьере. Некоторые лампы накаливания имеют маркировку «grow lights» и покрыты светофильтром синего цвета, который уменьшает количество испускаемого ими красного света. Лампы со светофильтром не имеют особых преимуществ, поскольку фильтр лишь задерживает часть излучения в красной области спектра. Такие фитолампы имеют короткий срок службы около 750 часов и крайне не эффективны в плане расходования электроэнергии.

Люминесцентные лампы

Люминесцентная фитолампа с полным спектром. Длина около 40 см

В настоящее время цветовая температура люминесцентных лампы может варьироваться в широких пределах: от 2700 K до 7800 K. стандартные люминесцентные лампы можно применять для выращивания овощей, трав или рассады. Стандартные лампы производят в два раза больше световой энергии на единицу электрической мощности, чем лампы накаливания и имеют ресурс непрерывной работы порядка 20000 часов. Иногда в качестве фитоламп используют менее эффективные, но дешевые люминесцентные лампы холодной цветовой температуры.

Высокоэффективные люминесцентные лампы производят вдвое больше световой энергии, чем стандартные лампы. Специальная форма светильника с очень тонким профилем особенно выгодна при использовании в боксах с ограниченной высотой. Высокоэффективные люминесцентные лампы выдают порядка 5000 Люкс на 54 Вт мощности и выпускаются с теплым цветовым оттенком (2700 K) и холодным (6500 K). Ресурс работы таких ламп составляет около 10000 часов.

Компактные люминесцентные лампы — это уменьшенные копии люминесцентных ламп, которые используют как при выращивании рассады дома так и в больших теплицах. Компактные люминесцентные лампы используются со специальными рефлекторами, которые направляют свет на растения, точно так же как и ГР-лампы. Выпускаются в вариантах: теплый/красный (2700 K), дневной свет (5000 K) и холодный/синий (6500 K) цветовых оттенках. Ресурс работы компактных люминесцентных фитоламп составляет около 10000 часов.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД)

Натриевые лампы высокого давления имеют жёлтое свечение (2200 K) с очень низким индексом цветопередачи 22. Как правило, такие лампы используются на поздних (или репродуктивных) стадиях роста. Если использовать фитолампы такого типа на ранних стадиях вегетативного роста, растения растут немного быстрее, чем обычно. Оборотной стороной этого процесса является слишком высокое и раскидистое растение с длинными междоузлиями. Натриевые лампы высокого давления ускоряют процесс образования цветков и плодов у растений. Растения используют красно-оранжевую часть спектра НЛВД-ламп в репродуктивных целях, что позволяет получать более высокие урожаи трав, овощей, фруктов или цветов. Иногда растения визуально, из-за особенностей цветового оттенка ламп, выглядят бледными и нездоровыми.

Натриевые лампы высокого давления имеют продолжительный срок службы и в шесть раз большую светоотдачу на 1 Вт электроэнергии чем стандартная лампа накаливания. Ввиду высокой эффективности натриевых ламп их используют в качестве дополнительной подсветки в теплицах, где необходимую им часть синего спектра растения получают из естественного освещения. Но в высоких широтах, где период недостатка солнечного света очень продолжительный, НЛВД-лампы должны сочетаться с другими источниками света для правильного роста. НЛВД-освещение может привлекать насекомых или других вредителей, что может представлять угрозу для растущих растений. Натриевые лампы высокого давления излучают много тепла, что может вызвать вытягивание стеблей, хотя при должном контроле температуры воздуха эта проблема не так актуальна.

Комбинация металлогалогенных ламп (МГ) и натриевых (НЛВД)

В комбинированной НЛВД/МГ лампе в одном рефлекторе сочетается металлогалогенная колба с натриевой колбой высокого давления, при этом может использоваться общий балласт или два индивидуальных балластных устройства. Комбинация синей металлогалогенной и красной натриевой лампы высокого давления, как утверждают производители, является идеальной по спектральному составу и крайне эффективной для растениеводства, хотя на самом деле представляет собой компромисс между двумя ситуациями. Лампы такого типа стоят дороже, а служат меньше. Из-за небольшого размера ламп охватываемая световым пятном площадь оказывается значительно меньше той, что получается при использовании стандартных ГР-ламп.

Переключаемые, конвертируемые, универсальные светильники

Переключаемые, конвертируемые, универсальные светильники — это светильники в которые можно установить металлогалогенную колбу или эквивалентную ей по мощности натриевую лампу высокого давления. Растениеводы используют такие светильники при выращивании рассады и в вегетативный период с установленной металлогалогенной лампой, а затем, в период созревания плодов, меняют её на натриевую лампу высокого давления. Для переключения светильника нужно заменить колбу и настроить соответствующий режим работы. Более распространены металлогалогенные конвертационные лампы для использования в НЛВД-светильниках.

Светодиоды

Последние разработки в светодиодной отрасли позволили производить недорогие, яркие, с большим сроком службы источники фитосвета. Большим преимуществом светодиодных источников является возможность получения излучения исключительно в фитоактивной части спектра. Привлекательность светодиодов для выращивания растений в помещениях обусловлена многими факторами. Среди них: низкая электрическая мощность, отсутствие балласта, низкое тепловыделение, что позволяет устанавливать светодиоды вплотную к растениям без риска повредить их. Также необходимо отметить, что использование светодиодов снижает испарение, приводя к удлинению периодов между поливами[2].

Существует несколько активных участков спектра: для хлорофилла и каротиноидов. Поэтому в светодиодном светильнике могут сочетаться несколько цветов, перекрывающих эти фитоактивные участки. Хотя более перспективными следует считать белые светодиоды, спектр которых близок к естественному солнечному.

Рекомендации по оптимальному сочетанию светодиодов сильно разнятся. Например, в одном из источников, для максимизации роста и здоровья растений рекомендуется следующая пропорция «12 красных светодиодов с длиной волны 660 нм плюс 6 оранжевых светодиодов с длиной волны 612 нм и один синий светодиод с длиной волны 470 нм»[3].

Пурпурный оттенок светодиодного фитоосвещения

Также имеются публикации, в которых на период вегетативного роста рекомендуется отдавать приоритет светодиодам синего цвета (с длиной волны в районе середины спектра 400-500 нм). Для роста плодов и цветов рекомендуется увеличить долю светодиодов глубоко красного оттенка (с длиной волны около 660 нм). Следует отметить, что точность при выборе длины волны красных светодиодов более важна, нежели при выборе светодиодов синего спектра. Стандартные красные светодиоды с длиной волны 630 нм неэффективны. Красные фитосветодиоды имеют багряное, бархатистое свечение. Исследования показали полезность дополнительной подсветки растений светодиодами инфракрасного и ультрафиолетового спектра. При смешении красного и синего света получается свет пурпурного (розового) оттенка. Зелёный свет при искусственном освещении растений может применяться в эстетических целях для нейтрализации неприятного для глаз пурпурного свечения фитосветодиодов или для облегчения визуального контроля зеленых побегов и состояния почвы, поскольку глаз человека лучше всего различает детали именно в зелёной части спектра. Фотосинтетическая эффективность зелёного света крайне низка ввиду высокой степени отражения лучей данного спектра хлорофиллом.

Мощность светодиодов, получаемых по старой технологии, составляла сотые доли ватта, что не позволяло эффективно заменять ими ГР-лампы. Современные усовершенствованные светодиоды и светодиодные матрицы обладают мощностью, исчисляемой десятками и даже сотнями ватт, что делает их достойной альтернативой ГР-лампам.

Мощность и эффективность фитосветодиодов продолжает расти. Наиболее важными параметрами при выборе светодиодов являются энергетическая эффективность и спектральный состав излучения.

Световая эффективность

В следующей таблице приведена световая эффективность различных источников света

Требования к свету у растений

У каждого растения особые требования к освещению для правильного развития. Источники искусственного света должны имитировать условия освещения, к которым приспособлено растение. Чем больше растение, тем большее количество света ему требуется. При недостатке света растение перестает расти, независимо от прочих условий.

Например, овощные культуры растут лучше всего при естественном дневном свете, поэтому для выращивания при искусственном освещении им требуется постоянный интенсивный источник света такой как белый светодиод. Лиственные растения (например, филодендрон) растут в условиях постоянного затенения, для нормального роста им не требуется много света, поэтому будет достаточно обычных ламп накаливания.

Растениям необходимо чередование темных и светлых («фото»-) периодов. По этой причине освещение должно периодически включаться и выключаться. Оптимальное соотношение светлых и темных периодов зависит от вида и сорта растения. Так некоторые виды предпочитают длинные дни и короткие ночи, а другие наоборот.

Освещённость, измеряемая в люксах, является важной характеристикой для выращивания растений внутри помещений. Освещённость характеризует количество света, падающего на поверхность. Один люкс равен одному люмену света, падающему на один квадратный метр площади (лм/м2). Для офисного помещения достаточно освещённости в 400[источник не указан 238 дней] лк.

Однако, освещённость является световой величиной, то есть характеризует свет в соответствии с его способностью вызывать зрительные ощущения у человека и соответствующим образом зависит от спектрального состава света. Поэтому освещённость плохо подходит для использования при определении эффективности систем освещения в садоводстве. Вместо этого используются другие величины, такие как облучённость (энергетическая освещённость), выражаемая в Вт/м2, илифотосинтетически активная радиация (ФАР). Альтернативная величина измерения выражается в микромоль- фотонах в секунду (μmol/s) на единицу площади.

См. также

Ссылки

  1. Светокультура — статья из Большой советской энциклопедии.
  2. Гавриленко А. П. светодиодный свет для теплиц. ООО “ЭНОВА Лайт” (май 2016).
  3. Patent US6921182 – Efficient LED lamp for enhancing commercial and home plant growth – Google Patents. Google.com. Проверено 26 февраля 2013.
  4. Нормированный так, чтобы максимальное значение составляло 100 %.
  5. 1 кандела*4π стерадиан/40 Вт
  6. Waymouth, John F., “Optical light source device”, US patent # 5079473, published September 8, 1989, issued January 7, 1992. col. 2, line 34.
  7. Keefe, T.J. The Nature of Light (2007). Проверено 5 ноября 2007.Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  8. How Much Light Per Watt?
  9. Bulbs: Gluehbirne.ch: Philips Standard Lamps (German)
  10. Osram halogen (нем.) (PDF). www.osram.de(недоступная ссылка — история). Проверено 28 января 2008. Архивировано из первоисточника 7 ноября 2007.
  11. Osram Miniwatt-Halogen. www.ts-audio.biz(недоступная ссылка —история). Проверено 28 января 2008. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.
  12. Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I(1996). Проверено 16 апреля 2006. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  13. China energy saving lamp. Проверено 16 апреля 2006. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.
  14. ↑ Перейти к:12 Federal Energy Management Program (December 2000). «How to buy an energy-efficient fluorescent tube lamp» (U.S. Department of Energy).
  15. Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, Australia. Energy Labelling—Lamps(недоступная ссылка —история). Проверено 14 августа 2008. Архивировано из первоисточника 24 января 2007.
  16. ↑ Перейти к:12 Technical Information on Lamps (pdf). Optical Building Blocks(недоступная ссылка — история). Проверено 14 октября 2007.Архивировано из первоисточника 27 октября 2007. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
  17. OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog. — 2007.
  18. ↑ Перейти к:12 LED or Neon? A scientific comparison.
  19. Why is lightning coloured? (gas excitations). Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.
  20. The Metal Halide Advantage. Venture Lighting (2007). Проверено 10 августа 2008. Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012.

verticalsad.ru

Искусственное освещение растений

Разница в освещенности летом и зимой настолько велика, что растениям
бывает недостаточно естественного освещения, если при этом не происходит понижения температуры и перехода в фазу отдыха. Если летом растения приходилось
притенять от жаркого полуденного солнца тюлевой занавеской, то с наступлением
осени приходится переставлять растения как можно ближе к свету, те растения,
что стояли около окна переместить на подоконник, те, что стояли в центре
комнаты разместить ближе к окну. При чем, если летом на подоконнике
южного окна могли находиться только растения переносящие солнце, то
зимой на подоконнике того же южного окна можно разместить практически
все растения, так как осеннее и зимнее солнце своим появлением балует
не часто. Притенение понадобится в только в особенно солнечные дни.

Как узнать, что растениям недостаточно света?

Некоторые
путают признаки недостатка света и принимают их за те, когда растение
страдает от пересушки земляного кома или излишнего полива, но приглядевшись
внимательней здесь можно разобраться. В первую очередь при недостатке
света начинают вытягиваться побеги, новые листья мельче старых и окраска
их не такая яркая и насыщенная. У пестролистных форм растений окраска
листьев от недостатка света становится более однотонной или совсем зеленой.
Начинают засыхать и опадать нижние листья, верхушечные почки не развиваются.
Если это цветущее растение, то цветки постепенно опадают, цветение прекращается
или образуются мелкие, не красивые цветки. Самая распространенная картина
— это когда растение вообще прекращает рост, новые побеги не образуются,
а старые листья начинают понемногу отсыхать и отмирать. Конечно, есть
растения, которые находятся зимой в состоянии периода покоя, при этом
у них тоже не образуется новых побегов, но старые листья в большом количестве
отмирать не должны. Перестановка растений ближе к свету не всегда возможна,
да и не все растения поместятся на подоконнике.

Люминесцентные светильники для растений

Большинство людей обходится искусственным освещением
помещений, т.е. освещением люстр, светильников, бра и т.д. Но не все
растения принимают такой свет, кроме того лампы накаливания излучают
тепло, которое вредит растениям, если они близко находятся. Поэтому
если вашим растениям недостаточно света используйте, например, люминесцентные
лампы. Освещение от них максимально приближено к естественному свету
и они почти не излучают тепла. Кроме того, люминесцентные лампы расходуют
энергии в 4 раза меньше, чем лампы накаливания.

Сейчас в продаже имеются самые различные люминесцентные
лампы, так что от вас требуется только купить и повесить. Расстояние,
которое указывается для размещения растений — 30-60 см для декоративно-лиственных
и 15-30 для декоративно-цветущих — весьма условно. Это значит, что если
имеется много ламп и во всем помещении от этого очень светло — так же,
как в ясный день летом, то растения не нужно размещать так близко к
лампам. Но если у вас одна — две лампы, на все помещение их явно не
достаточно, и растения размещают как можно ближе к лампам, на указанном
выше расстоянии. Если растение оказывается расположенным к лампе какой-то
одной стороной, то периодически его надо поворачивать, чтобы крона оставалась
равномерной. Если не достаточно освещения даже тем растениям, которые
стоят на подоконнике, то можно подвесить лампы дневного света с обоих
боков в нише окна.

Использование одной люминесцентной лампы на 20 Вт, на
расстоянии 30 см от декоративно-лиственного растения, например, циссуса
или фикуса бенджамина средних размеров, бывает вполне достаточно, чтобы
восполнить недостаток естественного освещения осенью и зимой.

Продолжительность искусственного освещения напрямую зависит
от естественного. Обычно это несколько часов утром или несколько часов
вечером. Т.е. лампы дневного света будут включены у вас утром, до того
как вам надо будет уходить на работу, а вечером до того времени, когда
вы ложитесь спать. Но в общей сложности это время должно составлять
около 6-8 часов. В особо пасмурные дни до 12 часов. Если день будет
особенно солнечным, достаточно 3-4 часов искусственного освещения. Для
того чтобы осенью и зимой растения цвели, например, сенполии, им нужно
около 12-14 часов хорошего непрерывного освещения.

От длины светового дня будет зависеть качество цветения и количество
цветков. Следует только учитывать, что большинство растений нуждаются
в периоде покоя и длительное вынужденное цветение зимой истощает растения
(за исключением зимне-цветущих растений). Есть такое понятие — светокультура
— это растения, выращенные частично или полностью на искусственном освещении.

Если крупное растение, например, монстера стоит на полу
в углу комнаты, освещения с одной стороны будет недостаточно или оно
будет не равномерным, если же лампа будет подвешена к потолку, это может
оказаться далеко от растения. В этом случае можно разместить по одной
лампе на каждой из стен, а растение отставить от них на расстояние 40-60
см, тогда освещение будет более равномерным и достаточным.

Выращивание растений при искусственном освещении

Что делать, если окон нет в помещении вообще. Многие
растения можно выращивать при искусственном освещении, но при этом нужно,
во-первых, использовать только лампы дневного света и, во-вторых, правильно
соблюдать другие режимы ухода — температурный и водный. Кроме того,
такие помещения должны регулярно проветриваться. Отличие такого разведения
растений в том, что искусственное освещение должно быть максимально
приближено к естественному — непрерывно около 12-14 часов весной — летом,
7-9 часов зимой. Желательно чтобы освещалось не одно только растение(я),
а полностью все помещение. Такие условия чаще всего случаются в офисах и рабочих помещениях, где под потолком подвешено много
 люминесцентных ламп и помещение хорошо освещено.

В основном для выращивания в условиях только искусственного
освещения подходят растения, не требующие прямых солнечных лучей. Т.е.
это растения подходящие для выращивания на восточных, западных и северных
окнах. Для размещения в помещении, где нет естественного освещения,
можно использовать папоротник нефролепис, традесканцию, драцену окаймленную,
фикус эластика (каучуконосный), аспарагус Спренгери, сциндапсус, филодендрон,
панданус, пеперомию, монстера и д.р. Из цветущих растений китайский
розан, глоксинию, пеларгонию, узамбарскую фиалку. Это в основном выносливые
и не прихотливые растения.

iplants.ru

Подсветка для растений: особенности искусственного освещения

Выращивать растения в искусственной среде не всегда просто и легко. Ведь чтобы представители флоры полноценно развивались, требуется соблюдать определенные условия, то есть поддерживать параметры, близкие к естественному произрастанию. Прежде всего, следует позаботиться о своевременном поливе в нужном количестве, постоянном температурном режиме, оптимальном для каждой конкретной культуры, о должном питании, которое заключается в регулярной подкормке сбалансированными удобрениями, а также и об освещенности. В статье речь пойдет о том, как сделать подсветку для растений в домашних условиях.

Содержание:

  1. Важность освещения для растений
  2. Правильная подсветка для растений
  3. Виды источников для подсветки растений
  4. Советы по выбору подсветки для растений

 

 

Именно свет имеет первостепенное значение в росте растений. В любом месте, где они произрастают необходимо его наличие. Но особенно это важный элемент для растительности, выращиваемой в теплицах, оранжереях, зимних садах или в домашних условиях. К сожалению, именно этому параметру не всегда уделяют требуемого внимания. Подсветка помогает компенсировать недостаток солнечных лучей и позволяет процессу фотосинтеза проходить должным образом.

 

 

Важность освещения для растений

 

Для того чтобы понять какую роль играет свет в полноценном развитии растительных культур, стоит более подробно ознакомиться с процессом фотосинтеза. Так как именно он необходим для жизни растений и их правильного формирования.

  • В природе фотосинтезом называют явление, при котором из углекислого газа и воды под воздействием солнечного света образуются органические вещества. Главным элементом выступает особый фотосинтетический пигмент – хлорофилл, благодаря которому и становится возможным поглощать световую энергию.
  • Чем интенсивнее освещение, тем быстрее проходит фотосинтез, а, значит, и растения чувствуют себя более здоровыми. Активнее становится процесс роста, цветения, а также наблюдается более обильное плодоношение. Кроме того, в результате воздействия света на растительные клетки, они способны выделять кислород, что очень важно для множества живых организмов на нашей планете. Конечно, идеально если на деревья, траву, кустарники или цветы будет воздействовать именно солнечное свечение, так как роль здесь играет не только характер света, но его спектр.

  • При подсветке растений важно учитывать, что не все цвета спектра имеют одинаковое значение в вегетационный период. Так,  красные и оранжевые лучи способны дать достаточное количество энергии для начала процесса фотосинтеза, а также участвуют в правильном росте и плодоношении. Например, синие лучи, активно поглощаются растительными пигментами на начальных стадиях и провоцируют рост листвы. Если в освещении недостаточно лучей из синего спектра, то стебель вытягивается, становится тонким и нездоровым.
  • У каждого луча в спектре свое предназначение, одни повышают устойчивость к внешним факторам, другие помогают производить витамины и полезные вещества. В любом случае, при отсутствии освещения или при его недостаточности  растения погибают. Именно для обеспечения должного количества света рекомендуется применять дополнительную подсветку комнатных растений.
  • Искусственное освещение обеспечивается электрическими источниками, которые разработаны специально для данной цели. Такая подсветка помогает стимулировать рост растений. Это отлично помогает при недостаточном количестве естественного света, например, в зимнее время, когда световой день минимален. Чтобы добиться действительно полноценного развития, необходимо обеспечить уровень досвечения близкий к природному. То есть в определенный период жизни, растительности требуется различная продолжительность и интенсивность светового излучения.

 

 


Правильная подсветка для растений

 

  • Важно учитывать и то, что каждому виду в растительном мире требуется особая интенсивность свечения. Все растения можно разделить на несколько групп:
    • светолюбивые;
    • тенелюбивые;
    • теневыносливые.
  • Так, светолюбивым представителям требуется большое количество света в течение всего дня, без него они перестают развиваться, а иногда даже погибают. Теневыносливые культуры также нуждаются в хорошем освещении, но при этом способны вполне нормально расти в небольшой тени. Растительность из тенелюбивой группы является наиболее стойким видов, которой для роста достаточно малой освещенности, а прямые солнечные лучи могут наоборот, оказаться губительными.
  • К какой конкретно группе относится растение очень важно знать, так как таким образом легко определить, сколько света понадобиться для развития культур. Если точных сведений не имеется, то определить недостаток света можно по внешним признакам. Например, многие цветы, не получая должного освещения, меняют свой внешний вид. Листья теряют интенсивность цвета, стебли тянутся вверх и становятся тонкими, часто может наблюдаться опадание цветоносов, а если бутон все же распускается, то вид его будет нездоровым, у плодоносящих культур снижается урожайность, а у комнатных цветов пропадает декоративность.

  • Конечно, все растения по-разному реагирует на неправильные условия выращивания. Некоторые представители наоборот, могут приобрести более темные цвет листвы, а также увеличиться в объемах, но если для данного вида такие метаморфозы нехарактерны, то это повод бить тревогу. Но не только недостаточное количество светового излучения губительно для растений. Свет может разрушать хлорофилл. При этом явлении листья приобретают желто-зеленый оттенок и меняют форму, становясь более широкими, но короткими, также и междоузлия неспособны полноценно развиваться.
  • Чтобы не допустить подобных изменений и создать именно те условия, которые являются оптимальным для разных растительных культур, рекомендуется использовать лампы для подсветки растений (фитолампы).

 

 


Виды источников для подсветки растений

 

В качестве осветительных приборов могут выступать множество разновидностей ламп.

  • Лампы накаливания – свет в источники испускается специальным элементом (спиралью из вольфрама), который нагревается электрическим током. Такая спираль размещается в вакуумной (или заполненной инертными газами) колбу. Конструкции излучают лучи в красном, оранжевом и желтом спектре, как правило, такие источники света не применяются в качестве подсветки, но в случаях, когда лампы дополнительно покрываются синем цветом, то возможно более активное применение. Срок службы изделий не составляет более 700-750 часов, и они неэффективны в плане энергопотребления. Также стоит учесть, что такой источник света очень сильно нагревается, и в результате нежные части представителей растительного мира могут получить серьезные ожоги.

  • Газоразрядные лампы – источником света служит заряженный электричеством газ, это может быть неон или ксенон, а также и пары металлов, например, ртути или натрия. Несмотря на отличные энергосберегающие характеристики, имеется множество недостатков, которые препятствуют активному применению подобных конструкций. Например, высокая стоимость, крупногабаритные размеры, возможное мерцание и гудение при использовании, спектр излучение непостоянен и многое другое.
  • Индукционные лампы – являются разновидностью газоразрядных ламп, источником свечения выступает плазма, которая образуется под воздействием на газ (аргон и пары ртути) магнитного поля большой частоты. Так как электроды не вступают в прямой контакт с плазмой, то такие лампы называют безэлектродными. Конструкции имеют длительный срок службы, 150 тыс. часов.
  • Люминесцентные лампы – также одна из разновидностей газоразрядных приборов для освещения, применяются для выращивания зелени, трав, овощных культур и любой рассады. Конструкции способны работать около 20 тыс. часов. Фитолампы с данным принципом свечения обладают плоской формой, что позволяет их применять в помещениях, ограниченных по высоте. Может выпускаться как с холодным цветовым оттенком (синий), так и с теплым (красный).

  • Светодиодная подсветка растений – это достаточно недорогой и яркий источник света, отличающийся длительным сроком эксплуатации. Важное преимущество перед другими конструкциями в том, что возможно получить монохромное свечение. Так как диоды не нагреваются, то можно размещать их даже вплотную к растениям, не опасаясь принести вред культурам. В одном светильники могут сочетаться сразу несколько цветов, что позволяет добиться подсветки близкой к естественному солнечному свету.
  • Натриевые лампы высокого давления – испускают свет в желтом спектре, желательно их использование на стадиях репродукции. Следует учесть, что если фитолампу применять в начальном периоде роста, то возможно получить ускоренное развитие, но при этом культура будет более вытянутой и раскидистой. Такой источник освещение может ускорить закладку цветоносов и поспособствовать в более обильном плодоношении. Хорошо сочетаются с солнечным светом, например, в теплицах или оранжереях, когда растения получают лучи из синей части спектра от естественного источника свечения, а красные и желтые лучи от ламп. В домашних условиях применяются редко, так как во включенном состоянии выделяют много тепла.

  • Металлогологенные лампы – это достаточно мощный источник света и в то же время обладающий компактным видом. Является одной из разновидностей газоразрядных ламп, основная их отличительная черта заключается в том, что свечение возникает в результате поступления в пары инертных газов, таких, как ртуть и аргон, галогенидов металлов (скандий, натрий), такой процесс происходит при повышении температуры. Данные конструкции излучают свет в синем спектре и считаются идеальной заменой весеннего и летнего солнечного освещения.

 

 

Советы по выбору подсветки для растений

 

  • Наиболее часто в профессиональном растениеводстве применяются газоразрядные и люминесцентные осветительные приборы, так как именно такие источники света являются наиболее выгодными с экономической точки зрения и эффективными для интенсивного роста растений. Металлогалогенные лампы могут быть использованы в теплицах в период роста рассады, за счет того, что имеют в своем спектре именно синее излучение, способствующее активному приросту зеленной массы.

  • В то время как натриевые лампы рекомендуется применять в фазе цветения и плодоношения, так как они способны излучать красные лучи, способствующие более продуктивному развитию культур в репродуктивной фазе. Современные лампы, на основе светодиодов позволяют добиться оптимальных условий на любой фазе развития представителей флоры. Это стало возможно благодаря сочетанию диодов различных цветовых оттенков.
  • Важно не только подобрать излучение в требуемом в данный период спектре, но также и продолжительность светового дня. Свет не рекомендуется держать включенным постоянно, ведь растениям необходим период покоя и желательно, чтобы это было одно и то же время.
  • Чтобы выбрать правильный вариант размещения фитоламп, следует исходить из таких параметров, как объем помещения, требуемый период освещения, необходимые спектр, возможное расстояние от растений до ламп. Прежде чем начинать устанавливать светильники, рекомендуется отсортировать растения на группы, в которые будут входить представители со схожими требованиями к среде обитания.
  • Овощные культуры способны полноценно развиваться при дневном свете, поэтому для их правильного выращивание рекомендуется использовать металлогалогенные или люминесцентные лампы. Тенелюбивые лиственные растения, допускается выращивать при свечении ламп накаливания, так как такие виды нетребовательны к большому количеству света. Важно поместить лампы подальше от листьев, чтобы не допустить появления ожогов.

 

Каждый представитель растительного мира предъявляет особенные требования к окружающим условиям, и для того, чтобы добиться интенсивного роста, обильного цветения и плодоношения, следует внимательно относиться к потребностям растений. Известно, что большим культурам необходимо больше света и если их не обеспечить должным количеством освещенности, то они просто остановятся в своем развитии, несмотря на хороший полив и питание. Именно поэтому так важно проводить своевременные процедуры по подготовке искусственного освещения, а также подбирать верные условия для каждого отдельного растения.

strport.ru

Выращивание растений при искусственном освещении. Оксидазы

Выращивание
растений при искусственном освещении. Условия наилучшего использования
электрического света

Исследования показали, что на развитие растений в значительной
мере влияет интенсивность и спектральный состав света. В связи с этим большой
интерес представляют опыты В.И. Разумова, который доказал, что красный
свет действует как естественное дневное освещение, а синий воспринимается
растением как темнота. Если освещать растения короткого дня ночью красным
светом, то они не зацветают; растения длинного дня в этих условиях зацветают
раньше, чем в обычных. Освещение растений в ночное время синим светом не
нарушает влияния темноты. Следовательно, длинноволновый свет воспринимается как
дневной свет, а коротковолновый – как темнота. Таким образом, качественный
состав света оказывает влияние на развитие растения.




Выращивание растений при искусственном свете

Однако существует иной взгляд, а именно, что все световые лучи,
если они достаточно интенсивны, воспринимаются растением как дневное освещение.
Считают, что спектральный состав света в течение дня почти одинаковый. В
значительной мере изменяется лишь его интенсивность – наименьшая утром и к
вечеру и наибольшая в полдень.

Выбор альтернативных источников света является важнейшей проблемой, когда
затрагивается вопрос о том, как осуществить выращивание растений при
искусственном освещении. Для того, чтобы ответить на этот вопрос следует
определить, сколько света требуется для растений. Большинство овощей
требовательны к полному солнечному дню, другие растения, например экзотические,
произрастающие в тропических джунглях, в глубокой тени не так требовательны к
свету. Поэтому перед выбором источника света следует узнать насколько растение
светолюбиво.

После этого можно приступить к выбору ламп для освещения растений, которые
нужно расположить над ними на высоте от 10 см. Они подразделяются на следующие
виды:

Лампы накаливания – одни из широко распространенных и самых дешевых ламп. Так
для освещения поддона рассады размером 60смХ60см применяют лампы суммарной
мощностью 150 Ватт. Но у данных ламп имеются ряд недостатков, таких как: малый
срок службы, большие энергозатраты по сравнению с другими источниками освещения,
низкая цветовая температура, теплота выделяемая лампой также может негативно
сказаться на растениях, обжигая им листья.

Люминесцентные и компактные люминесцентные лампы – это более экономичные в
плане энергопотребления по сравнению с лампой накаливания. Так лампа на 20 Ватт
способна заменить 100 Ваттную лампочку накаливания. Более того, широкий интервал
температур свечения (2700К, 4000К, 6700К) дают возможность выбрать лампы,
близкие по свечению с дневным светом в пределах 5400 – 6700 К.




Выращивание растений при искусственном свете

Натриевые лампы высокого давления ДНаЗ и ДНаТ, часто используются при
парниковом выращивании цветов и овощей. Преимущество высокого давления натриевых
ламп для садоводства, является их способность усиливать плодоношение и цветение
растений. Вследствие сдвига спектра света в сторону оранжевого и красного цвета,
такой свет дает большую урожайность с высоким качеством плодов. Но у этих ламп
есть и свой недостаток, выраженный в том, что растение, освящаемое такими
лампами, имеет тенденцию к росту в длину, нежели в ширину.

Криптоновые и неодимовые лампы дают более яркое освещение по сравнению с
лампами накаливания.  Световой поток таких ламп не содержит желтого и зеленого
спектра и поэтому действует на растение положительно, увеличивая период
вегетации и придавая листьям более здоровый внешний вид. На таких лампах часто
пишут, что они созданы для подсветки живых растений и цветов, то есть являются
фитолампами.

Установлено, что свет люминесцентных ламп по спектральному составу
сходен с солнечным светом, поэтому для выращивания растений при искусственном
освещении используют именно эти лампы.

Светильники с люминесцентными лампами, преимущественно размещаются
рядами, желательно параллельными стене с окнами или длинной стороне узкого
помещения. Но в помещениях, предназначенных для растений, оптимальным является
такое расположение светильников, при котором направление света приближается к
направлению естественного света.

Необходимо помнить, что излишек света пагубно сказывается на
растениях, процесс фотосинтеза приостанавливается, растения ослабевают и хуже
переносят неблагоприятные условия. Наибольшую продолжительность светового дня
переносит фасоль – до 12 часов.

Оксидазы, их
участие в аэробном дыхании

Оксидазы – аэробные дегидрогеназы. для которых акцептором водорода
может быть только кислород воздуха:

АН2+1/2О2 ↔ А+Н2О.

Ферменты оксидазы, которые активируют молекулярный кислород и делают его
способным восстанавливаться до перекиси водорода, действуют на конечном этапе
дыхания, когда водород окисляемого вещества надо выделять из системы.

Эта группа ферментов многочисленна, но основная роль в ней
принадлежит оксидазам, содержащим медь (полифенолоксидаза) и железо
(цитохромоксидаза с цитохромами, цитохромная система).

Полифенолоксидазы или фенолоксидазы в присутствии молекулярного
кислорода окисляют полифенолы в соответствующие хиноны. Фермент
полифенолоксидаза встречается в тканях различных растений. Высокая активность
полифенолоксидазы характерна для тканей листьев чая, картофеля, корней сахарной
свеклы, клубней картофеля, семян люпина, гороха, тыквы и многих других
растений.

Согласованность процесса окисления полифенолов с помощью
полифенолоксидазы и восстановления хинонов можно наблюдать только в живой
неповрежденной ткани растений. При повреждении ткани координация между
окислительной и восстановительной фазами дыхания обычно нарушается, вследствие
чего имеет место накопление различных темноокрашенных пигментов; например, при
разрезании яблок, клубней картофеля.



biofile.ru

Перспективы выращивания растений на искусственном освещении

Категория: Использвание искусственного освещения

Перспективы выращивания растений на искусственном освещении

Главнейшее значение всех исследований лаборатории свето-физиологии заключается в доказательстве полной возможности выращивания растений на искусственном освещении с очень высокими показателями как продуктивности, так и скороспелости их.

Оба эти качества, чрезвычайно важные для практики, удалось значительно повысить по сравнению с лучшими результатами, получаемыми в условиях естественного освещения.

Необходимость комплексного изучения воздействия внешних факторов, многогранность проявления любого из них в зависимости от физиологического состояния растений и от других факторов, изменения физиологического состояния под воздействием как суммы факторов, так и каждого из них — все эти сложные задачи стояли и стоят на пути исследований лаборатории.

Говоря о значении спектрального состава света, нельзя забывать и о количественной стороне его воздействия, связанной прежде всего с интенсивностью лучистого потока и с продолжительностью периода его воздействия на растения.

Как бы ни были подробны исследования, посвященные выяснению роли света в жизни растений, они останутся бесплодными, если одновременно не будут вскрыты закономерности использования его в зависимости от таких факторов, как температура воздуха, обеспеченность растений водою и минеральными веществами и т. д.

Теплообмен растения со средою, обусловленный лучистой энергией и температурой воздуха, определяет температуру самого растения, являющуюся фоном прохождения всех основных процессов жизнедеятельности растений.

К сожалению, как показывает практика, не все исследователи понимают необходимость комплексного изучения потребностей растений, и это очень отражается на прогрессе светофизиологиче-ских исследований. Тем не менее уже и сейчас получены такие результаты, которые позволяют с полной уверенностью утверждать, что солнечный свет может быть заменен искусственным при культуре любого растительного вида.

Открываются широкие и небывалые по возможностям перспективы для дальнейших светофизиологических исследований.

Помимо сказанного, проведенные в лаборатории светофизио-логии исследования и сделанные из этих результатов выводы уже и сейчас могут быть использованы и начинают использоваться в практике защищенного грунта для получения в условиях северных областей ранневесенних урожаев плодов томатов и огурцов. Известно, что в Ленинградской области, например, первые красные плоды томатов, при посеве в январе или начале февраля, начинают поступать к потребителю не раньше конца июня, а то и только в июле. Между тем вот уже в течение трех лет в очень несовершенной теплице лаборатории светофизиологии первые красные плоды томатов, при посеве около 10 февраля, снимаются уже в конце апреля. Следовательно от посева семян до снятия первых красных плодов проходит всего 70—75 суток. Что же для этого должно быть сделано? Прежде всего необходимо работать с наиболее скороспелыми сортами. Лучшим сортом для получения ранних урожаев и для выращивания зимою в опытах лаборатории оказался Пушкинский грунтовой, выведенный в Пушкинских лабораториях Всесоюзного института растениеводства. У нас есть все основания рекомендовать его для культуры в зимне-весенних условиях. Он скороспел и хотя плоды его не очень крупны, но вкусны и хорошо завязываются даже и без обработки «ростовыми» веществами.

При посеве в феврале сбор красных плодов продолжается до 15 июня. С одного среднего растения собирается до 2 кг вызревших на кусте плодов.

Рассада в течение 20 суток выращивается полностью в условиях искусственного освещения в осветительной установке из 16 штук 200-или 300-ваттных ламп, собранных над одним квадратным метром и погруженных в проточную воду фильтра вершинами своих колб. Электрическая мощность таких установок от 3,2 до 4,8 кет. Конечно, это крупная затрата на 36—40 растений, которые выращиваются в этой установке, но зато рассада получается очень хорошая. В течение ее выращивания необходимо заботиться, чтобы она никогда не испытывала недостатка в воде. В первых числах марта 20-дневная рассада высаживается в грунт стеллажей и уже выращивается только на естественном освещении, но обязательно при высоких температурах воздуха. Последние, в силу еще недостаточного освещения, должны быть не ниже 25° днем и 20° ночыо. Рост растений первое время должен быть ограничен 3—4 кистями.

Пригородные совхозы Ленинграда «Красный выборжец» и им. Петрорайсовета, первый уже в течение двух лет, а второй — год, испытывали этот метод и находят его вполне пригодным и экономически выгодным, несмотря на высокую стоимость электрической энергии.

Помимо этого метода, обеспечивающего ранне-весенние урожаи томатов, вполне возможно получение красных плодов томатов и в течение всей зимы также при выращивании рассады полностью на электрическом освещении, а затек в теплицах при высокой температуре воздуха и с небольшим досвечиванием при помощи подвижных осветительных установок с зеркальными лампами и с системой движения, предложенной В. Г. Кармановым.

Самое главное в нашем методе получения плодов томатов зимою — это поддержание температуры воздуха при недостатке света на достаточно высоком уровне. Это необходимо и для томатов, и для огурцов, да вероятно, и для большинства овощных и других растений.

Для получения первых зимних урожаев томатов, вероятно, самым пригодным может быть следующий метод. В середине июня, после сбора красных плодов, на освободившиеся стеллажи посадить рассаду томатов, выращенную на естественном освещении. К концу августа собрать с них красные плоды, а затем срезать отплодоно-сившие стволы и пустить в рост нижние побеги. В ноябре начать досвечивать подвижной установкой. Первые красные плоды могут собираться уже в конце декабря. Этот способ, как нам кажется, заслуживает большого внимания. Что касается Клинских огурцов, то получение их плодов в течение всей зимы еще проще, чем томатов. Выращивая любые овощные растения в зимних условиях в теплицах, надо все время отбирать и пускать в размножение лучшие по скороспелости и продуктивности растения.

Для культуры овощных растений в теплицах зимою необходимо создать сорта. Их еще нет, кроме Клинского огурца, а создание сортов возможно только в тех условиях, для которых они создаются.

Создание специальных сортов и рациональная агротехника с использованием искусственного освещения победят трудности зимней культуры растений.

Нет сомнений, что и практическое растениеводство защищенного грунта, особенно на севере, должно пойти и пойдет по новому пути, начертанному на основании результатов выращивания растений полностью на искусственном освещении.

Заглядывая вперед, уже и сейчас можно с полной уверенностью предсказать то время, когда выращивание растений сможет осуществляться в полной независимости от солнца, за счет энергии распада радиоактивных веществ, превращаемой в лучистую — световую. Время это недалеко, оно гораздо ближе, чем думают самые смелые фантазеры. Порукою этому являются не только успехи естествознания, не только развитие техники, но, главным образом, огромные достижения в строительстве коммунизма в нашей стране, вызывающие к жизни творческие силы народа.

Использвание искусственного освещения — Перспективы выращивания растений на искусственном освещении

gardenweb.ru

Освещение растений. Часть 3: Выбор системы освещения

Освещение растений.

В этой части мы рассказываем о расчете мощности ламп, практическом измерении освещенности и т.д.

В предыдущих частях мы говорили об основных понятиях и о различных типах ламп, используемых для освещения растений. В этой части рассказывается о том, какую систему освещения выбрать, сколько потребуется ламп для освещения того или иного растения, как померить освещенность в домашних условиях и для чего нужны рефлекторы в осветительных системах.

Свет – один из самых важных факторов успешного содержания растения. Путем фотосинтеза растения “изготавливают еду” для себя. Мало света – растение ослаблено и либо умирает от “голода”, либо становится легкой добычей вредителей и болезней.

Быть или не быть

Итак, вы решили установить новую систему освещения для ваших растений. Прежде всего ответьте на два вопроса.

  • Чем ограничен ваш бюджет? Если на всю осветительную систему выделена небольшая сумма денег, которую вы оторвали от стипендии, и вам необходимо уложиться в нее, то эта статья вам не поможет. Единственный совет – купите то, что сможете. Не тратьте силы и время на поиски. К сожалению, система освещения для растений или для аквариума – дело недешевое. Иногда более разумной альтернативой является замена светолюбивых растений на теневыносливые – лучше иметь ухоженный спатифиллум, который не требует много света, чем сокрушаться из-за полудохлой гардении, которой катастрофически его не хватает.
  • Вы собираетесь просто перекантоваться до весны, по принципу “не до жиру, быть бы живу”? Тогда просто купите самую простую люминесцентную лампу. Если же вы хотите, чтобы ваши растения полноценно росли и даже цвели под лампами, тогда нужно потратить силы и средства на осветительную систему. Особенно, если вы выращиваете растения, которые круглый год растут в условиях искусственного освещения, например, аквариумные.

Если вы определились с ответами на эти вопросы и решили установить полноценную систему освещения, то тогда читайте дальше.

Что такое хорошее освещение

Три главных фактора определяют – хорошая ли система освещения или плохая:

  • Интенсивность света. Света должно быть достаточно для растений. Слабый свет нельзя заменить длинным световым днем. Много света в комнатных условиях не бывает. Достичь освещенности, которая бывает ярким солнечным днем (более 100 тыс. Лк) достаточно сложно.
  • Длительность освещения. Различные растения требуют светового дня различной продолжительности. Многие процессы, например, цветение, определяются длительностью светового дня (фотопериодизм). Все видели красную пуансеттию (Euphorbia pulcherrima), продающуюся на Рождество и Новый год. Этот куст растет под окном нашего дома на юге Флориды и каждый год зимой, без ухищрений с нашей стороны, “делает все сам” – у нас есть то, что необходимо для образования красных прицветников – длинные темные ночи и яркие солнечные дни.
  • Качество освещения. В предыдущих статьях я затрагивал этот вопрос, говоря о том, что растению необходим свет как в красной, так и синей областях спектра. Как уже было сказано, необязательно применять специальные фитолампы – если вы используете современные лампы с широким спектром, например, компактные люминесцентные или металлогалоидные, то спектр у вас будет “правильным”.

Помимо этих факторов, безусловно, важны и другие. Интенсивность фотосинтеза ограничивается тем, чего не хватает в данный момент. При низкой освещенности – это свет, когда света много, то, например, температура или концентрация углекислого газа и т.д. При выращивании аквариумных растений часто случается, что при сильном освещении, концентрация углекислого газа в воде становится ограничивающим фактором и более сильный свет не приводит к увеличению темпов фотосинтеза.

Сколько растениям нужно света

Растения можно разделить на несколько групп по требованиям к свету. Цифры для каждой из групп достаточно приближенные, поскольку многие растения могут себя хорошо чувствовать как на ярком свету, так и в тени, адаптируясь к уровню освещенности. Для одного и того же растения необходимо разное количество света в зависимости от того развивается ли оно вегетативно, цветет или плодоносит. С энергетической точки зрения, цветение – процесс, который расходует “впустую” большое количество энергии. Растению надо вырастить цветок и снабжать его энергией, при том, что сам цветок не вырабатывает энергии. А плодоношение еще более расточительный процесс. Чем больше света, тем больше энергии “от лампочки” растение сможет запасти для цветения, тем более красивым будет ваш гибискус, тем больше цветов будет на кусте жасмина.

Ниже приведены некоторые растения, предпочитающие те или иные световые условия. Уровень освещенности выражен в люксах. Про люмены и люксы уже было сказано в первой части. Здесь я повторю только, что люксы характеризуют насколько “светло” растениям, а люмены – характеризуют лампы, которыми вы освещаете эти растения.

  • Яркий свет. К этим растениям относятся те, которые в природе растут на открытом месте – большинство деревьев, пальм, суккуленты, бугенвиллия, гардения, гибискус, иксора, жасмин, плюмерия, тунбергия, кротоны, розы. Эти растения предпочитают высокий уровень освещения – не менее 15-20 тыс. люкс, а некоторые растения для успешного цветения требуют 50 и более тыс. Лк. Большинство пестролистных растений требуют высокой освещенности, иначе листья могут “вернуться” к однотонной окраске.
  • Умеренный свет. К этим растениям относятся растения “подлеска” – бромелиевые, бегонии, фикус, филодендрон, каладиум, хлорофитум, бругманзия, брунфельсия, клеродендрум, кроссандра, мединилла, пандорея, рутия, барлерия, тибухина. Желаемый уровень освещенности для них составляет 10-20 тыс. Лк.
  • Слабый свет. Понятие “тенелюбивые растения” не совсем верно. Все растения любят свет, включая стоящую в самом темном углу драцену. Просто некоторые растения могут расти (скорее существовать) при слабом освещении. Если вы не гонитесь за скоростью роста, то они будут себя хорошо чувствовать и при слабом освещении. В основном, это растения нижнего яруса – хамедорея, вайтфельдия, антуриум, дифенбахия, филодендрон, спатифиллум, эхинантус. Им достаточно от 5 до 10 тыс. люкс.

Приведенные уровни освещенности достаточно приблизительные и могут служить отправной точкой для выбора системы освещения. Еще раз подчеркну, что цифры эти для полноценного роста и цветения растения, а не для “зимовки”, когда можно обойтись меньшим уровнем освещенности.

Измерение освещенности

Люксметр

Итак, теперь вы знаете, сколько света необходимо вашему растению и хотите проверить, получает ли оно все, что ему полагается. Все теоретические выкладки хороши, однако лучше померить реальную освещенность там, где стоят растения. Если у вас есть люксметр, то вам повезло (на фото слева). Если люксметра нет, то не отчаивайтесь. Экспонометр фотоаппарата – тот же люксметр, только вместо освещенности выдающий значения выдержки, т.е. времени, на которое нужно открыть затвор камеры. Чем меньше освещенность, тем больше время. Все просто.

Если у вас есть внешний экспонометр, то положите его в то место, где вы измеряете освещенность, так чтобы светочувствительный элемент был перпендикулярен направлению падающего на поверхность света.

Большинство современных цифровых камер выводят значения апертуры и выдержки, упрощая процесс измерения освещенности

Если вы используете камеру, то положите лист белой матовой бумаги перпендикулярно направлению падающего света (не надо использовать глянцевую – она даст неверные результаты). Выберите размер кадра так, чтобы лист занимал весь кадр. Фокусироваться на него необязательно. Выберите чувствительность пленки – 100 единиц (современные цифровые камеры позволяют “имитировать” чувствительность пленки). По значениям выдержки и апертуры определите освещенность в таблице. Если установить значение чувствительности пленки в 200 единиц, то табличные значения необходимо уменьшить вдвое, если установлено значение 50 единиц, то значения увеличиваются в два раза. Переход к следующему, более высокому, диафрагменному числу также увеличивает значения в два раза. Таким способом можно примерно оценить уровень освещенности там, где стоят ваши растения.

Апертура

Выдержка

Освещенность (Лк) для пленки 100 единиц

Внешний экспонометр

Камера при наведении на лист бумаги

2.8 1/4 70 8
2.8 1/8 140 15
2.8 1/15 250 30
2.8 1/30 500 60
2.8 1/60 1000 120
2.8 1/125 2100 240
2.8 1/250 4300 1000
2.8 1/500 8700 2000
4 1/250 8700 2000
4 1/500 17000 4000
5.6 1/250 17000 4000
5.6 1/500 35000 8000
5.6 1/1000 70000 16000
8 1/250 35000 8000
8 1/500 70000 16000
8 1/1000 140000 32000

Использование рефлектора

Использование рефлектора позволяет увеличить полезный световой поток в несколько раз

Если вы используете люминесцентную лампу без рефлектора, то вы уменьшаете полезный свет в несколько раз. Как несложно понять, только тот свет, который направлен вниз, попадает на растения. Тот свет, который направлен вверх – бесполезен. Тот свет, который слепит вам глаза, когда вы смотрите на открытую лампу, также бесполезен. Хороший рефлектор напра- вляет свет, слепящий глаза, вниз на растения. Результаты моделирования люминесцентной лампы показывают, что освещенность в центре, при использовании рефлектора возрастает почти в три раза, а световое пятно на поверхности становится более концентрированным – светильник освещает растения, а не все вокруг.

Большинство светильников, продаваемых в магазинах бытовой техники, не имеет рефлектора или имеет то, что рефлектором называть не стоит. Специальные системы для освещения растений или аквариума с рефлекторами стоят очень дорого. С другой стороны, сделать самодельный рефлектор несложно.

Как сделать самодельный рефлектор для люминесцентной лампы

Форма рефлектора, особенно для одной-двух ламп, не имеет принципиального значения – любая “хорошая” форма, у которой число отражений не более одного и возврат света в лампу минимален, будет иметь примерно одинаковую эффективность в пределах 10-15%. На рисунке показан поперечный разрез рефлектора. Видно, что его высота должна быть такой, чтобы все лучи выше граничного (луч 1 на рисунке), перехватывались рефлектором – в таком случае светильник не будет слепить глаза.

Задавшись направлением отраженного граничного луча (например, вниз или под углом), можно построить перпендикуляр к поверхности рефлектора в точке отражения (точка 1 на рисунке), который делит угол между падающим и отраженным лучом пополам – закон отражения. Таким же образом определяется перпендикуляр и в остальных точках (точка 2 на рисунке).

Для проверки рекомендуется взять еще несколько точек, чтобы не получилась ситуация, изображенная в точке 3, где отраженный луч не идет вниз. После этого можно либо сделать многоугольный каркас, либо построить плавную кривую и по шаблону выгнуть рефлектор. Не следует размещать верхнюю точку рефлектора близко к лампе, поскольку лучи будут попадать обратно в лампу. При этом лампа будет греться.

Рефлектор можно сделать либо из алюминиевой фольги, например, пищевой, которая обладает достаточно высоким отражением. Также можно покрасить поверхность рефлектора белой краской. При этом его эффективность будет практически такой же, как и для “зеркального” рефлектора. Обязательно проделайте отверстия сверху рефлектора для вентиляции.

Длительность и качество освещения

На фото: томаты, выращенные под светом различных ламп. 1 – ртутная лампа без фильтров, 2, 3 – ртутная лампа с фильтрами, удаляющими различные части спектра. 4 – лампа накаливания. Из книги Bickford/Dunn “Lighting for Plant Growth” (1972)

Длительность освещения обычно составляет 12-16 часов, в зависимости от вида растений. Более точные данные, а также рекомендации по фотопериодизму (например, о том, как заставить цвести упомянутую выше пуансеттию) можно найти в специальной литературе. Для большинства растений приведенной выше цифры вполне достаточно.

Про качество освещения уже говорилось не раз. Одной из иллюстраций может служить фотография растений, выращенных при освещении ртутной лампой (снимок из старой книги, в то время других ламп практически не было) и лампой накаливания. Если вам не нужны длинные и тощие растения, то не используйте лампы накаливания или натриевые лампы без дополнительной подсветки люминесцентными или газоразрядными лампами с излучением в синей области спектра.

Помимо всего прочего, лампы для растений должны подсвечивать растения так, чтобы на них было приятно смотреть. Натриевая лампа в этом смысле не самая лучшая лампа для растений – на фото показано, как растения выглядят под такой лампой в сравнении с освещением металлогалоидной лампой.

Расчет мощности ламп

Итак мы подошли к самому главному – сколько взять ламп для освещения растений. Рассмотрим две схемы освещения: люминесцентными лампами и газоразрядным светильником.

Количество люминесцентных ламп можно определить, зная средний уровень освещенности на поверхности. Необходимо найти световой поток в люменах (умножив освещенность в люксах на площадь поверхности в метрах). Потери света составляют примерно 30% для лампы, висящей на высоте 30 см от растений, и 50% для ламп на расстоянии 60 см от растений. Это верно, если вы используете рефлектор. Без него потери возрастают в несколько раз. Определив световой поток ламп, можно найти их суммарную мощность, зная, что люминесцентные лампы дают примерно 65 Лм на Вт мощности.

Для примера оценим, сколько ламп потребуется для освещения для полки размером 0.5×1 метр. Площадь освещаемой поверхности: 0.5×1=0.5 кв.м. Допустим, что нам необходимо осветить растения, предпочитающие умеренный свет (15000 Лк). Осветить всю поверхность с такой освещенностью будет сложно, поэтому мы сделаем оценку, исходя из средней освещенности 0.7×15000 =11000 Лк, поставив растения, требующие больше света, под лампу, где освещенность выше средней.

Итого, необходимо 0.5х11000=5500 Лм. Лампы на высоте 30 см должны давать примерно в полтора раза больше света (потери составляют 30%), т.е. около 8250 Лм. Суммарная мощность ламп должна быть около 8250/65=125 Вт, т.е. две компактные люминесцентные лампы по 55 Вт с рефлектором обеспечат нужное количество света. Если вы хотите поставить обычные трубки по 40 Вт, то их потребуется три штуки или даже четыре, поскольку трубки, размещенные близко друг к другу, начинают взаимно экранировать, и эффективность осветительной системы падает. Старайтесь использовать современные компактные люминесцентные лампы вместо обычных, по большей части устаревших, трубок. Если не использовать рефлектор, то в данной схеме придется брать в три или четыре раза больше ламп.

Расчет количества люминесцентных ламп

  1. Выберите уровень освещенности.
  2. Необходимый световой поток на поверхности:
    L=0.7 x A x B
    (длина и ширина в метрах)
  3. Необходимый световой поток ламп с учетом потерь (при наличии рефлектора):
    Lamp=L x C
    (C=1.5 для лампы на высоте 30 см и C=2 для лампы на высоте 60 см)
  4. Суммарная мощность ламп:
    Power=Lamp/65

Для газоразрядных ламп расчет аналогичен. Специальный светильник с натриевой лампой мощностью 250 Вт обеспечивает средний уровень освещенности 15 тыс. Лк на площадке размером 1 кв.м.

Схема освещения для подсветки растений

Если известны светотехнические параметры светильника, то рассчитать освещенность совсем просто. Например, из фигуры слева видно, что светильник (OSRAM Floraset, 80W) освещает круг диаметром около метра на расстоянии чуть менее полуметра от лампы. Максимальное значение освещенности 4600 Лк. Освещенность к краю спадает достаточно быстро, поэтому такой светильник может быть использован лишь для растений, которым нужно не очень много света.

На фигуре слева показана кривая силы света (тот же светильник, что и выше). Чтобы найти освещенность на расстоянии от светильника, необходимо значение силы света поделить на квадрат расстояния. Например, на расстоянии полметра под лампой значение освещенности будет равно 750/(0.5×0.5)=3000 Лк.

Очень важный момент – лампы не должны перегреваться. При повышении температуры их светоотдача резко падает. В рефлекторе должны быть отверстия для охлаждения. Если используется много люминесцентных ламп, то следует использовать вентилятор для охлаждения, например компьютерный. Мощные газоразрядные светильники обычно имеют встроенный вентилятор.

Заключение

В этом цикле статей были рассмотрены различные вопросы освещения растений. Многие вопросы остались незатронутыми, например, выбор оптимальной электрической схемы включения ламп, что является важным моментом. Тем, кто интересуется этим вопросом, лучше обратится к литературе или специалистам.

Наиболее рациональная схема проектирования системы освещения начинается с определения необходимого уровня освещенности. Затем следует оценить количество ламп и их тип. И только после этого – спешить в магазин, чтобы купить лампы.

Отдельное спасибо коллективу сайта toptropicals.com, за разрешение публикации статьи на нашем ресурсе.

www.botanichka.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о