|
Освещение теплиц: лампы для растений
 Приобретая зимой в магазине летние цветы и свежие овощи, мы редко думаем от том, откуда они появились. Чаще приходит в голову слово «импорт». Действительно, часть цветов, овощей и фруктов привозится к нам из более благоприятных географических зон с мягким климатом, которые и зимой не обделены достаточным количеством тепла и света. Но немалая доля свежих цветов и овощей приходит на прилавки из теплиц, которые расположены в нашем умеренном климатическом поясе, имеющем серьезную нехватку природного солнечного света с ноября по март, особенно в зимние месяцы.
Многочисленные исследования и простая садоводческая практика давно показали, что урожайность растений, которые выращиваются в тепличной искусственной обстановке, прямо пропорциональна тому количеству света, что они получают. На недостаток света растения реагируют замедлением роста, возможно нарушение их развития. Например, может проявиться излишнее удлинение стеблей, их хрупкость, неправильное созревание плода, и т.д. Естественно, что использование в теплицах хорошего освещения, реализованного с помощью специальных ламп для растений, давно стало нормой: довольно распространенным, хоть и не самым дешевым способом улучшить рост растений.
Что дает растению свет?
Для роста и развития растения используют углеводороды – органические соединения, которые служат им пищей. Причем растения их вырабатывают самостоятельно в процессе фотосинтеза из воды и соединений углерода. Обязательным условием для фотосинтеза является световая энергия, которую растение поглощает посредством специального пигмента – хлорофилла, который находится преимущественно в листьях. Побочным продуктом этой реакции является выделение в атмосферу кислорода, который нужен для существования других организмов.
Активность растительного фотосинтеза определяется интенсивностью света, температурой окружающей среды, наличием воды и двуокиси углерода. В число важных факторов входит не только количество энергии света, получаемое растением, но и спектр светового излучения, а также правильное сочетание периодов наличия и отсутствия освещения, то есть дня и ночи, названное фотопериодизмом.
Встречаются растения длинного дня, их можно заставить расти и цвести при помощи увеличения длительности светового периода. Для этого в теплицах применяются специальные лампы для растений. Для растений короткого дня необходимо учитывать, что превышение уровня освещения может привести к нарушению цветения. Есть также растения, которые можно отнести к типу нейтральных, к примеру, розы. У них соотношение темного и светлого времени на цветение не влияет, однако от света зависят другие факторы – это высота стебля, скорость роста и т.д. Поэтому недостаточно подобрать лампы для растений, основываясь на их характеристиках, но еще нужно составить программируемый индивидуальный график отключения и включения световых приборов в теплице.
На что больше всего реагируют растения, и каковы важнейшие параметры тепличной лампы для растений?
Если говорить о зрении человека, то известно, что сетчатка глаза улавливает электромагнитное излучение, имеющее длину волны в интервале 380-780 нм. Растения используют для фотосинтеза еще меньший диапазон спектра, с длиной волны 400-700 нм. Эта часть спектра световых волн, которая используется растениями, получила название фотосинтетически активного излучения. Измеряется этот показатель в µмоль/с (микромоль в секунду).
Интенсивность, с которой происходит рост и развитие растений, зависит от параметров светового излучения. В частности, речь идет об излучаемой энергии, которая приходится на единицу поверхности. А значит, интенсивность роста растений обусловлена количеством, расположением и мощностью тепличных ламп для растений.
Ультрафиолетовое излучение, имеющее длину волны меньше 380 нм, и инфракрасное с длиной волны больше 780 нм в процессе фотосинтеза не участвуют. Однако они все равно влияют на фотоморфогенетические явления, происходящие в растениях, которые связаны с ростом побегов, цветом листьев, цветением, а также старением растений.
Как правило, мы оцениваем качество освещения теплиц, как и других объектов, исходя из особенностей нашего зрения, которые обусловлены строением глаза. Интенсивность освещения, выполненного на основе зрения человека, в первую очередь можно охарактеризовать уровнем освещенности. Этот показатель затем соотносится с чувствительностью глаза, которая неоднородна на всем спектре видимых волн. Наибольшей чувствительностью сетчатка обладает при длине волн порядка 255 нм, что соответствует спектру желто-зеленого цвета. Одним словом, чем выше яркость освещения, тем мы будем лучше видеть, а это означает, что спектральный состав света максимально соответствует восприимчивости человеческого глаза.
Интенсивность любого искусственного освещения, в том числе и теплиц, – это количество фотонов или частиц, которую несут элементарный заряд энергии, называемый квантом. Эти частицы и используют растения в процессе фотосинтеза. Количество энергии света, которую поглощают растения, обозначают в единицах µмоль/м2*с. Но, в отличие от глаза человека, растения имеют несколько другую восприимчивость к длине электромагнитных волн. И кванты энергии света вызывают в растениях реакцию различной интенсивности, в зависимости от спектра  излучения.
Таким образом, если рассмотреть чувствительность растений, то выясняется, что при расчете освещения теплиц имеет значение не только суммарный световой поток, но и состав его спектра. К примеру, воздействие на растения, производимое определенным количеством света желтого спектра, будет значительно большим, чем воздействие той же дозы зеленого либо сине-зеленого спектра. Другими словами, лампы для растений будут тем эффективнее стимулировать их рост и развитие, чем большее количество энергии будут излучать в той части спектра, к которой растение максимально восприимчиво.
Существует два вида подсветки (освещения) теплиц при помощи искусственного света. Первый – это освещение теплиц лампами для растений, обеспечивающими их нужным количеством энергии света, которое растения поглощают во время естественного освещения, т.е. днем. Данный вид подсветки должен создавать световую энергию в момент облучения активной фотосинтетической радиацией плотностью порядка 400-1000 µмоль/м2*с.
Второй вид – это освещение теплиц, называемое фотопериодическим. Оно состоит в организации искусственного освещения растений ночью с целью удлинения их светового дня. Таким образом можно ускорить, либо притормозить цветение растений. Данный тип освещения предполагает относительно малые дозы энергии – около 5-10 µмоль/м2*с.
Для некоторых теплиц довольно эффективным методом может стать краткосрочная, цикличная подсветка растений в конкретные промежутки времени.
Источники искусственного цвета для теплиц
Среди доступных источников искусственного света наиболее эффективными при трансформации электроэнергии в активную энергию фотосинтетического излучения являются натриевые лампы высокого давления, которые, в основном, и применяются в освещении теплиц. Высокая энергетическая эффективность, наилучший спектральный состав излучения позволяют сказать, что именно натриевые лампы высокого давления являются максимально удобными и универсальными источниками света для ассимиляционного освещения различных теплиц. В основном, модели ламп для растений, специально разработанные для тепличных светильников, имеют увеличенное давление паров натрия в конструкции лампы, поэтому излучают световой спектр, смещенный к зоне красного и синего излучения.
Благодаря дополнительным порциям синего излучения, поднимается интенсивность процесса фотосинтеза, следовательно, растет эффективность искусственного специального тепличного освещения. Довольно часто в качестве ламп для растений используются дуговые ртутные лампы, а также люминесцентные лампы. А вот лампы накаливания используются в теплицах крайне редко. Установку конкретного типа светильников и ламп в теплице во многом определяет выращиваемая культура растений.
Равномерность тепличного освещения
Тепличные светильники, как и лампы для растений, являются важнейшими компонентами осветительной системы для подсветки теплиц. Именно они делают так, что источники света имеют наилучшие условия энергообеспечения. Но, прежде всего, светильники отвечают за распределение в пространстве световой энергии, излучаемой источниками света. Рефлекторы специально разрабатываются так, чтобы отражаемое световое излучение как можно равномернее попадало на всю освещаемую площадь поверхности. Это дает возможность спланировать размещение светильников в теплице максимально эффективно, то есть таким образом, чтобы выращиваемые растения получали равное количество световой энергии независимо от того, располагаются они под светильником непосредственно либо в промежутке между тепличными светильниками.
Выводы
Разумеется, в одной статье очень сложно полностью рассказать обо всех нюансах тепличного освещения. Но из всего изложенного можно вывести общие моменты, которые очень важны для организации правильного освещения в теплицах:
– растения поглощают лишь часть спектрального диапазона светового излучения с длиной волны 400-700 нм, но при этом ультрафиолетовое (коротковолновое) и инфракрасное (длинноволновое) излучения тоже оказывают влияние на рост растений;
– существует два вида тепличного освещения: фотопериодическое освещение и постоянная подсветка;
– чаще всего в тепличном освещении применяются натриевые лампы высокого давления, однако они не всегда являются оптимальным вариантом для конкретных растений. В отдельных случаях в качестве ламп для растений используются и другие источники света, что зависит от поставленных задач и растительной культуры;
– на осветительном оборудовании лучше не экономить, поскольку качественные лампы для растений обеспечивают их оптимальный рост и развитие; –следует помнить, что тепличное освещение должно проектироваться в соответствии с конкретными нормами и правилами, установленными документально. С этой задачей лучше всего справятся профессиональные светотехники, имеющие опыт такой деятельности, поэтому, выбирая подрядчика, нужно внимательно изучить его портфолио.
Статья подготовлена с использованием материалов ЗАО "С МЕДИА" - Магазин свет: светотехнический онлайн-журнaл |
