Белый свет для растений для чего нужен

Освещение растений белыми светодиодами

Интенсивность фотосинтеза под красным светом максимальна, но под одним только красным растения гибнут либо их развитие нарушается. Например, корейские исследователи [1] показали, что при освещении чистым красным масса выращенного салата больше, чем при освещении сочетанием красного и синего, но в листьях значимо меньше хлорофилла, полифенолов и антиоксидантов. А биофак МГУ [2] установил, что в листьях китайской капусты под узкополосным красным и синим светом (по сравнению с освещением натриевой лампой) снижается синтез сахаров, угнетается рост и не происходит цветения.

Рис. 1 Леанна Гарфилд, Tech Insider — Aerofarms

Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

В чем оценивать энергетическую эффективность светильника?

Основные метрики оценки энергетической эффективности фитосвета:

• Photosynthetic Photon Flux (PPF), в микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов света в диапазоне 400–700 нм, которые излучил светильник, потребивший 1 Дж электроэнергии.
• Yield Photon Flux (YPF), в эффективных микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов на 1 Дж электроэнергии, с учетом множителя — кривой McCree.

Эффективность ДНаТ

Крупные агрохозяйства с огромным опытом, считающие деньги, до сих пор используют натриевые светильники. Да, они охотно соглашаются повесить над опытными грядками предоставляемые им светодиодные светильники, но не согласны за них платить.

Из рис. 2 видно, что эффективность натриевого светильника сильно зависит от мощности и достигает максимума при 600 Вт. Характерное оптимистичное значение YPF для натриевого светильника 600–1000 Вт составляет 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Натриевые светильники 70–150 Вт имеют в полтора раза меньшую эффективность.

Рис. 2. Типичный спектр натриевой лампы для растений (слева). Эффективность в люменах на ватт и в эффективных микромолях серийных натриевых светильников для теплиц марок Cavita, E-Papillon, «Галад» и «Рефлакс» (справа)

Любой светодиодный светильник, имеющий эффективность 1,5 эфф. мкмоль/Вт и приемлемую цену, можно считать достойной заменой натриевого светильника.

Сомнительная эффективность красно-синих фитосветильников

В этой статье не приводим спектров поглощения хлорофилла потому, что ссылаться на них в обсуждении использования светового потока живым растением некорректно. Хлорофилл invitro, выделенный и очищенный, действительно поглощает только красный и синий свет. В живой клетке пигменты поглощают свет во всем диапазоне 400–700 нм и передают его энергию хлорофиллу. Энергетическая эффективность света в листе определяется кривой «McCree 1972» (рис. 3).

Рис. 3. V(λ) — кривая видности для человека; RQE — относительная квантовая эффективность для растения (McCree 1972); σ_r и σ_fr — кривые поглощения фитохромом красного и дальнего красного света; B(λ) — фототропическая эффективность синего света [3]

Отметим: максимальная эффективность в красном диапазоне раза в полтора выше, чем минимальная — в зеленом. А если усреднить эффективность по сколько-нибудь широкой полосе, разница станет еще менее заметной. На практике перераспределение части энергии из красного диапазона в зеленый энергетическую функцию света иногда, наоборот, усиливает. Зеленый свет проходит через толщу листьев на нижние ярусы, эффективная листовая площадь растения резко увеличивается, и урожайность, например, салата повышается [2].

Освещение растений белыми светодиодами

Энергетическая целесообразность освещения растений распространенными светодиодными светильниками белого света исследована в работе [3].

Характерная форма спектра белого светодиода определяется:

• балансом коротких и длинных волн, коррелирующим с цветовой температурой (рис. 4, слева);
• степенью заполненности спектра, коррелирующей с цветопередачей (рис. 4, справа).

Рис. 4. Спектры белого светодиодного света с одной цветопередачей, но разной цветовой температурой КЦТ (слева) и с одной цветовой температурой и разной цветопередачей R _a (справа)

Различия в спектре белых диодов с одной цветопередачей и одной цветовой температуры едва уловимы. Следовательно, мы можем оценивать спектрозависимые параметры всего лишь по цветовой температуре, цветопередаче и световой эффективности — параметрам, которые написаны у обычного светильника белого света на этикетке.

Результаты анализа спектров серийных белых светодиодов следующие:

1. В спектре всех белых светодиодов даже с низкой цветовой температурой и с максимальной цветопередачей, как и у натриевых ламп, крайне мало дальнего красного (рис. 5).

Рис. 5. Спектр белого светодиодного (LED 4000K R _a = 90) и натриевого света (HPS) в сравнении со спектральными функциями восприимчивости растения к синему (B), красному (A_r) и дальнему красному свету (A_fr)

В естественных условиях затененное пологом чужой листвы растение получает больше дальнего красного, чем ближнего, что у светолюбивых растений запускает «синдром избегания тени» — растение тянется вверх. Помидорам, например, на этапе роста (не рассады!) дальний красный необходим, чтобы вытянуться, увеличить рост и общую занимаемую площадь, а следовательно, и урожай в дальнейшем.

Соответственно, под белыми светодиодами и под натриевым светом растение чувствует себя как под открытым солнцем и вверх не тянется.

2. Синий свет нужен для реакции «слежение за солнцем» (рис. 6).

Рис. 6. Фототропизм — разворот листьев и цветов, вытягивание стеблей на синюю компоненту белого света (иллюстрация из «Википедии»)

В одном ватте потока белого светодиодного света 2700 К фитоактивной синей компоненты вдвое больше, чем в одном ватте натриевого света. Причем доля фитоактивного синего в белом свете растет пропорционально цветовой температуре. Если нужно, например, декоративные цветы развернуть в сторону людей, их следует подсветить с этой стороны интенсивным холодным светом, и растения развернутся.

3. Энергетическая ценность света определяется цветовой температурой и цветопередачей и с точностью 5 % может быть определена по формуле:

где — световая отдача в лм/Вт, — общий индекс цветопередачи, — коррелированная цветовая температура в градусах Кельвина.

Примеры использования этой формулы:

А. Оценим для основных значений параметров белого света, какова должна быть освещенность, чтобы при заданной цветопередаче и цветовой температуре обеспечить, например, 300 эфф. мкмоль/с/м2:

Видно, что применение теплого белого света высокой цветопередачи позволяет использовать несколько меньшие освещенности. Но если учесть, что световая отдача светодиодов теплого света с высокой цветопередачей несколько ниже, становится понятно, что подбором цветовой температуры и цветопередачи нельзя энергетически значимо выиграть или проиграть. Можно лишь скорректировать долю фитоактивного синего или красного света.

Б. Оценим применимость типичного светодиодного светильника общего назначения для выращивания микрозелени.

Пусть светильник размером 0,6 × 0,6 м потребляет 35 Вт, имеет цветовую температуру 4000 К, цветопередачу Ra = 80 и световую отдачу 120 лм/Вт. Тогда его эффективность составит YPF = (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) эфф. мкмоль/Дж = 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Что при умножении на потребляемые 35 Вт составит 52,5 эфф. мкмоль/с.

Если такой светильник опустить достаточно низко над грядкой микрозелени площадью 0,6 × 0,6 м = 0,36 м 2 и тем самым избежать потерь света в стороны, плотность освещения составит 52,5 эфф. мкмоль/с / 0,36м 2 = 145 эфф. мкмоль/с/м 2 . Это примерно вдвое меньше обычно рекомендуемых значений. Следовательно, мощность светильника необходимо также увеличить вдвое.

Прямое сравнение фитопараметров светильников разных типов

Сравним фитопараметры обычного офисного потолочного светодиодного светильника, произведенного в 2016 году, со специализированными фитосветильниками (рис. 7).

Рис. 7. Сравнительные параметры типичного натриевого светильника 600Вт для теплиц, специализированного светодиодного фитосветильника и светильника для общего освещения помещений

Видно, что обычный светильник общего освещения со снятым рассеивателем при освещении растений по энергетической эффективности не уступает специализированной натриевой лампе. Видно также, что фитосветильник красно-синего света (производитель намеренно не назван) сделан на более низком технологическом уровне, раз его полный КПД (отношение мощности светового потока в ваттах к мощности, потребляемой из сети) уступает КПД офисного светильника. Но если бы КПД красно-синего и белого светильников были одинаковы, то фитопараметры тоже были бы примерно одинаковы!

Также по спектрам видно, что красно-синий фитосветильник не узкополосен, его красный горб широк и содержит гораздо больше дальнего красного, чем у белого светодиодного и натриевого светильника. В тех случаях, когда дальний красный необходим, использование такого светильника как единственного или в комбинации с другими вариантами может быть целесообразно.

Оценка энергетической эффективности осветительной системы в целом:

Автор использует ручной спектрометр UPRtek 350N (рис. 8), предоставленный компанией «Интех инжиниринг».

Рис. 8. Аудит системы фитоосвещения

Следующая модель UPRtek — спектрометр PG100N по заявлению производителя измеряет микромоли на квадратный метр, и, что важнее, световой поток в ваттах на квадратный метр.

Измерять световой поток в ваттах — превосходная функция! Если умножить освещаемую площадь на плотность светового потока в ваттах и сравнить с потреблением светильника, станет ясен энергетический КПД осветительной системы. А это единственный на сегодня бесспорный критерий эффективности, на практике для разных осветительных систем различающийся на порядок (а не в разы или тем более на проценты, как меняется энергетический эффект при изменении формы спектра).

Примеры использования белого света

Описаны примеры освещения гидропонных ферм и красно-синим, и белым светом (рис. 9).

Рис. 9. Слева направо и сверху вниз фермы: Fujitsu, Sharp, Toshiba, ферма по выращиванию лекарственных растений в Южной Калифорнии

Достаточно известна система ферм Aerofarms (рис. 1, 10), самая большая из которых построена рядом с Нью-Йорком. Под белыми светодиодными лампами в Aerofarms выращивают более 250 видов зелени, снимая свыше двадцати урожаев в год.

Рис. 10. Ферма Aerofarms в Нью-Джерси («Штат садов») на границе с Нью-Йорком

Прямые эксперименты по сравнению белого и красно-синего светодиодного освещения
Опубликованных результатов прямых экспериментов по сравнению растений, выращенных под белыми и красно-синими светодиодами, крайне мало. Например, мельком такой результат показала МСХА им. Тимирязева (рис. 11).

Рис. 11. В каждой паре растение слева выращено под белыми светодиодами, справа — под красно-синими (из презентации И. Г. Тараканова, кафедра физиологии растений МСХА им. Тимирязева)

Пекинский университет авиации и космонавтики в 2014 году опубликовал результаты большого исследования пшеницы, выращенной под светодиодами разных типов [4]. Китайские исследователи сделали вывод, что целесообразно использовать смесь белого и красного света. Но если посмотреть на цифровые данные из статьи (рис. 12), замечаешь, что разница параметров при разных типах освещения отнюдь не радикальна.

Рис 12. Значения исследуемых факторов в двух фазах роста пшеницы под красными, красно-синими, красно-белыми и белыми светодиодами

Однако основным направлением исследований сегодня является исправление недостатков узкополосного красно-синего освещения добавлением белого света. Например, японские исследователи [5, 6] выявили увеличение массы и питательной ценности салата и томатов при добавлении к красному свету белого. На практике это означает, что, если эстетическая привлекательность растения во время роста неважна, отказываться от уже купленных узкополосных красно-синих светильников необязательно, светильники белого света можно использовать дополнительно.

Влияние качества света на результат

Фундаментальный закон экологии «бочка Либиха» (рис. 13) гласит: развитие ограничивает фактор, сильнее других отклоняющийся от нормы. Например, если в полном объеме обеспечены вода, минеральные вещества и СО ₂, но интенсивность освещения составляет 30 % от оптимального значения — растение даст не более 30 % максимально возможного урожая.

Рис. 13. Иллюстрация принципа ограничивающего фактора из обучающего ролика на YouTube

Реакция растения на свет: интенсивность газообмена, потребления питательных веществ из раствора и процессов синтеза — определяется лабораторным путем. Отклики характеризуют не только фотосинтез, но и процессы роста, цветения, синтеза необходимых для вкуса и аромата веществ.

На рис. 14 показана реакция растения на изменение длины волны освещения. Измерялась интенсивность потребления натрия и фосфора из питательного раствора мятой, земляникой и салатом. Пики на таких графиках — признаки стимулирования конкретной химической реакции. По графикам видно что исключить из полного спектра ради экономии какие-то диапазоны, — все равно что удалить часть клавиш рояля и играть мелодию на оставшихся.

Рис. 14. Стимулирующая роль света для потребления азота и фосфора мятой, земляникой и салатом (данные предоставлены компанией Фитэкс)

Принцип ограничивающего фактора можно распространить на отдельные спектральные составляющие — для полноценного результата в любом случае нужен полный спектр. Изъятие из полного спектра некоторых диапазонов не ведет к значимому росту энергетической эффективности, но может сработать «бочка Либиха» — и результат окажется отрицательным.
Примеры демонстрируют, что обычный белый светодиодный свет и специализированный «красно-синий фитосвет» при освещении растений обладают примерно одинаковой энергетической эффективностью. Но широкополосный белый комплексно удовлетворяет потребности растения, выражающиеся не только в стимуляции фотосинтеза.

Убирать из сплошного спектра зеленый, чтобы свет из белого превратился в фиолетовый, — маркетинговый ход для покупателей, которые хотят «специального решения», но не выступают квалифицированными заказчиками.

Корректировка белого света

Наиболее распространенные белые светодиоды общего назначения имеют невысокую цветопередачу Ra = 80, что обусловлено нехваткой в первую очередь красного цвета (рис. 4).

Недостаток красного в спектре можно восполнить, добавив в светильник красные светодиоды. Такое решение продвигает, например, CREE. Логика «бочки Либиха» подсказывает, что такая добавка не повредит, если это действительно добавка, а не перераспределение энергии из других диапазонов в пользу красного.

Интересную и важную работу проделал в 2013–2016 годах ИМБП РАН [7, 8, 9]: там исследовали, как влияет на развитие китайской капусты добавление к свету белых светодиодов 4000 К / Ra = 70 света узкополосных красных светодиодов 660 нм.

И выяснили следующее:

• Под светодиодным светом капуста растет примерно так же, как под натриевым, но в ней больше хлорофилла (листья зеленее).
• Cухая масса урожая почти пропорциональна общему количеству света в молях, полученному растением. Больше света — больше капусты.
• Концентрация витамина С в капусте незначительно повышается с ростом освещенности, но значимо увеличивается с добавлением к белому свету красного.
• Значимое увеличение доли красной составляющей в спектре существенно повысило концентрацию нитратов в биомассе. Пришлось оптимизировать питательный раствор и вводить часть азота в аммонийной форме, чтобы не выйти за ПДК по нитратам. А вот на чисто-белом свету можно было работать только с нитратной формой.
• При этом увеличение доли красного в общем световом потоке почти не влияет на массу урожая. То есть восполнение недостающих спектральных компонент влияет не на количество урожая, а на его качество.
• Более высокая эффективность в молях на ватт красного светодиода приводит к тому, что добавление красного к белому эффективно еще и энергетически.

Варианты обогащения спектра красным светом

Растение не знает, откуда к нему прилетел квант из спектра белого света, а откуда — «красный» квант. Нет необходимости делать специальный спектр в одном светодиоде. И нет необходимости светить красным и белым светом из одного какого-то специального фитосветильника. Достаточно использовать белый свет общего назначения и отдельным светильником красного света освещать растение дополнительно. А когда рядом с растением находится человек, красный светильник можно по датчику движения выключать, чтобы растение выглядело зеленым и симпатичным.

Но оправданно и обратное решение — подобрав состав люминофора, расширить спектр свечения белого светодиода в сторону длинных волн, сбалансировав его так, чтобы свет остался белым. И получится белый свет экстравысокой цветопередачи, пригодный как для растений, так и для человека.

Открытые вопросы

Можно выявлять роль соотношения дальнего и ближнего красного света и целесообразность использования «синдрома избегания тени» для разных культур. Можно спорить, на какие участки при анализе целесообразно разбивать шкалу длин волн.

Можно обсуждать — нужны ли растению для стимуляции или регуляторной функции длины волн короче 400 нм или длиннее 700 нм. Например, есть частное сообщение, что ультрафиолет значимо влияет на потребительские качества растений. В числе прочего краснолистные сорта салата выращивают без ультрафиолета, и они растут зелеными, но перед продажей облучают ультрафиолетом, они краснеют и отправляются на прилавок. И корректно ли новая метрика PBAR (plant biologically active radiation), описанная в стандарте ANSI/ASABE S640, Quantities and Units of Electromagnetic Radiation for Plants (Photosynthetic Organisms, предписывает учитывать диапазон 280–800нм.

Сетевые магазины выбирают более лежкие сорта, а затем покупатель голосует рублем за более яркие плоды. И почти никто не выбирает вкус и аромат. Но как только мы станем богаче и начнем требовать большего, наука мгновенно даст нужные сорта и рецепты питательного раствора.

А чтобы растение синтезировало все, что для вкуса и аромата нужно, потребуется освещение со спектром, содержащим все длины волн, на которые растение прореагирует, т. е. в общем случае сплошной спектр. Возможно, базовым решением будет белый свет высокой цветопередачи.

Благодарности
Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в подготовке статьи сотруднику ГНЦ РФ-ИМБП РАН к. б. н. Ирине Коноваловой; руководителю проекта «Фитэкс» Татьяне Тришиной; специалисту компании CREE Михаилу Червинскому

Освещение горшечных растений. Цвет света. Эксперимент с освещением

Осенью и зимой не только нам, но и нашим комнатным растениям не хватает солнечного света. Свет — один из основных факторов, необходимых для роста растений и фотосинтеза, поэтому они очень быстро реагируют на его недостаток. Чтобы растения в горшках имели наилучшее освещение, давайте разместим их вплотную к окнам — на восточных и южных подоконниках, или поможем осветить их дополнительным искусственным светом.

Недостаток света приводит к замедлению роста растений, провисанию стеблей, снижению устойчивости к болезням, плохому цветению и, в крайних случаях, даже к гибели растений. В наших домашних коллекциях мы чаще всего выращиваем растения из тропиков, субтропиков, пустынь и средиземноморские растения, любящие свет.

Некоторые предпочитают менее интенсивный и рассеянный свет, другие — сильный и прямой свет, но, безусловно, все комнатные растения с сентября по март получают слишком мало света в нашем климате. Итак, мы решаем досветить комнатные растения искусственным освещением. Здесь на помощь приходят новейшие и самые простые в использовании технологии, в том числе удобные светодиодные лампы.

Распродажа растений

390 руб. 400 руб.

290 руб. 400 руб.

280 руб.

Искусственный свет для растений — на что обратить внимание?

Искусственный свет продлевает световой день для растений и поддерживает силу естественного света. Выбирайте искусственное освещение для комнатных растений, обращая внимание на ряд факторов, которые должны его характеризовать. Свет, который мы используем для освещения наших домов, совершенно не подходит для этой цели. Лампы, излучающие белый свет с низкой цветовой температурой (ниже 6400K), не обеспечивают им соответствующий спектр света, необходимый для фотосинтеза.

Цвет света для растений

Лампы для освещения растений должны излучать красный и синий свет и небольшой процент инфракрасного и ультрафиолетового света. Это спектр света, необходимый для фотосинтеза, при котором хлорофилл растений (в частности, два хлорофилла A и B) поглощает свет с длиной волны ниже 480 нм (синий) и от 550 до 700 нм (красный). Хлорофилл не поглощает свет с длиной волны от 480 до 550 нм (зеленый), но отражает его.

Поглощенный свет по-разному влияет на рост и развитие растений — синий свет стимулирует развитие листьев, влияет на окраску и препятствует удлинению побегов, а красный свет чаще используют при выращивании овощей и фруктов, потому что он положительно влияет на их укладку, стимулирует цветение растения.

Белые лампы с минимальным белым цветом 6 400 К также обеспечат комнатным растениям соответствующие параметры, не излучающие неестественный цвет. Освещая растения искусственным светом, мы можем регулировать интенсивность синего и красного цветов и выбирать их пропорции в зависимости от потребностей растения и фазы роста!

Подходит ли белый свет для освещения горшечных растений?

По поводу цвета света, который положительно влияет на состояние растений, особенно зимой, ведется много споров. Несомненно, сочетание красного и синего и небольшого процента инфракрасного и ультрафиолетового света является лучшим светом для растений для осуществления процесса фотосинтеза. А как насчет белого цвета, сочетающего в своем спектре все эти цвета?

Чтобы выяснить, как освещение белой светодиодной лампой влияет на растения, был проведен тест. Эксперимент начался 14 ноября и длился 10 недель. Его цель состояла в том, чтобы проверить влияние белой светодиодной лампы полного спектра на тройной рост и окраску по сравнению с двойным растением, которое использует только солнечный свет.

Обе Традесканции были куплены из одного источника из одной партии, были пересажены на один и тот же состав субстрата, и метод ухода за ними ничем не отличался.

Растение слева регулярно освещалось белой светодиодной лампой 6500К. Растение справа стояло на южном подоконнике, на той стороне, которая в России обеспечивает наибольшее количество дневного света зимой. В результате теста традесканциия, подвергнутая освещению, имеет более длинные побеги и более интенсивно окрашенные листья по сравнению с его сестрой-близнецом (фото выше).

Выводы очевидны. Светодиодная лампа 6500К дает удовлетворительные результаты при освещении комнатных растений. Мнения практиков подтверждают этот тезис.

Фитосветильник — какой выбрать?

Среди светильников для освещения горшечных растений в настоящее время используются как старые, так и современные решения. Мы уже знаем, что классические лампы, излучающие слишком много тепла, не рекомендуются, прежде всего, их оптический спектр — это цвета, не имеющие ценности для растений.

Натриевые лампы HPS и металлогалогенные лампы

Натриевые лампы HPS и металлогалогенные лампы MH часто используются для ассимиляционного освещения растений. Это старые решения, которые использовались в растениеводстве почти 100 лет и до сих пор успешно используются даже профессионалами. Они являются отличным решением для тех, кому нужен очень сильный свет, поэтому они больше всего подходят для зимних садов и теплиц.

Из-за большого количества света и высокого тепловыделения их будет трудно переносить в квартире. Натриевые лампы — довольно большие вложения и дорогие, но их преимущество в том, что они не потребляют много электроэнергии.

Флюоресцентные лампы

Люминесцентные лампы, до недавнего времени известные как «энергосберегающие лампочки» , также могут использоваться для освещения комнатных растений . Обычно они выпускаются в двух вариантах — лампы для роста или цветения, но также доступны универсальные лампы для обеих фаз.

Люминесцентные лампы практичны, потому что их можно установить в светильники E14 и E27, они потребляют мало энергии, но менее эффективны и слабее, чем лампы HPS и MH, поэтому их следует размещать в непосредственной близости от растений, и они эффективны только в качестве дополнения к естественному свету.

Светодиодные лампы

Наиболее рекомендуемые и практичные светильники для комнатных горшечных растений — это светодиодные лампы. Функциональность, наличие вариантов, а также простота использования дают им наибольшее преимущество среди других вариантов. Однако не каждая светодиодная лампа подходит для освещения растений. Как и в случае с классическими лампочками, светодиодные лампы белого света (ниже 6400К) не подойдут.

Для освещения и выращивания растений мы используем специальные лампы GrowLED, которые излучают красный и синий свет. Несмотря на более высокую цену по сравнению с натриевыми лампами, лампочками и лампами GrowLedесть много преимуществ. Они энергосберегающие, долговечные, их можно выбирать в зависимости от выращиваемых культур, они доступны с различной резьбой, поэтому их можно использовать в обычных светильниках на 230 В.

Если мы добавим возможность программирования степени освещенности, управления, адаптированного к конкретным видам растений, таймеров и гибких светильников, вариант станет идеальным.

Энергосберегающее освещение для растений

Аспект энергоэффективности, несомненно, является стандартом при выборе любого вида освещения. На самом деле никого не нужно уговаривать заменять энергоемкие товары на энергосберегающие. Кроме того, осеннее и зимнее освещение растений может повлиять на сумму счета за электроэнергию. Необходимо учитывать, что лампочки будут освещать комнатные растения до нескольких или нескольких часов в сутки. С точки зрения энергоэффективности светодиодные лампы и лампочки незаменимы.

При покупке ламп или светильников, обеспечивающих дополнительное освещение растений, стоит посчитать, сколько растений потребуется дополнительное освещение, будут ли это растения, стоящие в темном углу или вблизи естественного освещения, и на каком расстоянии от диапазона естественного освещения будет излучаться искусственный свет. Это очень важно при выборе мощности и количества лампочек.

Итак, давайте посчитаем, сколько стоит освещение для растений?

Для расчетов при условии, что реальная цена одного киловатт-часа составляет 5 рублей. Светодиодная лампа GROW 30Вт за 10 часов работы он потребляет около 0,3 кВтч в день, т. е. 8 кВтч в месяц. День дополнительного освещения растений такой лампой стоит в среднем 1 рубль.

Если мы решим обеспечить освещение растений на 6 месяцев, нам придется заплатить примерно 200 рублей.

Также стоит обратить внимание на надежность, долговечность, безопасность, а также эстетические и функциональные аспекты, то есть небольшие размеры и вес ламп. Стоит ознакомиться с техническими характеристиками продукции, где мы всегда найдем необходимые параметры.

Абсолютно все о фитолампах для растений: как выбрать и использовать.

Я собирала по крупицам информацию о фитолампах для растений из разных источников, чтобы написать эту статью: как выбрать фитолампу для рассады, как правильно пользоваться световыми приборами, чтобы саженцы были крепкими и здоровыми. Прочитав статью, вы будете иметь частичку моего личного опыта и ошибок, а так же полную информацию о видах фитоламп и их применении. Рейтинг, основанный на отзывах опытных садоводов, поможет определиться с выбором наиболее подходящего устройства.

Зачем нужно дополнительное освещение для рассады

Для того что бы растение гармонично развивалось ему необходим естественный свет. Недостаток ультрафиолета приводит к снижению роста саженца, увяданию побегов. Едва проклюнувшиеся ростки тонкие, выглядят слабыми и безжизненными.

Наибольший дефицит солнечного света приходится на январь – март. Именно в это время начинается посев семян на рассаду.

Экзотические растения так же нуждаются в дополнительном освещении. Длина светового дня для них должна составлять не менее 12 часов. Увеличить количество полезного излучения можно с помощью специальных приборов ­− фитоламп.

Что такое фитолампа для растений

Прибор позволяет получить широкий спектр электромагнитного излучения, необходимый для роста и развития растения. Работает за счет светодиодных или газоразрядных ламп. При помощи преобразователей и электронных микросхем разработчики создают фитолампы с направленным потоком света определенного, чаще всего красного или синего, оттенка

Виды фитоламп

В зависимости от конструкции различают следующие виды ламп для рассады:

Люминесцентные

Наиболее и доступные по цене лампы. Пользуются большой популярностью среди садоводов. Не выделяют тепла и не обжигают саженцы. Излучают свет в синем спектре. Из минусов ­­­­­– невысокая мощность и недолговечность. Мерцание ламп плохо влияет на органы зрения.

Зеркальные

Стекло таких ламп покрыто пленкой неодима, способного поглощать часть желто-зеленого спектра. Эффективность значительно ниже чем у люминесцентных устройств. Чаще всего такие лампы используют для освещения орхидей.

Энергосберегающие

Являются разновидностью люминесцентных ламп. Не обжигают рассаду, имеют долгий срок службы и низкое потребление энергии. Чаще всего их используют для подсветки отдельных взрослых растений.

Натриевые

Создают источник красно-оранжевого света и практически не содержат синего спектра. Не подходят для домашнего использования из-за слишком большой мощности. Чаще всего их устанавливают в промышленных теплицах.

Светодиодные

Излучают спектр света, наиболее оптимальный для роста и развития саженцев. Его можно самостоятельно регулировать, меняя одни диоды на другие. Не выделяют тепла и не обжигают растения. Имеют компактную форму, лампы можно использовать в обычных бытовых приборах. Имеют длительный срок службы до 50 тысяч часов. Лампы безопасны для здоровья людей и животных. Из минусов ­– высокая стоимость.

Чем отличается фитолампа от лампы накаливания

Для развития растениям необходим синий и красный диапазон лучей. Обычные лампы накаливания излучают свет в желтом и зеленом спектре и не оказывают значительного влияния на вегетативные процессы. При этом они выделяют большое количество тепла, способного вызвать ожоги на листьях. Лампы накаливания имеют низкий срок службы и высокое потребления энергии.

Фитолампы разработаны специально для стимуляции вегетативных процессов растения. Они не выделяют тепла и не обжигают рассаду. Приборы полностью пожаробезопасны. Полная герметизация лампы позволяет использовать ее в условиях повышенной влажности.

Как выбрать фитолампу для растений и рассады

При выборе фитолампы обращают внимание на следующие параметры:

• наличие красного или синего спектра;
• мощность лампы;
• форма фитолампы;
• количество выделяемого при работе тепла;
• гарантированный производителем срок службы.

Какой спектр выбрать

Фитолампы могут излучать свет одного спектра или несколько лучей разного оттенка одновременно. Необходимый спектр подбирают, ориентируясь на стадию роста растений:

• Синий спектр предпочтительней использовать для выращивания рассады и микрозелени. Он активирует прорастание семян, стимулирует рост корневой системы.
• Красный спектр применяют в период цветения и формирования завязей. Для органичного роста рассады рекомендуется чередование синего и красного оттенков.
• Голубой и зеленый спектры способствуют накоплению хлорофилла в листьях растений.
• Желтый и оранжевый стимулируют процессы фотосинтеза, выработку бета-каротина.
• Ультрафиолет стимулирует рост зеленной массы, укреплению корневой системы.

Биколорные модели фитоламп излучают свет в красном и синем спектре одновременно. Такие устройства используют для досветки:

• растений, которые основную энергию получают от солнечного света;
• зелени;
• рассады.

Мультиспектр содержит сочетание синего, красного и теплого белого света. Такие лампы используют для досветки:

• цветущих растений;
• в период формирования завязей;
• растений с плотной и густой кроной.

Full Spectrum ­­– фитолампы полного спектра, но с пиками в красной и синей зоне. Их используют:

• для выращивания культур в условиях отсутствия солнечного света, например в гроубоксах;
• для подсвечивания рассады, цветов, овощей, зелени.

Какая форма лучше

Форму фитолампы подбирают в зависимости от количества посадок, размеров и формы емкостей с рассадой:

Для подсвечивания отдельно стоящих растений подойдут круглые точечные светильники. Преимущества таких ламп:

• высокая мощность;
• компактные размеры;
• простота в использовании;
• возможность комбинировать различные спектры.

В домашних условиях используют лампы мощностью 36 Вт, их можно вкручивать в простую настольную лампу. Устройства на 100 Вт используют на больших площадях в промышленных теплицах.

Для дополнительного освещения контейнеров и длинных ящиков с рассадой рекомендуется выбирать линейные светильники. Их подвешивают над стеллажами или подоконником. Такой вид фитоламп для растений и рассады часто используют в теплицах на дачных участках. Преимущества линейных светильников:

• равномерное распределение света;
• простота использования;
• возможность комбинирования разных спектров.

Фитопанели повышенной мощности применяют для освещения теплиц, выращивания большого количества растений в условиях частичного или полного отсутствия света. Такие модели отличаются высоким уровнем мощности за счет высококачественных диодов и дополнительной оптики.

При установке линейных фитоламп и панелей необходимо точно рассчитать высоту установки.

Еще более простым решением будет использование лампы, которая питается от обычной розетки или USB порта компьютера и вешается на удобную прищепку. У меня дома стоит вот такая лампа, и я ей очень довольна:

Это довольно бюджетный вариант, но моим растениям большего и не требуется, так что и вам приобрести помощника в дом рекомендую.

Как рассчитать необходимую мощность ламп

Что бы рассчитать необходимую мощность необходимо посмотреть на упаковке лампы, какую мощность одного диода указывает производитель. При нормальной эксплуатации диоды работают на ½ от максимальной силы. Поэтому сначала необходимо рассчитать фактическую мощность светильника.

Сделать это можно по формуле МФ = КС х Мн/2, где:

• Мф − фактическая мощность;
• КС − количество светодиодов;
• МН − мощность, указанная производителем.

Рассчитать необходимую мощность можно по следующей формуле МТ = П3³ х МР, где:

• МТ − требуемая мощность;
• ПЗ – площадь будущих посадок;
• МР – рекомендуемая мощность.

В таблице ниже приведены рекомендуемые параметры для разных культур.

Культура	Мощность на 1 м 2
Овощная рассада, зелень	50-80 Вт
Овощи в период созревания	100-170 Вт
Корнеплоды	50-100 Вт
Ягоды	150-200 Вт
Декоративные растения	50-100 Вт

Для того что бы рассчитать необходимое количество ламп достаточно разделить необходимую мощность МТ на фактическую Мф.

Для чего нужны линзы

По мере роста рассады приходится поднимать лампу и менять высоту освещения. При этом излучение рассеивается и становится менее эффективным. Для того чтобы сконцентрировать лучи света, дополнительно устанавливают зеркальные линзы. На круглых светильниках, как правило, уже встроены линзы с углом наклона в 60°.

На линейных фитолампах линзы необходимо устанавливать самостоятельно. Если лампу можно регулировать по высоте, то достаточно обычной линзы с углом 60°. На стационарных лампах сначала устанавливают рассеиватель в 15°. По мере роста рассады угол линзы увеличивают из расчета 15° на каждые 10 см высоты саженцев.

Какие лампы не подойдут

Для подсветки растений не рекомендуется применять обычные лампы накаливания. Они сильно нагревают воздух вокруг себя, одновременно пересушивая его. Кроме того, свет таких ламп не содержит синего спектра. Эффективность от такого освещения будет крайне мала.

Освещение для растений — все что нужно знать простыми словами.

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?

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.

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.

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.

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

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.

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.

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:

• красный

• зеленый

• синий

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.

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?

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.

Чтобы 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.

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.

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.

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.

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».

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.

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.

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.

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.

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

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.

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

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.

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.

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.

Вот их некоторые разновидности:

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