Искусственный свет для растений и фито лампы

Искусственный свет для растений и фито-лампы.

Под воздействием солнечного света в растениях происходит фотосинтез — синтезируются углеводы — источник энергии для роста. Для комнатных растений важен солнечный свет, которого им не хватает в зимние месяцы — нужно дополнительное электрическое освещение.

Почему досвечивание растений не всегда помогает им, а растения становятся бледными, теряют пеструю окраску, истончаются и сбрасывают листву?

Искусственное освещение не достигает интенсивности дневного света, поэтому растения нужно досвечивать не просто какими попало, а специальными лампами. Выращивание растений при искусственном освещении позволяет получить гораздо более пышные декоративные растения, цветущие растения при этом могут цвести более длительно. Однако, досвечивание не дает ожидаемого эффекта, если оно будет нерегулярным, т.к. включая лампы от случая к случаю Вы только навредите растению, сбив его биоритмы.

Для улучшения световых условий в зимний период растениям, расположенным на подоконнике или вблизи окна, лампы включают на 4-6 часов.

Для минимальной фотосинтетической активности растения нужен уровень освещенности всего 100 лк (люкс), однако для нормального усвоения углекислоты, воды и других веществ нужен уровень минимум 1000 лк. В пасмурный зимний день освещенность в 100 лк мы можем наблюдать на подоконнике южного окна, а освещенность в 1000 лк — в такой же день на улице.

Как правило комнатным растениям требуется световой день порядка 12 часов в сутки, а интенсивность освещения до 120 000 лк., а по требовательности к свету они делятся на три группы:

  • нужен прямой солнечный свет;
  • требуется яркое рассеянное освещение;
  • хорошо себя чувствуют в полутени.

Зимой для нормального развития растения надо дополнительно обеспечить следующие режимы досветки:

  • 1000. 3000 лк — для растений, растущих в полутени (как правило они нуждаются в искусственном освещении только при размещении на значительном удалении от окон);
  • 3000. 4000 лк — для растений, предпочитающих рассеянный свет;
  • 4000. 6000 лк — для растений, предпочитающих прямые солнечные лучи;
  • 6000. 12000 лк – для выращивания требовательных экзотов, особенно плодоносящих.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ ПО РЕЖИМУ ДОСВЕТКИ.

Рекомендуемая освещенность, лк Растения
2500-3000 Агавовые (агава, бокарнея, кордилина, драцена) Акантовые (афеландра, кроссандра, фиттония, гипестес, пахистахис) Аралиевые (дизиготека, фатсхедера, фатсия, плющ, полисциас) Ароидные (аглаонема, алоказия, диффенбахия, монстера, филодендрон, спатифиллум) Бромелиевые (ананас, бильбергия, гузмания, криптантус, эхмея) Виноградовые (ампелопсис, циссус, тетрастигма) Геснериевые (гипоцирта, эписция, стрептокарпус, сенполия) Губоцветные (колеус, плектрантус) Коммелиновые (дихоризандра, каллизия, традесканция, рео) Марантовые (калатея, маранта, строманта) Молочайные (акалифа, кодиеум, молочай, ятрофа) Папоротники Тутовые (фикус, инжир, дорстения)
3000-4000 Аизооновые (делосперма, литопс, конофитум, фаукария) Бегонии Вербеновые (кариоптерис, дуранта, клеродендрум, лантана) Камнеломковые (камнеломка, толмия, корокия) Мареновые (гардения, иксора, пентас, копросма, серисса) Меластомовые (центрадения, мединилла, бертолония) Норичниковые (кальцеолярия, хебе, родохитон) Пальмовые (хамедорея, кариота, ховея, ливистона, финик) Пасленовые (броваллия, брунфельсия, дурман, паслен) Перечные (пеперомия, перец) Саговниковые (цикас, замия) Чайные (камелия, клейра) Эпифитные кактусы (эпифиллум, шлюмбергера, хатиора, рипсалис)
4000-6000 Амариллисовые (амариллис, кливия, гемантус, гиппеаструм) Банановые (банан, геликония, стрелиция) Бигнониевые (кампсис, жаккаранда, пандорея, текома) Бобовые (акация, альбиция, кассия, ракитник, мимоза) Вересковые (азалия, вереск, пернеттия) Гранатовые (гранат) Ластовневые (хойя, церопегия, стапелия, дисхидия) Мальвовые (абутилон, анизодонтея, гибискус, павония) Орхидные Пеларгониевые (пеларгония) Сложноцветные (гербера, хризантема, микания) Стеркулиевые (брахихитон, фремонтодендрон) Толстянковые (эониум, каланхоэ, пахифитум)
6000-и более Кактусы (за исключением эпифитных) Кутровые (адениум, алламанда, катарантус, олеандр, пахиподиум) Маслинные (маслина, жасмин, османтус) Миртовые (мирт, метросидерос, каллистемон, эвкалипт, лептоспермум) Ночецветные (бугенвиллея) Розовые (роза) Рутовые (хоизия, цитрусы, скиммия, муррайя) Страстоцветные (пассифлора)

На зимнее время растения желательно сгруппировать по группам досветки.

Зная площадь подоконика можно легко подсчитать требуемое количество ламп для досветки, так как на упаковках ламп приводится интенсиовность освещения в лк/м2.

ЧЕТЫРЕ ФАКТОРА ДОСВЕТКИ РАСТЕНИЙ.

Растениям свойственен фототропизм — реакция на направление падения света. Искусственный свет должен падать на растения аналогично естественному — сверху, в этом случае растениям не придется расходовать энергию на изменение положения листьев как при боковом освещении, чтобы получить как можно больше света; растения будут меньше искривлять стебли.

Световой день не должен превышать 12 часов в сутки для взрослых растений. Слишком длинный световой день может нарушить развитие цветочных почек, и растение не будет цвести и плодоносить.

Сеянцы нуждаются в круглосуточном освещении . В первые дни после прорастания молодым всходам нужно обеспечить круглосуточное яркое освещение. В последующие дни световой день постепенно сокращают, сначала до 16, потом до 14 часов в сутки.

Выбор освещенности в зимний период зависит от температурного режима . Теплолюбивые тропические растения зимуют при незначительном понижении температуры и освещенности. Для остальных растений понижение освещенности допускается только при прохладной зимовке (5-15 градусов С). В темноте и холоде (0-5 градусов С) допускается содержать только полностью теряющие листву растения.

КАКОЙ НУЖЕН СВЕТ?

Оптическая область спектра светого излучения делиться на:

  • ультрафиолетовое излучение — оптическое излучение, длины волн монохроматических составляющих которого лежат в пределах от 1 до 380 нм;
  • видимое излучение (свет) — излучение, вызывающее зрительное ощущение при попадании на сетчатку глаза, имеет длины волн монохроматических составляющих в пределах от 380 до 780 нм
  • инфракрасное излучение — оптическое излучение, длины волн монохроматических составляющих которого больше 780 нм.

Для растений полезно излучение в области видимого спектра, наибольшее значение имеет область от 400 до 700 нм.

В спектральном диапазоне выделяются участки в соответствии с их влиянием на физиологические процессы растений:

  • длина волны менее 400 нм — излучение вредно для большинства растений;
  • длина волны 400-510 нм — второй пик фотосинтеза, ростовой и формативный эффекты;
  • длина волны 510-700 нм — зона максимального фотосинтетического эффекта (первый пик фотосинтеза), синтез хлорофилла, проявление эффекта фотопериодизма;
  • длина волны более 700 нм — в основном эффект вытягивания стебля.

Область чувствительности фотосинтеза совпадает с областью чувствительности человеческого глаза. Но растения и человек «видят» свет по-разному. Г лаз человека наиболее чувствителен к желто-зеленому свету.

Наиболее полезнымидля растений являются сине-фиолетовые и оранжево-красные лучи:

  • оранжево-красные лучи в условиях оптимальной длины светового дня ускоряют развитие растений
  • сине-фиолетовые способствуют вегетативному росту.

Про желто-зеленые лучи можно забыть (в излучении всех ламп они присутствуют). Излучаемая энергия источников красного света должна быть в два раза больше энергии излучения источников синего света. При избытке красного света рост растений замедляется, стебли вытягиваются и становятся более тонкими, а при его недостатке растение останавливается в развитии. Эта особенность и используется в специализированных фитолампах.

Для равномерности освещения нужно располагать лампы сверху над всей площадью, занятой растениями, но так, чтобы они не загораживали растения от естественного света и не мешали уходу за ними. При боковом освещении, так как растения вытягиваются в сторону источника света, желательно разместить лампы с двух сторон.

Все источники света имеют свои достоинства и недостатки.

Люминисцентные лампы — источники искусственного света с очень хорошими характеристиками, равномерно освещают поверхность, нагреваются всего до 40-45°С и их можно размещать близко к растениям. Их недостатки сводятся, в основном, к высокой рассеянности светового потока (для получения высокой освещенности нужно большое количество ламп) и к качеству излучаемого света.

Лампы дневного света имеют в своем спектре слишком много синего, поэтому их можно использовать только в комбинации с другими, например, с лампами накаливания.

Лампы накаливания в одиночку применять для досвечивания растений нельзя -в спектре отсутствуют сине-фиолетовая составляющая. Поэтому лампы накаливания применяют в комбинации с люминисцентными лампами.

Хочется предостеречь от покупки аквариумных ламп, в т.ч. фито, для горшечных растений они не подходят.

Оптимально решение с использованием светодиодов требуемых дипазонов свечения.

Источник

Влияние освещения растений на развитие корневой системы

Освещения растений

Освещение растений играет огромную роль в их развитии во все периоды. Благодаря освещению в растении происходит фотосинтез и еще масса необходимых процессов, оно растет, плоды зреют и так далее. Недаром используются многочисленные лампы и светильники для дополнительного подсвечивания, когда естественного освещения недостаточно.

Но как тогда быть с корневой системой? Ведь ее наоборот надежно защищают от света во избежание зацветания гидропонного раствора и появления водорослей? Даже существует мнение, что корни и вовсе растут исключительно тогда, когда для растения наступает ночь, а в светлое время суток их рост останавливается. Так ли это?

Остановится ли рост корней при длительном освещении растений?

Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно немного поразмыслить. Например, если подсветка растения будет происходить 24 часа в сутки, то, в соответствии с вышеописанным убеждением, у него и вовсе не может развиться корневая система. То есть при длительном световом дне растение окажется нежизнеспособным. Но на практике это не так. Многие растения требуют долгого подсвечивания, но при этом их корни с успехом развиваются. Каким-то требуются удобрения-стимулторы, какие-то обходятся без них, но, так или иначе, корни растут.

Где же истина?

На самом деле, природа все предусмотрела, а человеку остается только понять ее принципы.

Растение получает от света энергию, для этого и существует освещение растений светильниками, его усиливают с помощью рефлекторов и прочими методами. Задача — дать растению как можно больше энергии. Многие процессы в растении происходят в светлое время суток, однако расходуется не вся энергия. Часть ее растение откладывает на ночь.

Когда свет пропадает, и растение оказывается в темноте, оно начинает расходовать накопленную за день энергию. Причем оно расходует ее разумно и равномерно, тратя часть на корни, а честь — на стебли и листья.

Влияние освещения растений на развитие корневой системы

Чтобы убедиться в разумности растительного организма, можно провести очень несложный эксперимент — подрезать зеленую часть растения. В этом случае корни начнут развиваться медленнее. Если сделать наоборот, то есть подрезать корни, то замедлится рост надземной части.

В свою очередь, корни тоже работают — они поглощают микро- и макроэлементы, содержащиеся в удобрениях для питательного раствора. Делают они это на протяжении всей жизни в независимости от освещения растения, его наличия или отсутствия.

В темное время суток обменные процессы между надземной и подземной частью идут активнее, так как в это время зеленая часть не поглощает энергию, а только расходует. Недаром рассада наутро становится больше — это свидетельствует о том, что и ночью растение активно работает, строит себя.

Таким образом, говорить о том, что корни растут только во время отсутствия освещения растений — неправомерно. Растение гармонично развивается в любое время суток, разница только в задачах, которое оно выполняет при свете и в темноте.

Угольный фильтр для гроубокса своими руками

Организовывая домашнюю мини-оранжерею, на дорогой угольный фильтр для гроубокса можно не тратиться, ведь эту важную деталь системы вентиляции легко можно смастерить из подручных материалов.

Стелс выращивание растений

Стелс выращивание растений означает, что они будут расти в гроубоксе скрытно, не привлекая внимания окружающих ни запахом во время цветения, ни шумом от работы вентиляторов.

Влажность воздуха в гроубоксе

Неверная влажность воздуха в гроубоксе часто становится причиной неудачного опыта выращивания культур. При этом отклонения влажности можно принять за дефицит питания и совершить роковую ошибку.

Проращивание семян

Увлекательное приключение под названием выращивание растений в домашних условиях, причем, не столь важно каких именно растений – будь то цветы.

Черенкование растений

Черенкование растений – популярный и доступный вариант получения новых кустов без потери сортовых характеристик. Нюансы есть, но выполнить его под силу даже начинающим садоводам

Виды удобрений для растений

Отвечая на вопрос, что такое удобрения, нужно сказать, что это необходимые для любых растений питательные вещества, повышающие плодородность земли.

Роль удобрений в жизни растений

Удобрение почвы – ключевой этап, который не стоит пропускать, если есть желание собрать богатый урожай высокого качества.

Методы защиты растений от болезней

Растения, как и любые живые организмы, подвержены заболеваниям и поражению паразитами. Растениеводы не перестают разрабатывать методы защиты растений от вредителей и болезней.

  • Интернет магазин ООО «АгроДом»
  • Страна: Россия
  • E-mail: [email protected]
  • Телефон: 8 (800) 555–42–84
  • Мы работаем: пн-пт 9:00–23:00; сб 10:00–19:00; вс 12:00-20:00

Узнайте первым о предстоящих акциях и скидках. Мы не рассылаем спам и не передаем email третьим лицам

Источник

Спектры в агрофотонике

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.

спектр фитолампы

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.

Рисунок 2.png

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.

Рисунок 3.png

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.

Рисунок 4.png

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].

Рисунок 5.png

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.

Рисунок 6.png

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.

Рисунок 7.png

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

Рисунок 8.png

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 непоглощенного 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

спектры светодиодов фитосветильников и фитоламп

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

спектры фитосветильников и фитоламп

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

спектры фитосветильников и фитоламп

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 светильнике 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.

Список литературы

Физиология растений. Н.И. Якушкина. Издательство: «Владос». Год: 2004

Исследования над образованием хлорофилла у растений. Монтеверде Н. А., Любименко В. Н. Известия Императорской Академии наук. VII серия. — СПБ., 1913. — Т. VII, № 17. — С. 1007–1028.

Создание эффективных светодиодных фитосветильников. Cакен Юсупов, Михаил Червинский, Екатерина Ильина, Владимир Смолянский. Полупроводниковая светотехника N6’2013

Contributions of green light to plant growth and development. Wang, Y. & Folta, K. M. Am. J. Bot. 100, 70-78 (2013).

Источник



Растения и свет

Растения не могут существовать без света, ведь свет – это одно из главных условий для их развития. Свет – единственный доступный растениям источник энергии, так необходимый для фотосинтеза. Фотосинтез – это совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных реакциях, в том числе превращение углекислого газа в органические вещества. Другими словами это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды при участии хлорофилла.

Биологическая роль света зависит от его спектрального состава, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой непрерывный спектр от 290 до 3000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) меньше 290 нм губительны для живых организмов. Они задерживаются озоновым слоем атмосферы Земли. Длинноволновые УФЛ (290-380 нм) в небольших дозах способствуют синтезу пигментов и некоторых витаминов у растений. Они также задерживают «вытягивание» растений и повышают стойкость к низким температурам. Самую важную роль играет видимая область спектра (390-710 нм), которую называют фотосинтетически активной радиацией. Видимый свет влияет на образования хлорофилла, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, влияет на газообмен и транспирацию, повышает активность светочувствительных ферментов и влияет на процессы роста, развития, цветения и плодоношения растений.

Красные (720-600 нм) и оранжевые (620-595 нм) лучи являются основными поставщиками энергии для фотосинтеза и влияют на изменение скорости развития растений. Их избыток задерживает цветение растения. Синие и фиолетовые лучи (490-380 нм) участвуют в процессе фотосинтеза и образовании белков. Они также регулируют скорость развития растения и ускоряют цветение растений.

Желтые (595-565 нм) и зеленые (565-490 нм) лучи не оказывают влияния на жизнедеятельность растений. Поэтому эта область спектра не поглощается растением, а отражается, в результате чего мы видим растения именно зелеными.

Растения и свет

Спектральный состав света, его интенсивность, а также продолжительность светового дня различны для разных мест обитания растений. По отношению к количеству света, необходимого для нормального роста и развития растений, выделяют четыре группы растений:

1. Светолюбивые растения любят свет и требуют хорошей освещенности. Они обычно растут на открытых солнечных местах. К ним относят почти все виды кактусов и других суккулентов, маслинные, миртовые, розовые и др. виды. Комнатные растения этой группы хорошо растут на окнах с южной стороны.

2. Тенелюбивые растения приемлют слабую освещенность и полутень. К ним относят марантовые, бегонии, некоторые бромелиевые, ароидные, виноградовые, мальвовые, камнеломковые, драцены и др. виды. Наиболее подходящие для них окна с северной стороны. Они неплохо себя чувствуют, даже если расположены далеко от источника света.

3. Теневыносливые растения лучше растут и развиваются при хорошей освещенности, но и хорошо адаптируются к слабому свету. К этим растениям относят: хвойные, большинство папоротниковых, плющи, амариллисовые, бобовые, пеларгонии, орхидные, толстянковые и др. Для них отлично подходят восточные и западные окна.

4. Существует еще одна группа – компасные растения . Узкая сторона таких растений обращается к югу или северу, а широкая – на запад или восток (латук дикий или австралийские эвкалипты). Благодаря такой особенности эти растения никогда не дают тени.

В зависимости от светового режима у растений выработались особенные качества. Прежде всего это заметно по листьям. У светолюбивых растений листья обычно более мелкие; они расположены вертикально или под различным углом по отношению к солнечным лучам во избежание перегрева. У многих растений поверхность листа блестящая. Она покрыта восковым налетом или густым пухом, что помогает отражать и ослаблять действие палящих солнечных лучей. Листья теневыносливых растений всей своей пластинкой ориентированы к свету, располагаясь в виде мозаики, чтобы не затенять друг друга.

Огромное влияние на рост и развитие растений оказывает длина дня и ночи. В связи с этим выделяют следующие группы растений:

растения короткого дня: для цветения им необходимо 8-12 часов света в сутки (хризантемы, рис, капуста, табак и др.);

растения длинного дня: растут, цветут и плодоносят при длине светового дня более 12 часов в сутки (глоксиния, сенполия, картофель, морковь и др.);

растения не требовательные к длине дня: их цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (томаты, виноград, флоксы, розы, бегония и др.)

растения чередования длинных и коротких дней: цветут только после смены коротких зимних дней длинными весенними днями (пеларгония) или же наоборот – цветут только зимой (цикламен, камелия).

Что же происходит с растениями при избытке или же недостатке освещения?

Недостаток света, что включает также недостаточную продолжительность светового дня, приводит к изменению окраски листьев – молодые листья становятся бледнее и мельче, чем обычно; пестроокрашенные листья теряют яркость и становятся зелеными; нижние листья желтеют, засыхают и опадают; междоузлия удлиняются; стебли становятся тонкими; цветение становится скудным или полностью отсутствует. В конечном результате растение погибает. Большему риску при недостатке света подвержены молодые растения. Взрослые растения некоторое время могут использовать запасы питательных веществ, накопленные в корнях.

Недолгий недостаток света можно компенсировать понижением температуры воздуха. Некоторые растения могут выдержать понижение температуры среды до 12-14 градусов по Цельсию.

Наиболее разумный вариант – это переставить растение в более светлое место или же организовать дополнительную подсветку.

При избытке света происходит частичное разрушение хлорофилла, что выражается в осветлении расцветки листьев (они становятся желто-зелеными). Также появляется ожог на листьях в виде коричневых и серых пятен. Рост растений замедляется, их междоузлия остаются маленькими, листья вырастают короткими и широкими, а в некоторых случаях последние скручиваются вдоль центральной жилки.

В этих случаях необходимо переставить растение в менее освещенное место. Нужно защитить растения от сухости, опрыскав теплой водой (25-30 0 С).

Приучать растения к сильному освещению, даже если они светолюбивы, следует постепенно. Особенно чувствительны к сильному освещению молодые растения, свежепосаженные черенки и проростки, которые необходимо выращивать при рассеянном свете. Также не следует опрыскивать растения, находящиеся на прямом солнечном свете, так как это может вызвать ожоги. В случае выращивания растений в почве, их поливают ранним утром или вечером во избежание преждевременного испарения воды.

Растения различают периоды относительного покоя и роста. Период относительного покоя приходится на осень-зиму, когда рост некоторых растений замедляется, а необходимость в солнечном свете снижается. В это время лучше поместить растения в более прохладные и затемненные помещения на 3-4 месяца. Период роста приходится на весну-лето, когда растение нуждается в большом количестве света. Несмотря на подобную сезонность, некоторые растения не прекращают своего роста и в холодный период года. Большинство из них начинают испытывать недостаток света, на что они незамедлительно реагируют.

В наших широтах самый короткий световой день равен 8 часам, а самый длинный более 16 часов. Поэтому в осенне-зимний период не обойтись без подсветки растений. Рационально было бы подсвечивать растения утром и вечером по 3 часа – до начала светового дня и после его окончания.

Какие же лампы наиболее подходящие для этой цели?

Лампы накаливания не совсем удачный вариант. У них малый коэффициент полезного действия, так как часть электроэнергии преобразуется в свет, а другая часть в тепло. Помимо того, эти лампы потребляют много электроэнергии и быстро перегорают. Их световой спектр не подходит для фотосинтеза из-за того, что в нем имеется много красных, оранжевых и инфракрасных лучей, которые только ускоряют вертикальный рост растений. Лампы накаливания вырабатывают много тепла, что может привести к ожогу листьев.

Люминесцентные лампы обладают высокой светоотдачей и низкой теплоотдачей, что позволяет поместить лампу близко к растению (от 15 см). Эти лампы обладают спектром дневного света, который является оптимальным для выращивания растений. Срок службы таких ламп дольше, чем ламп накаливания, и энергопотребление значительно ниже.

Натриевые газоразрядные лампы (ДНаТ) обладают оптимальными характеристиками для растений: у них высокая светоотдача, они известны большим сроком службы и не высокой ценой, но, тем не менее, их спектр излучения не является идеальным для растений.

Спектр светодиодных фитоламп наиболее подходящий для растений по спектру излучения, но пока остаются довольно дорогими.

При использовании подсветки растений следует помнить, что освещенность зависит от расстояния лампы от растения. Поэтому необходимо регулировать это расстояние в зависимости от мощности лампы. Появление ожогов говорит о слишком близком расположении лампы и, наоборот, вытянутые стебли, бледная расцветка листьев дают нам знать, что источник света расположен слишком далеко.

Обобщив все вышесказанное, приходим к некоторым выводам:

  • Для нормального роста, развития, цветения, плодоношения растений им необходим свет, который играет решающую роль в процессе фотосинтеза;
  • Не вся солнечная радиация является «полезной» для растений. Именно видимая область спектра (390-710 нм), а точнее красные и синие лучи поглощаются растениями, и их энергия помогает растению регулировать все жизненно важные процессы: образование хлорофилла, биосинтез белков и нуклеиновых кислот, газообмен, рост, цветение, плодоношение и др.
  • Растения отличаются друг от друга в зависимости от дозы света, которая необходима для их развития. Здесь играет роль продолжительность светового дня, смена дня и ночи, времена года;
  • Необходимо наблюдать за растениями, выявлять первые признаки недостатка или избытка света, незамедлительно реагировать, чтобы исправить сложившуюся ситуацию;
  • Осенне-зимний период в наших широтах характеризуется коротким световым днем. В этот период необходимо увеличить длительность светового дня искусственно еще хотя бы на 6 часов, что достигается при помощи дополнительного освещения.

И последнее: растения очень чувствительны к перемене их расположения по отношению к свету. Поэтому старайтесь избегать частые перестановки. Единственное, что нужно для равномерного роста листьев растений – это периодическая ротация растения по отношению к источнику света (в случае одностороннего освещения).

Источник

Освещение для растений — все что нужно знать простыми словами.

правильный свет для растений теория

Большую часть года, света для растений очень мало. И те, кто выращивают их круглогодично в закрытых помещениях, а не по сезонно на улице, сталкиваются из-за этого с большими проблемами.

Единственный выход их решить — это использовать искусственные источники света. Какие из них лучше выбрать и на что ориентироваться?

как освещать растения светильником

В первую очередь, рядовой обыватель обращает внимание на уровень потребления электроэнергии. Чем больше у вас будет растений, тем больше потребуется светильников и лампочек для них.

Неохота платить за электричество больше стоимости урожая. Поэтому при покупке светильников, большое внимание уделяют такому параметру как КПД лампочки.

лампочка накаливание преобразование света в тепло

Всем известные лампочки-груши с нитью накаливания, в процессе работы очень сильно нагреваются. Связано это с тем, что в них большая часть эл.энергии преобразуется не в свет, а в бесполезное тепло.

таблица мощностей и люмен для различных ламп

Поэтому постепенно от них начали отказываться и стали переходить на энергосберегающие лампы. Их КПД примерно в 4 раза выше, чем у обычных.

Однако по факту, мы получили те же самые люминесцентные лампы, хоть и меньшего размера, но содержащие ртуть. Если такая лампочка разобьется, вам придется срочно принять меры безопасности и провести так называемую демеркуризацию всего помещения.

что делать если разбилась энергосберегающая лампочка дома

Не только сама ртуть, но и ее пары ядовиты для человека. И даже в сверхмалых концентрациях могут вызвать тяжелые последствия.

фитолампы для растений вся правда использования

Поэтому впоследствии им на замену пришли более безопасные светодиодные источники света. А специально для растений были разработаны фитолампы.

У светодиодов также высокий КПД и минимальный нагрев. А самое главное, они по-прежнему совершенствуются и улучшают свои характеристики год от года.

Однако как оказалось, КПД лампочки это не главное в правильном выращивании растений. Самое важное — это их спектр и насколько он отличается от естественного солнечного излучения. Ведь именно к нему привыкли все цветы, овощи, фрукты, ягоды.

свет это электромагнитная волна

Что же прячется за таким научным названием как спектр излучения? Чтобы понять это, придется вспомнить что такое свет? А свет — это не что иное, как электромагнитная волна.

Причем каждый цвет имеет определенную длину волны, отсюда и получается радуга. Однако разная длина означает не только разный цвет, но самое главное — разное количество энергии.

цвета rgb и сила освещения

Если все цвета условно представить не в виде привычной прямой линии, а в виде шариков, то синий шарик будет самым большим по размеру. Зеленый поменьше, а красный окажется самым маленьким.

Все цвета всегда упрощают именно до этих трех видов R-G-B:

сколько энергии содержится в каждом цвете и какая у них длина волны

Почему синий шарик окажется самым объемным? Потому что длина его волны самая маленькая. Она меньше чем у зеленого цвета. А у зеленого в свою очередь, меньше чем у красного.

как мы различаем цвета

В итоге и получается, что красный цвет несет в себе меньше энергии, а синий больше всего.

И тут у многих может возникнуть логичный вопрос: «А есть ли разница в том, каким именно спектром освещать растения?» И если есть, можно ли эти знания как-то применить с пользой для дела?

разница при освещении растений разными цветами

Ведь если какой-то цвет окажется более эффективным, то нет ничего проще, как направить всю энергию на растение только от него. Если синий цвет самый «жирный», достаточно засвечивать растения только им и получать шикарный урожай круглый год.

Однако все оказывается не так просто. Здесь нужно учитывать еще одну характеристику света — его качественный или спектральный состав.

что такое фотосинтезЧтобы понять как отдельные цвета влияют на эффективность фотосинтеза, проводились научные эксперименты. Из целого листа выделялись отдельные чистые хлорофиллы. После чего, в течение длительного времени, их засвечивали светом различного спектра и проверяли результаты.эксперимент с освещением растений разным светом

график поглощения хлорофилла растениями при разной засветке

При этом в первую очередь, смотрели на эффективность поглощения СО2, то есть интенсивность фотосинтеза. Ниже представлен итоговый график такого эксперимента.

Из него видно, что хлорофилл в основном поглощается в синей и красной областях. В зеленой области эффективность минимальна.

Однако на этом не остановились и провели еще один эксперимент. В растениях также содержатся каротиноиды. Они хоть и играют незначительную роль, но и про них забывать не стоит.

эксперимент с каротиноидами при засветке растений

Так вот, аналогичный опыт с каротиноидами показал, что ранее выделенные пигменты листа, поглощают в этом случае свет преимущественно в синей области спектра.

Посмотрев на это, все дружно решили что зеленый цвет абсолютно бесполезен и им можно пренебречь. Основной упор все специалисты предлагали делать только на синий и красный свет.

спектры излучения разных источников освещения

И соответственно более правильным считалось выбирать лампочки, которые излучают именно эти спектры больше всего.

Но как оказалось, изначальная ошибка экспериментаторов закралась в том, что они использовали не весь лист целиком, а выделяли из него пигменты и смотрели результаты только по ним.

поглощение света разных цветов растениями какие фитолампы лучше

На самом деле, в цельном листе свет очень сильно рассеивается. Провели еще опыты, но уже смотрели на весь лист и использовали разные растения. В итоге получили данные, которые более точно показывали насколько эффективно свет поглощается всем листком, а не его отдельными «кусочками».

выбрось батарейку и ничего не будет

С одной стороны, здесь опять доминируют синий и красный свет. Отдельные пики потребления фотонов доходят до 90 процентов.

Однако к удивлению многих, и зеленые лучи оказались не столь бесполезны как думали раньше. Дело в том, что благодаря своей проникающей способности, зеленый снабжает энергией более глубокие участки листвы, куда не долетают ни красный, ни синий.

освещение растений зеленым цветом

Таким образом, если полностью отказаться от зеленого, вы можете ненароком погубить растение, и даже не будете понимать в чем причина.

Получается, что все цвета R-G-B нормально усваиваются листьями и нельзя выбрасывать какой-то один из них. Вот только необходимость энергии на разных цветах у разных растений не равноценна.

как цвета усваиваются растениями

Для того чтобы объяснить это более наглядно и понятнее, проведем аналогию с чем-то съедобным. Допустим у вас на столе лежит спелый персик, ягода малины и груша.

Для вашего желудка все равно что вы съедите. Он одинаково хорошо переварит все ягоды и фрукты. Но это не означает, что для вас в последствии не будет никакой разницы. Разные продукты все равно по-разному влияют на ваш организм.

как выбрать светодиодную лампу

Съесть 10 ягод клубники это не то же самое, что 10 груш или персиков. Вы должны найти определенный баланс.

То же самое происходит и со светом для растений. Ваша задача грамотно подобрать, насколько каждого света должно быть в общем спектре. Только таким образом можно рассчитывать на быстрый рост.

солнечный свет

Самый главный вопрос — какой свет будет считаться лучшим? Казалось бы, что тут гадать. Лучший вариант это солнечный свет и его близкие аналоги.

интенсивность солнечного света

Ведь миллионы лет растения именно под ним и развивались. Однако посмотрите на картинку ниже. Вот как реально выглядит интенсивность солнечного света.

Видите, насколько здесь много зеленого. А как мы выяснили ранее, он хоть и полезен, но не в такой степени как другие лучи. Когда говорят, что солнечный свет самый эффективный и нечего отступать от матушки природы, не учитывают один простой факт.

В реальной жизни, а не в экспериментах, растения адаптируются не только к солнечному свету, но также и к условиям окружающей их среды, в которой они произрастают.

когда зеленый цвет полезен в свете солнечном

Допустим на глубине водоема, где растет какая-то зелень, доминирует синий цвет. А вот в лесу под кроной деревьев, уже победителем выходит зеленый.

оптимальное распределение спектра света для огурца и помидора

А вот по поводу его эффективности в отдельных случаях возникают существенные вопросы. Вот оптимальное распределение спектров для двух самых популярных у нас овощей — огурца и помидора:

Всего на этих двух элементарных примерах между огурцом и томатом хорошо видно, насколько у них разная потребность. И если одной и той же лампочкой засвечивать оба овоща сразу, то результаты будут совершенно непредсказуемыми.

инаглядное изменение цветовой температуры солнечного света

Кроме правильно подобранного спектра, важную роль играет еще два параметра — время и ритм освещения.

Все растения изначально произрастали на улице при естественном солнце. А солнце как известно не висит в зените 24 часа в сутки. Утром всходит, а вечером заходит. То есть естественная интенсивность освещения сначала постепенно растет, а во второй половине дня, достигнув своего пика, начинает падать.

111_DNaT

Это и есть так называемый ритм. И растения его хорошо чувствуют. Измените ритм, не меняя ничего другого, и ваши овощи могут начать болеть, почувствовав себя «не в своей тарелке».

Поэтому опытные садоводы выделили три группы растений — короткого, длинного и нейтрального дня.

растения короткого длинного и нейтрального дня

Вот их некоторые разновидности:

заход солнца и интенсивность света на рост растений

Длинный день — это когда интенсивность света наблюдается более 13 часов. Короткий — до 12 часов. Растениям для нейтрального дня все равно когда созревать, хоть при коротком, хоть при длинном.

Не будете соблюдать заданный природой цикл и у вас упадет урожайность. Сами растения будут какими-то карликовыми.

Поэтому мало просто купить супер разрекламированные сорта, правильно их высадить, удобрять и поливать.

как освещать растения разным цветом

Как оказывается, еще нужно их правильно освещать. Причем и здесь нет универсального светильника для больших групп растений, везде требуется индивидуальный подход.

Только в этом случае результат вас порадует и вкусом и размером.

Источник

Adblock
detector