Какой спектр света нужен для роста растений

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

Какая цветовая температура лучше для растений?

Для комнатных растений не всегда достаточно освещения. Из-за его недостатка побеги могут развиваться медленно. Чтобы исправить эту оплошность, нужно всего лишь установить лампу для растений. Именно такой осветительный прибор может создать нужный спектр цвета.

Светодиодные осветительные приборы получили широкое применение для освещения оранжерей, в открытых садах и так далее. Они являются отличной альтернативой солнечному свету, не связаны с большими расходами и имеют длительный период эксплуатации.

Фотосинтез растений является процессом, проходящим во время достаточного освещения. Кроме того, растение может правильно развиваться благодаря необходимой окружающей температуре, достаточной влажности, спектру освещенности, продолжительности суток, наличию необходимых химических веществ.

Не существует цветов, способных полноценно расти в темное время суток. Непременно нужно кое-какое освещение. Разница состоит в его интенсивности. В основном световой день длится примерно 15 часов и не имеет значения, благодаря чему он может поддерживаться – солнечным лучам, искусственным лампам, либо и тому, и другому. Существуют виды растений, для которых определение нужного им света зависит от изменяющихся условий. Хотя есть такие, которым необходимо лишь определенное освещение. Оно не нужно цветам, которые отдыхают в ночное время суток. Для некоторых сортов рекомендовано принимать солнечные лучи и зимой.

На полноценный рост и развитие растительности влияют следующие факторы: грамотный полив, необходимая температура, оптимальная влажность, достаточная подкормка, выбор необходимых ламп для растений. Последнее нужно для выращивания с помощью искусственного света. И это отличное решение для тех видов растений, которые уже смогли адаптироваться к неяркому свету, к примеру, бегонии.

Как определить достаточность света?

Установку осветительного прибора для комнатных растений рекомендуется выполнить правильно. Поэтому вначале выясняем, необходимо ли сильное освещение для конкретной посадки.

Дополнительное освещение для растений

Затем определяем число светодиодов. Можно их подсчитать с помощью люксметра. Вы можете и самостоятельно вычислить их количество.

1. Спектры света для развития растений.

Рассмотрим, какие нужны спектры света для растений:

• Хлорофилл – зеленый.
• Каротины – желтый и красный спектры.

Кроме того, разнообразные пигменты могут поглощать свет по-разному, все лишнее они отражают.

Как утверждают ученые, источник энергии для фотосинтеза – это в основном лучи красного цвета спектра.

Фотоморфогенез является процессом, который протекает в растении под влиянием света с разным спектральным составом и насыщенностью. Тут свет – сигнальное средство, которое регулирует рост рассады. К тому же в растении имеется и пигмент фитохром. Пигмент является белком, который имеет чувствительность к некоей области белого спектра.

Особенности фитохрома состоят в том, что он принимает 2 формы с разнообразными характеристиками, под влиянием красного оттенка с длиной волны 660 нм он отличается способностью фотопревращения. К тому же поочередное свечение на короткий промежуток времени красным светом аналогично манипулированию им с помощью любого выключателя.

Эта характеристика фитохрома может обеспечить слежение за временем дня, чтобы управлять периодичностью произрастания семян. Сделать нужную лампу достаточно трудно.

Фитохром имеется также в листочках и в рассаде. Красные лучи стимулируют прорастание рассады, а дальний оттенок этого же цвета ее рост подавляет. Вероятно, по этой причине она и прорастает в ночное время суток. Однако это не закономерность для всех видов растений. Тем не менее красный свет является полезным, потому что стимулирует в растении активные жизненные процессы.

Как стало очевидно из результатов многочисленных экспериментов, красного цвета должно быть больше. Для различной рассады оптимальные пропорции могут быть самые разные. Так выясняется, что если помидоры хорошо произрастают при изобилии красного, то огурцы могут погибнуть.

Адениумы, например, представляют собой растения, которые в родных краях растут, получая достаточно много красного цвета спектра. На африканских территориях и на территории арабских стран рассвет и закат не продолжаются длительное время, солнце очень быстро заходит и встает. Кроме того, эти регионы отличаются немногочисленными пасмурными днями. То есть там мало синего света.

Светолюбивые растения

Результаты многочисленных экспериментов позволили прийти к выводу, что соотношение 2 красных и 1 синего светодиодов лучше для вегетационного периода созревания растений. При этом благодаря такому соотношению света вы можете намного увеличить количество плодов.

Кроме того, учитываем, в каких условиях растет растение, попадают ли на него прямые лучи солнца. Если растения выращиваются в специальном гроубоксе либо в подвальных условиях, то для их выращивания придется использовать и иные спектры. Такие спектры можно получить, если монтировать определенное количество белых светодиодов, можете добавить и ультрафиолетовые, если вы выращиваете экзотические сорта. Произрастать без ультрафиолетовых лучей способны практически все растения, однако выделить, к примеру, эфирное масло – не все. Можем посмотреть на примере укропа, который без УФ не такой ароматный.

В тепличных условиях в некоторых случаях выбирают одновременно 2 вида искусственных осветительных приборов – это натриевая лампа, в которой изобилие красного спектра, и светодиод. Чтобы монтировать на большую площадь нужное число светодиодов, потребуются огромные вложения.

Однако необходимо учитывать и такие важные моменты, как то, что в тепличных условиях доступен еще и обычный свет, который и способен компенсировать недостаток освещения.

Чтобы выращивать в закрытой почве, можно использовать соотношение 1:2 – 1:4 в зависимости от растущего растения. Выращивать можно и под единственным синего цвета спектром.

Также благодаря сочетанию разных спектров вы можете заметить проявление половых особенностей растений.

1. Цветовая температура ламп.

• 2 700 К относится к теплому свету – тут больше красного спектра, который можно получить от ламп накаливания. Иные виды ламп могут дать свечение, которое близко к свету ламп накаливания. Эта разновидность свечения применяется в период цветения.
• 4 100 К – белый свет.
• 6 400 К – холодный белый свет – тут преобладает излучение синего спектра. Это может привести к наилучшему результату в течение вегетативного роста. Поэтому холодный свет так востребован.
• 8 000–25 000 K – ультрафиолет.

1. Выбор мощности.

Определить мощность можно благодаря месту, условиям и культуре, которую вы собираетесь выращивать дома. Растения бывают светолюбивые и плодоносящие. Среди последних можно отметить помидоры и клубнику. Они нуждаются в изобилии света, от этого зависит урожайность. К нетребовательным относятся салат, тропические сорта растений и большинство комнатных.

Светодиоды могут находиться довольно близко к растению, на расстоянии примерно 5 сантиметров, при этом они не опаляют растение. Если листочки очень нежные, лампы рекомендуется установить на расстоянии около 10 см. Если вы выращиваете высокие сорта растений, то лучше обеспечить и боковое освещение, потому что нижние листья могут недополучить свет.

1. Длина световых волн.

В спектре лучей солнца имеются и синий, и красный оттенки. Они дают возможность растениям приобретать больше массы, а также лучше плодоносить. Если облучать лишь с помощью синего спектра, у которого длина волны примерно 450 нм, ваша рассада вырастет низкорослой. Она не порадует изобилием зеленой массы. Также вероятно, что растение не будет давать плоды.

Если обеспечить красный диапазон света с длиной волн примерно 620 нм, то хорошо начнет развиваться корневая система растения, оно будет цвести и отлично плодоносить. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, какой свет нужен для определенных растений.

Светодиодные лампы для растений

Выбираем лампу для освещения растений

1. Светодиодные лампы.

Если вы выбрали светодиодные лампы для освещения растений, то они помогут вашей флоре не только хорошо расти, но и отлично плодоносить. В одно и то же время при освещении люминесцентным прибором имеет место и цветение. Светодиоды не будут нагреваться, по этой причине не требуется проветривание комнаты. К тому же нет теплового перегрева растений. Такие фитолампы являются отличным выбором для выращивания семян. Благодаря направленности спектра излучения побеги могут окрепнуть даже за непродолжительный отрезок времени.

Среди преимуществ стоит отметить и низкое потребление электричества. Светодиоды могут уступить лишь натриевой лампе. Однако они в 9 раз экономичнее ламп накаливания. Срок их эксплуатации может достигать даже 10 лет. Гарантия предоставляется на срок примерно 4 года. Если выбрать такие осветительные приборы, можно надолго забыть об их замене. Они не накапливают вредных веществ. Хотя их использование в теплице довольно широко распространено. Рынок сегодня переполнен такими светильниками: их можно прикрепить как на стену, так и на потолок.

Лампа дневного света для выращивания растений

Чтобы увеличить интенсивность излучения, лампы объединяют в одну конструкцию. Среди минусов можно отметить высокую цену, если сравнивать с люминесцентными лампами. Разница очень большая. Однако диоды могут себя окупить после пары лет эксплуатации. С их помощью вы можете значительно сэкономить электроэнергию. После завершения гарантийного периода можно наблюдать понижение свечения. Если площадь теплицы большая, то потребуется установить как можно больше точек освещения.

1. Радиатор для светильника.

Такие приборы требуются в случаях, если нужно отвести тепло. Радиаторы отлично с этим справляются. Светодиоды для растений рекомендуется чередовать по цветам. Так у вас выйдет равномерное освещение.

1. Фитосветодиоды.

Новое изобретение под названием фитосветодиод может прийти на замену обычным аналогам, которые светят лишь в единственном цвете. Новая техника в чипе собрала в себе нужный спектр светодиодов для прорастания растений. Он необходим для различных этапов роста. Конструкция простейшей фитолампы состоит из блока, где установлены и светодиоды, и вентиляторы. Последние можно отрегулировать по высоте.

1. Лампы дневного света.

Долгое время люминесцентные лампы были довольно востребованы в приусадебных участках и в теплицах. Однако такие приборы для растений – не самое верное решение по цветовому спектру. Им на смену пришли новейшие фитосветодиодные лампочки особого назначения.

1. Натриевые лампы.

Такие приборы отличаются очень насыщенным светом и их лучше не устанавливать в помещении. Рекомендуется применять их в большой теплице, в саду и оранжерее, где нужно тщательное освещение растений. Недостатком этих ламп считается их небольшая производительность.

Абсолютно все о фитолампах: как выбрать и использовать. Топ-10 моделей фитоламп

Я собирала по крупицам информацию о фитолампах 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

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

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 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.

Правильное освещение декоративных растений в интерьере

Растения – неотъемлемый элемент экосреды. А мода на все «экологичное» давно стала нашим ответом на повсеместную урбанизацию. Вот почему интерьерное озеленение становится все более популярным направлением дизайна и продолжает активно развиваться. В современных интерьерах встречаются уже не просто цветочные кашпо, но и фитостены, фитокартины, гринборды, подвесные модули и даже целые инсталляции из растений. В обращении подобные конструкции столь же сложны, сколь и в проектировании, ведь растениям требуются особые условия содержания: температура, влажность, питание и… освещенность!

Вопросы качественного, профессионального освещения – это именно то, с чем к нам все чаще и чаще приходят не только клиенты, занимающиеся озеленением своих территорий, но и настоящие гуру фитодизайна. Каждый их них сталкивается с идентичной проблемой – недостаточный уровень освещенности, приводящий, в конечном итоге, к ухудшению внешнего вида,деформациям композиции, болезням, увяданию и гибели растений, и, как следствие,к серьезным затратам на их восстановление.

Как известно, наиболее оптимальным источником освещения является естественный свет. Однако такой вариант подходит только для объектов,размещение которых возможно вблизи окон. Но что делать, когда речь заходит о больших площадях – торговых- и бизнес-центрах, офисах « openspace » и выставочных залах? Решить проблему поможет правильное использование искусственного освещения.

Недостаточное освещение, приводит к ухудшению внешнего вида растений, деформациям, болезням, увяданию и гибели. На фото пример деформации растительной композиции — признак нехватки света.

На протяжении долгого времени искусственное освещение растений осуществлялось при помощи галогенных, газоразрядных и даже люминесцентных ламп. Основным недостатком таких источников освещения является сильное тепловое излучение, негативно влияющее на растения. Перегрев ведет к нарушению процессов фотосинтеза, снижению продуктивности поглощения СО₂, возникновению тепловых ожогов и чрезмерному испарению влаги.

С развитием LED технологий на рынке светотехнического оборудования появились и стремительно набрали популярность так называемые полноспектральные фитосветильники. Предназначенные для замены газоразрядных ламп, они использовались преимущество в теплицах и не подходили для общественных площадок. Несмотря на то, что подобные светильники акцентируют внимание на диапазоны спектра, влияющие на развитие всех стадий растения, способных повысить урожайность (развитие корневой системы, цветение, плодоношение, набор зеленой массы и т.д.), в процессе их внедрения выявили ряд существенных недостатков. Одним из самых значимых стало преобладание в спектре красной доминанты, что окрашивало излучаемый свет в ярко-розовый. Подобное «марганцовочное» освещение не является оптимальным ни для растений, ни для агрономов, затрудняет работу людей, вызывая головные боли и быструю утомляемость и сводит практически на нет адекватную визуальную инспекцию растений. Стоит ли говорить, что подобное решение абсолютно не пригодно для общественных мест?

Тем не менее, подобные приборы стали применять и в общественных пространствах, что постоянно вызывает массу вопросов к внешнему виду композиций из растений и инсталляций, выглядящих неестественно в розовом свете. Наряду с распространением «марганцовки» до сих пор применяются светильники с традиционными источниками света (галогенные, металлогалогенные и люминесцентные), светодиодные же светильники полного спектра пока не получили широкого распространения. Столь разные подходы к освещению декоративных растений и низкая популярность светодиодных источников света полного спектра сподвигли нас провести исследование.

В общественных пространствах свет должен создавать комфортную среду для зрения человека. Тем не менее, для досветки растений иногда применяют светильники для теплиц.

Известно, что живая клетка растения поглощает свет во всем диапазоне 380–720 нм и в последнее время среди специалистов по биофотонике распространяется мнение, что для растений важен полный спектр, такой, как у естественного солнечного света, а для влияния на те или иные процессы вегетации и роста нужно не обрезать спектр, оставяя «нужный», а делать более явно выраженным его отдельные, необходимые фрагменты.

Мы решили разобраться в ситуации и определить, могут ли ИС полного спектра (белый свет), обеспечивающие комфортную среду для человека и отвечающие требованиям по освещению общественных пространств, удовлетворить потребности декоративных растений.

Чтобы сравнить влияние разных источников света на декоративные растения мы обратились в исследовательский центр, профессионально занимающийся изучением влияния света на растения. В результате эксперимента были получены результаты определяющие, что светодиодные модули полного спектра могут применяться для освещения растений.

Наилучшие же результаты были получены при использовании LED модуля белого спектра, но с усиленным фиолетовым диапазоном. Таким образом была экспериментально подтверждена возможность выполнения требований по освещению общественных пространств и одновременное обеспечение необходимого освещения декоративных растений светодиодными источниками света полного спектра.

Эта возможность решает не только задачи по освещению растений, но позволяет создавать комфортную световую среду, по своему качеству максимально приближенную к естественному дневному освещению. Применение в искусственном освещении качественных источников света необходимая мера для обеспечения естественного восприятия цветов.

ПОДРОБНЕЕ ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Прорабатывая детали эксперимента, мы определили целью дать максимально объективную, количественную и качественную оценку влияния на растения разных спектров облучения, путем проведения многофакторного натурного опыта, с учетом замеров биометрических показателей растений разных видов, наиболее часто используемых при озеленении общественных пространств. Измерение показателей производилось в течение трех недель. Объектами исследований стали декоративные растения: Эпипремнум, Маранта, Филодендрон и Нефролепис.

Проведение натурного опыта производилось в концепции фитостены. Такой формат позволил высадить растения наиболее оптимальным образом с учетом световых предпочтений каждого вида. Таким образом, экспериментальные образцы были разделены на пять опытных участков с едиными климатическими условиями, питанием и поливом.

Экспериментальная фитостена была сконструирована на базе профессиональной системы для вертикального озеленения, что позволило обеспечить централизованную и автоматизированную подачу полива и питания.

Испытуемые растительные образцы были приобретены в том возрасте и состоянии, которые соответствуютнормам при выполнении работ по озеленению. Тем самым было реализован еще один немаловажный этап эксперимента – создание единых условий транспортировки и посадки, что также оказывает значительное влияние на развитие растений.

Для каждого опытного участка были смонтированы светильники с источниками света разного спектра. В качестве осветительных приборов мы задействовали прожекторы собственногопроизводства — TUNIC LED spot FITO. Для удобства их монтажа, настройки и обслуживания была использована трековая система с автоматизированной системой включения и выключения света.

Трековые системы позволяют установить светильники в нужных местах и при необходимости легко менять их местоположение. Такие системы незаменимы при высоких потолках, т.к. установка прожекторов возможна на любой высоте.

Выбирая спектры излучения источников света, мы руководствовались предпочтениями растений, выявленными специалистами по фотобиологии:

Наиболее важная часть спектра для растений – оранжевая (595–620 нм) и красная (600–720 нм). Эти волны обеспечивают процесс фотосинтеза, влияют на скорость развития растения: корневой системы, цветение и плодоношение.

Также, но в меньшей степени, участие в фотосинтезе принимают пики в области синего и фиолетового (380–490 нм). В их функции входит стимулирование образования белков и регулирование скорости роста растения. Синяя область спектра отвечает за вегетацию: развитие листьев и рост растения. Фиолетовые лучи, имеющие длинную волну (≤450 нм), не позволяют растению чрезмерно «вытягиваться» и отвечают за синтез ряда витаминов. Согласноисследованиям, зеленая часть спектра также влияет на жизнеобеспечивающиепроцессы растений.

В процессе проработки источников света были отобраны пять вариантов спектров:

• №1 – Металлогалогенная лампа (МГЛ), для которой характерно наличие ультрафиолетового и инфракрасного излучения;
• №2 – Светодиодный (LED) модуль полного спектра (УФ и ИК излучение отсутствует);
• №3 – Светодиодного (LED) модуль с более выраженным фиолетовым диапазоном спектра. (УФ и ИК излучение отсутствует);
• №4 – Светодиодный (LED) модуль с более выраженным синим и красным спектром. (УФ и ИК излучение отсутствует);
• №5 – Светодиодный (LED) модуль, с более выраженным синим диапазоном спектра и менее выраженным красным. (УФ и ИК излучение отсутствует);

На первом этапе, после высадки растений было проведено измерение показателей спектра на всех опытных участках. Черной линией на графиках обозначена диаграмма спектров участвующих в фотосинтезе растений – средний спектр действий, определенный для большего числа растений (Иследования К. Дж. МакКри 1972 г.)

№1 Металлогалогенная лампа (МГЛ). Характерно наличие ультрафиолетового, инфракрасного и теплового излучения. Тепловое излучение направлено в сторону направления светового излучения.

№2 Светодиодный модуль (LED) полного спектра. УФ и ИК излучение отсутствует. Тепловое излучение направлено в сторону противоположную от направления светового излучения.

№3 Светодиодный модуль (LED) с выраженным фиолетовым диапазоном спектра. УФ и ИК излучение отсутствует. Тепловое излучение направлено в сторону противоположную от направления светового излучения.

№4 Светодиодный модуль (LED) с выраженным синим и менее выраженным зеленым спектром. УФ и ИК излучение отсутствует. Тепловое излучение направлено в сторону противоположную от направления светового излучения.

№5 Светодиодный модуль (LED), с выраженным синим диапазоном спектра. УФ и ИК излучение отсутствует. Тепловое излучение направлено в сторону противоположную от направления светового излучения.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения данного эксперимента были выбраны методы исследования биометрических показателей состояния растений, отражающих как визуальную оценку, так и их физиологическое состояние.

Проведены измерения следующих показателей:

• №1 – Определение площади листовой поверхности;
• №2 – Определение длины междоузлий;
• №3 – Измерение общей площади растения;
• №4 – Визуальная оценка накопления биомассы у растений.

Для проведения эксперимента были выбраны методы исследования биометрических показателей состояния растений: измерения и визуальная оценка.

Результаты показали, что научастке, освещенном металлогалогенной лампой (№1), были отмечены самые вытянутые растения (длинные междоузлия), это говорит о том, что растения стремятся ксвету, под МГЛ растениям его не хватило.

На участке, освещенном светодиодным модулем № 2, филодендрон продемонстрировал плохое развитие, а нефролепис показал самое низкое значение по площади листа.

Наилучшие показатели продемонстрировал светодиодный модуль № 3, отличающийся улучшенным фиолетовым диапазоном спектра. В свете этого LED модуля растения развивались уверенно, не вытягивались, листья распределилась равномерно.Площадь листьев получилась достаточно высокая при компактном формирование растений.

Средняя площадь растений с участка, освещенного светодиодным модулем № 4больше, чем на участке со светодиодным модулем № 3, но расположение листьев стало неоднородное, редкое.

Результаты с участка №5 оказались неплохими, но по площади листовой поверхности эпипремнума и по накоплению биомассы филодендрона этот участок проигрывает участку, освещенному светодиодным модулем №3.

На участке, освещенном металлогалогенной лампой (№1), были отмечены самые вытянутые растения.

На участке, освещенном светодиодным модулем № 2, растения показали плохое развитие и низкие показатели по площади листа.

Под светодиодным модулем № 3 растения не вытягивались, листья распределилась равномерно. Площадь листьев получилась большая при компактном формировании растений.

Средняя площадь растений с участка №4 больше, чем на участке со светодиодным модулем № 3, но расположение листьев оказалось неоднородное, редкое.

На участке №5 оказались неплохими, но по площади листовой поверхности эпипремнума этот участок проигрывает участку, освещенному светодиодным модулем №3.

После эксперимента мы перевезли все растения и установили в нашем шоу-руме, освещение поставили специальное и теперь растения украшают наш офис.

Решение задачи по освещению фитостены, цветочной композиции или растений устанавливаемых на пол начинается с разработки проекта освещенности, который мы реализуем в специальной программе.

Мы предлагаем решения для освещения фитостен и фитокомпозиций с применением специальных светодиодов. На данныймомент возможна установка светодиодных модулей в светильники ANI LED spot FITO, FLIPPER LED FITO, TUNIC LED spot II, MODES LED FITO и RIMO LED FITO.

Также, возможна реализация осветительной установки с системой управления включения и выключения света и доработка светильников для установки в ограниченных условиях или дополнение функциональности. К примеру, при невозможности установки трека и высоком потолке прожекторы могут быть реализованы наспециальных штоках, что позволит установить их в нужном месте и на нужнойвысоте или оснащение светильника индивидуальным управлением (диммирование), что дает возможность настроить интенсивность светового потока.

Обновление: Мы реализовали систему подсветки растений для офиса компании Пепеляев Групп. Трековые прожекторы ANI LED Spot оборудованы фитомодулями FITO.

Мы на выгодных условиях сотрудничаем с архитекторами и дизайнерами, сетевыми магазинами, строительными и девелоперскими компаниями, проектными организациями и дилерами. Свяжитесь с нами, и мы обсудим детали сотрудничества на особых условиях

Спасибо, мы получили Ваше
обращение и перезвоним в
ближайшее время!

В рабочий день среднее время
ожидания не превышает 15 минут

Отправка заявки завершилась неудачей, пожалуйста, повторите попытку позднее