Характеристики світла для рослин

1. Люмени, люкси, Вт ФАР Освітлювальні прилади для садівників в широкому асортименті стали випускатися...
2. Як визначити рівень освітлення для людини
3. Рівень Ватт фотосинтетичний активній радіації
4. Фотосинтез і фотоморфогенез
5. Етапи проектування нескладного освітлювального макета
6. Етап №2: визначення площі приміщення, яке буде висвітлюватися
7. Етап №3: обчислення необхідної кількості Вт ФАР на всю площу
8. Етап №4: визначення кількості Вт ФАР, які необхідно отримати з джерела (це число зазвичай на 50% перевищує...
9. Етап №5. Вибір потужності лампи (400 Вт, 1000 Вт і т.д.) і підрахунок Вт ФАР
10. Етап №6: обчислення необхідної кількості джерел світла
11. Крок №7: застосування сітки для розвішування ламп
12. Читайте також:
13. Коментарі:

Люмени, люкси, Вт ФАР

Освітлювальні прилади для садівників в широкому асортименті стали випускатися лише після того, як необхідність застосування штучного освітлення при культивуванні рослин була доведена вченими. З цього матеріалу Ви зможете дізнатися про багатьох типах освітлення, що використовуються для вирощування рослин і гідропоніки. Тип освітлення визнаний одним з головних умов, що впливають на підсумок розвитку будь-якого представника флори. Інші важливі умови - це наявність необхідної кількості вуглекислого газу, води і мінеральних добрив, екологічна обстановка і якість освітлення. За допомогою викладеної нижче інформації Ви зможете створити і відрегулювати власне освітлення, спираючись на визнану в усьому світі класифікацію типів електричного освітлення.

З плином часу застосування штучного освітлення стає все більш рентабельним. Ціни на придбання ламп і їх обслуговування постійно знижуються, а потужність ламп постійно збільшується. Все це разом з допустимостью перевезення рослин і зі збільшенням вибору спеціальних гідропонних продуктів дає можливість вирощувати рослини зовсім без грунту.

Причини застосування штучного освітлення в садівництві та фермерстві:

1. Для постачання рослини світлом в необхідному обсязі.
2. Для створення додаткового освітлення при нестачі природного (в основному в холодну пору року, коли тривалість світлового дня значно зменшується);

Для продовження світлового дня при необхідності досягнення певного ефекту зростання або цвітіння.

Який вплив на рослини надає фотосинтетичний активна радіація?

Як людям необхідний збалансований раціон, так і рослинам потрібно врівноважене полноспектральное освітлення. При цьому якості світла потрібно приділяти не менше уваги, ніж кількості. Представники флори чутливі до світла приблизно в тому діапазоні, що і для глядачів орган людини. Дана частина світлового спектру взаємопов'язана з фотосинтетичний активній радіацією (скорочено - ФАР) в спектральному діапазоні від 400 до 700 нм. Але все ж чутливість рослин в межах цієї ділянки виникає певна розбіжність з подібною у людини.

Максимальним для людського ока є сприйняття жовто-зеленого ділянки спектра (приблизно 550 нм). Завдяки такій «оптичної жовтизни» забезпечується сприйняття чітко видимих ​​явищ і предметів. Що стосується рослин, то вони найкраще сприймають червоний і синій кольори, при цьому пікових показником є ​​630 нм. Завдяки графіками, наведеними нижче, можна мати уявлення про відмінність в сприйнятті світла рослинами і людьми.

Подібно до того, як для людей головним постачальником енергії є жир, то для представників флори самій «ситної їжею» визнаний червоне світло. Але рослини, які висвітлюються переважно червоними і помаранчевими лампами, які не будуть розвиватися повноцінно. Справа в тому, що повноцінний ріст листя (а це особливо актуально для овочевих культур) неможливий без синього світла. Для нормального здійснення більшості інших процесів крім червоного і синього необхідні інші спектральні діапазони. Перш ніж визначити потрібну спектральну порцію, слід виступити з видом рослини, яке планується до вирощування. А що вимагається кількість світла визначається з урахуванням частин спектра, які вже застосовуються. Вибираючи освітлення для рослин, неприпустимо спиратися на норми, які використовуються при виборі ламп для людини. Але на деякі спільні та відмінні ознаки слід звертати увагу, щоб визначити необхідну кількість світла в гідропоніці.

Відео-посібник про те, як восени визначити кількість сонячного світла на підвіконні.

Як визначити рівень освітлення для людини

Яким чином люди визначають кількість світла, необхідну їм? Для цього вони встановлюють ступінь яскравості джерела світла і то, настільки якісно при ньому видно. Так як людське око найбільше сприйнятливий до «жовтої» відрізку спектру, то більше уваги ми звертаємо на нього, «забуваючи» про синьому і червоному кольорі. Це служить базою для визначення загальної кількості світла за допомогою такої величини, як люмен.

Світло, що виділяється лампою, розходиться по всьому приміщенню, формуючи при цьому висвітлене простір. Для позначення рівня освітлення існує одиниця вимірювання величини «люксом» і показує кількість люменів, що припадають на 1 м² простору. Освітлення в 500 лк говорить про те, що 500 лм доводиться на кожен 1 м² площі. Таким же чином лм / фут (люмен на квадратний фут) є одиницею виміру, яка б показала, скільки люменів доводиться на 1 ft².

І люмен, і люкс передають те, як людське око бачить світловий спектр, тому що представники флори сприймають його по іншому.

За допомогою якого методу здійснюється визначення рівня світла для рослин? Дана величина визначається за допомогою 2-х основних методів: шляхом вимірювання рівня енергії і за допомогою визначення кількості фотонів

Рівень Ватт фотосинтетичний активній радіації

Лампою розжарювання потужністю 100 Вт щомиті виробляється 100 Дж енергії. Але скільки ж під час цього процесу вивільняється світлової енергії? Приблизно 6 Дж в секунду одно 6 Вт. На основі цього можна зробити висновок, що потужність дорівнює 6%, а велика частина залишилася енергії перетворюється в тепло.

Деякі види газозарядних ламп, наприклад, натрієві або металогалогенні набагато перевершують лампи розжарювання в плані енергоефективності, так як з виділеної ними енергії в світло перетворюється 30 і 40%.

Так як флора сприйнятлива до енергії в проміжку 400-700 нм, то світло на даному спектральному ділянці отримав позначення ФАР (фотосинтетично активною радіацією). Щоб визначити кількість енергії, що виділяється в межах даного діапазону в секунду, застосовується величина Ватт ФАР. Ця одиниця виміру і є об'єктивною для рослин, чого не скажеш про люменах, які показують вплив на чутливість людини. За допомогою одиниці Ватт ФАР позначається то кількість енергії, яка необхідна рослинам для реакції фотосинтезу. Лампи розжарювання потужністю в 400 Вт виробляють 25 Вт світла, а у металлогалогенной лампи з 400 Вт енергії приблизно 140 Вт йде на освітлення. Врахувавши той нюанс, що на ФАР припадає основна частина спектра, яка видима оком, можна зробити висновок, що металлогалогенной лампою генерується 140 Вт ФАР. Що стосується газорозрядних ламп, то їх характеризує трохи менший показник - 120-128 Вт, оскільки вони випромінюють жовте світло, що містить більше люменів. Ступінь освітленості, що позначається одиницею Вт ФАР на 1 м², не варто застосовувати для обчислення ефективності світла при вирощуванні рослин. Для цієї мети садівники частіше вдаються до такого поняття, як «опромінення», яке вимірюється в Вт / м² (Ватт на 1 м²). Але і це не все, що буде потрібно садівнику для того, щоб встановити точну кількість світла, що вимагається рослинам. Слід зрозуміти і те, що «подача» світла здійснюється не цільним безперервним потоком, а своєрідними пучками, званими фотонами.

Фотони - це мінімальні носії енергії, за допомогою якої відбувається передача світла. Оскільки реакція фотосинтезу - це поглинання клітинами рослини атома фотона, то буде резонно визначити їх кількість, прийняте рослиною в секунду.

Так як лише фотони світла ФАР частини спектра здатні «запускати» реакцію фотосинтезу, то необхідно виміряти виключно їх кількість. Було б набагато зручніше користуватися лампами, налаштованими на кількість фотонів, що випромінюються в одну секунду, але в даний час подібних ламп немає в продажу.

На думку сучасних дослідників в області біології, однією з найважливіших величин для позначення кількості світла є фотонний потік, який потрапляє на поверхню. Ця одиниця виміру означається ФФП ФАР (ФФП - фотосинтетичний фотонний потік). Якщо висловитися точніше, то фотосинтетичний фотонний потік - це величина, яка показує, скільки фотонів потрапляє за 1 секунду на 1 м² опромінюваної поверхні.

До основних величинам слід віднести і конверсію фотонного потоку, що показує нам ступінь ефективності застосування отриманих фотонів. Так як «червоні» кольору мають властивість «включати» процес фотосинтезу, то і підраховувати необхідно виключно їх. Через надзвичайно малих розмірів фотонів, в науці замість багатозначних чисел з вісімнадцятьма нулями застосовується позначення «микромоль фотонів». Один моль містить в собі 6 х тисячі двадцять три фотонів, а микромоль - 6 х 1017 фотонів. Ступінь освітленості, а точніше - опромінення, визначається кількістю Ватт на 1 м² або кількістю микромоль на 1 м².

І хоч завдяки використанню цих трьох величин (Ватта на 1 м², фотосинтетического фотонного потоку і конверсії фотонного потоку) вдається визначити кількість світла, який отримують рослини, наш зоровий орган позбавлений чутливості до кривої спектру ФАР - 400-700 нм. Тут буде доречно уточнити, що деякими вченими озвучуються показники 350-750 нм, але для садівників це не має істотного значення.

Фотосинтез і фотоморфогенез

У рослин, які відчувають нестачу світла, стебла і листя будуть тонкими і витягнутими. І навпаки, рослини, що розвиваються в умовах надмірного освітлення, матимуть неживий засохлий вид, а листя втратить соковитість фарб через дозвіл хлорофілу. Крім того, флора може страждати від надмірної кількості ультрафіолетової радіації.

Але, якщо освітлення не буде виходити допустимі межі, то рослина найкращим чином відгукнеться на правильно підібрану дозування світла, демонструючи прекрасні результати розвитку. А відносна квантова ефективність - це міра, що показує найбільшу продуктивність кожного фотона. Криву, що показує, який вплив надає довжина хвилі на відносну квантову ефективність, називають кривою реакції рослин до фотосинтезу, про що вище вже говорилося.

Крім того, можна створити графік ефективності конкретних ділянок спектра на звершення реакції фотосинтезу. Слід враховувати, що фотонами синього кольору генерується більше енергії, ніж їх червоними «побратимами», завдяки цьому знанню представляється можливим запрограмувати криву на вимір саме «люменів рослин» або «люменів людини». До цього наша наука повинна прийти в найближчому майбутньому. Наприклад, вже зараз фірма Venture Lighting International за бажанням клієнта встановлює Ватт ФАР лічильники на серії ламп Sunmaster, які розроблені для ринку рослинницьких технологій.

Одним з основних компонентів, без яких неможлива реакція фотосинтезу в клітинах рослин, є хлорофіл. Ряд вчених виділяли його з рослинного матеріалу, щоб поспостерігати за реакцією на світлове випромінювання, змінюючи довжину хвиль і спектральну частотність. За припущенням вчених, реакція хлорофілу буде подібна реакції фотосинтезу рослин. Але результат досліджень виявився несподіваним: без реакції інших складових (наприклад, каротиноїдів і фикобилинов) фотосинтез неможливий. Це означає, що крива відгуку рослин є збиральної величиною, яка включає значення реакцій всіх необхідних пігментів і характерна для переважної частини рослин (але не для всіх, тому що різниця іноді сягає 25%). Незважаючи на те, що в лампах розжарювання і в газорозрядних лампах спектральна величина що виділяється світла є постійною, застосування металогалогенних ламп дає можливість вибирати як температуру, так і спектральний діапазон висвітлення.

До того ж до фотосинтезу, що забезпечує зростання, на інші функції (наприклад, проростання, цвітіння і т.д.), впливає наявність відсутність світла. Всі ці процеси мають загально назву - фотоморфонегез, і на їх перебіг впливає не так інтенсивність світла, як опромінення в певних спектральних межах (синій, червоний або дальній червоний) і вплив певних рецепторів (фітохрому і криптохрома).

Представники флори «бачать» світло зовсім не так, як люди. З цієї причини за допомогою люменів, люксів і футсвечей не у всіх випадках представляється можливим показати достатню кількість освітленості, оскільки цими одиницями в першу чергу вимірюється ступінь видимості. Якщо мова про рослини, то краще спиратися на показники Ватт ФАР, фотосинтетического фотонного потоку, а також конверсію фотонного потоку. Крім того, до важливих показників відноситься і кількість, і якість світла.

Етапи проектування нескладного освітлювального макета

Етап №1: визначення рівня освітленості в Вт ФАР на 1 м²

Який рівень освітленості визнаний оптимальним для флори? Його показник залежить від виду рослини, стадії його зростання, ступеня освітленості приміщення і інших умов. До порад, наведеним в технічних брошурах, необхідно ставитися, як до важливого джерела інформації. Якщо узагальнити, то рослини розвиваються швидше за наявності більш якісного світла, але це загрожує збільшенням вартості витраченої електроенергії.

Оскільки лампа лампі - ворожнечу, то і в їх налаштування спостерігаються деякі відмінності. Це говорить про те, що точний розрахунок параметрів необхідно здійснювати для кожної лампи індивідуально. Наприклад, в спеціальній технічній брошурі Вам радять ППФ ФАР в кількості 400 μмоль на 1 м². У таблиці, наведеній нижче, рекомендується 85 Вт на 1 м². Величина коефіцієнтів між ППФ ФАР, Вт ФАР залежить від виду джерела світла. Так, 400 Вт лампа розжарювання продукує більше люменів, ніж 400 Вт металогалогенні лампа, але менше Вт ФАР. Важливий і такий показник, як колірна температура. Дані з наведеної нижче таблиці ми рекомендуємо використовувати при необхідності настройки металогалогенних ламп.

Характерний рівень світла

Вт ФАР на 1 м²

μмоль на 1 м²

Люкс (кількість лм на 1 м²)

Футсчечі

темний

непостійний

непостійний

непостійний

непостійний

низький

22

100

6, 000

550

середній

45

200

12, 000

1 100

високий

75

350

21, 000

1 900

Дуже високий

135

600

36, 000

3 300

Щоб детальніше вивчити технічну сторону, що стосується коефіцієнтів між різними видами джерел світла, радимо звернутися до таких книг: Iowa State University (1997), Langhans and Tibbits, North Central Regional Research Publication No. 340, "Plant Growth Chamber Handbook".

Але при цьому беріть до уваги ту обставину, що до теперішнього часу значно покращилася технологія і збільшився показник ефективності світла, тому дані, наведені в джерелах є дещо застарілими.

Етап №2: визначення площі приміщення, яке буде висвітлюватися

Приклад: 11м х 5м = 55 м²

Етап №3: обчислення необхідної кількості Вт ФАР на всю площу

Приклад: Потрібно 79 Вт ФАР на 1 м². Всього 55 м², значить все необхідно 4345 Вт ФАР (79 х 55).

Етап №4: визначення кількості Вт ФАР, які необхідно отримати з джерела (це число зазвичай на 50% перевищує результат, отриманий в пункті №3)

Так як приблизно третина світлової енергії поглинається навколишнім простором, то необхідно потужність ламп збільшити на 50% Вт ФАР.

Приклад: 1,5 х 4345 = 6517,5 Вт ФАР

Етап №5. Вибір потужності лампи (400 Вт, 1000 Вт і т.д.) і підрахунок Вт ФАР

Лампа на 400 Вт випромінює близько 140 Вт ФАР, лампа на 1000 Вт - близько 380 (420) Вт ФАР

Чим лампа могутніше, тим вона економічніше на макро рівні, завдяки чому представляється можливим встановити гарне освітлення, яке буде сприяти поліпшенню росту рослин (на 20-30%).

Етап №6: обчислення необхідної кількості джерел світла

Для цього слід розділити загальну суму Вт ФАР на показник потужності ламп.

Приклад: 6517,5: 400 = 16,29, тобто, нам потрібно 16 ламп.

Крок №7: застосування сітки для розвішування ламп

Наприклад, 16 ламп можна розподілити по секторам 4 х 4.

Бажаємо успіхів!

Читайте також:

Коментарі:

Напишіть ваше запитання або коментар