Для выращивания растений при искусственном освещении используются, в основном, электрические источники света, разработанные специально для стимуляции роста растений за счет излучения волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза. Источники фитоактивного освещения используются при полном отсутствии естественного света или при его недостатке. Например, зимой, когда продолжительности светового дня недостаточно для роста растений, искусственное освещение позволяет увеличить продолжительность их светового облучения.

Впервые применил в 1868 году керосиновые лампы для выращивания растений русский ботаник Андрей Фаминцын [1] .

Искусственный свет должен обеспечивать тот спектр электромагнитного излучения, который растения в природе получают от солнца, или хотя бы такой спектр, который удовлетворял бы потребности выращиваемых растений. Уличные условия имитируются не только путём подбора цветовой температуры света и его спектральных характеристик, но и с помощью изменения интенсивности свечения ламп. В зависимости от вида выращиваемого растения, его стадии развития (прорастание, рост, цветение или созревание плодов), а также текущего фотопериода требуется особый спектр, световая отдача и цветовая температура источника света.

Содержание

Применение [ править | править код ]

Источники искусственного света применяются в садоводстве, при озеленении помещений, при выращивании посевного материала, в производстве пищи (включая гидропонику и выращивание водорослей). Несмотря на то, что большинство источников фитоактивного света разработаны для применения в промышленных масштабах, возможно их применение и в бытовых условиях.

Согласно закону обратных квадратов, интенсивность светового излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света. Если, например, расстояние до лампы увеличить в два раза, то интенсивность света, достигающего объект, уменьшится в четыре раза. Этот закон служит серьезным препятствием для садоводов, поэтому много усилий направлено на улучшение утилизации света. Фермеры используют всевозможные рефлекторы, позволяющие сконцентрировать свет на небольшой площади, стараются высаживать саженцы как можно ближе друг к другу, делают все для того, чтобы свет попадал как можно больше на растения, а не рассеивался в пространстве.

В качестве источников света можно использовать лампы накаливания, люминесцентные лампы (ЛЛ), газоразрядные лампы (ГР), индукционные лампы, а также светодиоды. В настоящее время профессионалами, в основном, используются газоразрядные и люминесцентные лампы. В помещениях теплиц обычно устанавливают натриевые лампы высокого давления (НЛВД) или металлогалогенные (МГ) лампы, последние, правда, все чаще стали заменять на люминесцентные в виду их большей эффективности и экономичности.

Металлогалогенные лампы иногда используют в первой (вегетативной) фазе роста растений, поскольку такие лампы излучают достаточное количество синего света, а синий свет способствует росту зелёной массы на первых стадиях развития растений; в то же время МГ-лампы имеют пик излучения в районе жёлтого цвета.

Натриевые лампы высокого давления используются во второй (репродуктивной) фазе роста, поскольку их излучение имеет красноватый оттенок. Красный спектр способствует цветению и образованию плодов. Если натриевые лампы использовать в стадии вегетативного роста, растения развиваются и растут быстрее, но при этом расстояния между междоузлиями у них больше и, в целом, растения оказываются выше.

Иногда в обоих периодах применяются МГ-лампы с добавлением красного спектра или НЛВД-лампы с добавлением синего спектра.

Источники фитосвета [ править | править код ]

Применяются лампы разных типов, включая металлогалогенные, люминесцентные, накаливания, натриевые высокого давления и светодиодные.

Светодиоды [ править | править код ]

Последние разработки в светодиодной отрасли позволили производить недорогие, яркие, с большим сроком службы источники фитосвета. Большим преимуществом светодиодных источников является возможность получения излучения исключительно в фитоактивной части спектра. Привлекательность светодиодов для выращивания растений в помещениях обусловлена многими факторами. Среди них: низкая электрическая мощность, отсутствие балласта, низкое тепловыделение, что позволяет устанавливать светодиоды вплотную к растениям без риска повредить их. Также необходимо отметить, что использование светодиодов снижает испарение, приводя к удлинению периодов между поливами [2] .

Существует несколько активных участков спектра: для хлорофилла и каротиноидов. Поэтому в светодиодном светильнике могут сочетаться несколько цветов, перекрывающих эти фитоактивные участки.

Рекомендации по оптимальному сочетанию светодиодов сильно разнятся. Например, в одном из источников, для максимизации роста и здоровья растений рекомендуется следующая пропорция «12 красных светодиодов с длиной волны 660 нм плюс 6 оранжевых светодиодов с длиной волны 612 нм и один синий светодиод с длиной волны 470 нм» [3] .

Также имеются публикации, в которых на период вегетативного роста рекомендуется отдавать приоритет светодиодам синего цвета (с длиной волны в районе середины спектра 400—500 нм). Для роста плодов и цветов рекомендуется увеличить долю светодиодов глубоко красного оттенка (с длиной волны от 630 до 670 нм). Следует отметить, что точность при выборе длины волны красных светодиодов более важна, нежели при выборе светодиодов синего спектра. Исследования показали полезность дополнительной подсветки растений светодиодами инфракрасного и ультрафиолетового спектра. При смешении красного и синего света получается свет пурпурного (розового) оттенка. Зелёный свет при искусственном освещении растений может применяться в эстетических целях для нейтрализации неприятного для глаз пурпурного свечения фитосветодиодов или для облегчения визуального контроля зеленых побегов и состояния почвы, поскольку глаз человека лучше всего различает детали именно в зелёной части спектра. Фотосинтетическая эффективность зелёного света крайне низка ввиду высокой степени отражения лучей данного спектра хлорофиллом.

Вышесказанное про отдельные светодиоды разных цветов не имеет отношения к современным фитодиодам, в которых уже применены все необходимые люминофоры и их спектр имеет два максимума в зоне работы фотосинтеза.

Мощность светодиодов, получаемых по старой технологии, составляла сотые доли ватта, что не позволяло эффективно заменять ими ГР-лампы. Современные усовершенствованные светодиоды и светодиодные матрицы обладают мощностью, исчисляемой десятками и даже сотнями ватт, что делает их достойной альтернативой ГР-лампам.

Мощность и эффективность фитосветодиодов продолжает расти. Наиболее важными параметрами при выборе светодиодов являются энергетическая эффективность и спектральный состав излучения.

Световая эффективность [ править | править код ]

В следующей таблице приведена световая эффективность различных источников света

Категория тип Световая отдача (лм/Вт) КПД [4]
На основе горения Свеча 0,3 [5] 0,04 %
газовая горелка 2 [6] 0,3 %
Лампа накаливания 5 Вт лампа накаливания (120 В) 5 0.7 %
40 Вт лампа накаливания (120 В) 12.6 [7] 1.9 %
100 Вт лампа накаливания (120 В) 16.8 [8] 2.5 %
100 Вт лампа накаливания (220 В) 13.8 [9] 2.0 %
100 Вт галогенная лампа (220 В) 16.7 [10] 2.4 %
2.6 Вт галогенная лампа (5.2 В) 19.2 [11] 2.8 %
Кварцевая галогенная лампа (12-24 В) 24 3.5 %
Высокотемпературная лампа 35 [12] 5.1 %
Люминесцентная лампа 5-24 Вт компактная флюоресцентная 45-60 [13] 6.6-8.8 %
T12 линейная, с магнитным балластом 60 [14] 9 %
T8 линейная, с электронным балластом 80-100 [14] 12-15 %
T5 линейная 70-100 [15] 10-15 %
Светодиод Белый светодиод 97 — 210
Дуговая лампа Ксеноновые газоразрядные лампы 30-50 [16] [17] 4.4-7.3 %
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы 50-55 [16] 7.3-8.0 %
Газоразрядная лампа Натриевая лампа высокого давления 150 [18] 22 %
Натриевая лампа низкого давления 183 [18] — 200 [19] 27-29 %
Лампа на галогенидах металлов 65-115 [20] 9.5-17 %
1400 Вт Серная лампа 100 15 %
Теоретический предел 683.002 100 %

Требования к свету у растений [ править | править код ]

У каждого растения особые требования к освещению для правильного развития. Источники искусственного света должны имитировать условия освещения, к которым приспособлено растение. Чем больше растение, тем большее количество света ему требуется. При недостатке света растение перестает расти, независимо от прочих условий.

Например, овощные культуры растут лучше всего при естественном дневном свете, поэтому для выращивания при искусственном освещении им требуется постоянный интенсивный источник света, такой, как белый светодиод. Лиственные растения (например, филодендрон) растут в условиях постоянного затенения, для нормального роста им не требуется много света, поэтому будет достаточно обычных ламп накаливания.

Растениям необходимо чередование темных и светлых («фото»-) периодов. По этой причине освещение должно периодически включаться и выключаться. Оптимальное соотношение светлых и темных периодов зависит от вида и сорта растения. Так некоторые виды предпочитают длинные дни и короткие ночи, а другие наоборот.

Однако освещённость является световой величиной, то есть характеризует свет в соответствии с его способностью вызывать зрительные ощущения у человека и соответствующим образом зависит от спектрального состава света. Поэтому освещённость плохо подходит для использования при определении эффективности систем освещения в садоводстве. Вместо этого используются другие величины, такие как облучённость (энергетическая освещённость), выражаемая в Вт/м 2 , или фотосинтетически активная радиация (ФАР). Альтернативная величина измерения выражается в микромоль- фотонах в секунду (μmol/s) на единицу площади.

Искусственное освещение растений из космоса [ править | править код ]

В 1970-х годах известный американский специалист по ракетной технике Краффт Эрике [en] предложил освещать посевы из космоса отражённым солнечным светом при помощи специального спутника с огромной отражающей поверхностью (200—2550 квадратных миль в зависимости от орбиты), названного автором Солеттой, с яркостью 0,2—0,5 солнечной. Планировали развернуть этот отражатель в 1995—2005 гг. с затратами порядка 30—60 млрд долларов. Предполагалось, что это увеличит мировое производство сельскохозяйственных растений на 3—5 процентов и окупится менее чем за 20 лет [21] , однако проект не был осуществлён.

Для домашних растений, особенно в зимнее время, важным является достаточное освещение , без которого они быстро чахнут и даже гибнут. А огородники должны освещать рассаду, чтобы она хорошо развивалась, была крепкой и не подверглась распространению какого-либо заболевания.

Простые лампы для дополнительного освещения растений не подходят. Как выбрать лампы для растений, какие бывают и, какие подходят для тех или иных растений, будет рассказано далее.

Какие лампы бывают?

Лампы для выращивания растений в домашних условиях различны, отличающиеся механизмом и прочими параметрами. Какие лучше выбрать для имеющихся растений или рассады, видно по их характеристикам:

1. Лампы накаливания. Проще было бы закупить обычные лампы и держать их включенными постоянно. Но, оказывается, растениям требуются лучи определенного спектра – красного и синего, а лампочка накаливания данный спектр обеспечить не может.

2. Люминесцентные лампы для растений. Если сравнить с обычной, то у данного вида светильников достоинств намного больше. Они нагреваются несильно, имеют большую светоотдачу и потребляют меньше энергии.

Чтобы правильно выбрать люминесцентную лампу, необходимо проверить ее маркировку. Она должна иметь знаки ЛД или ЛДЦ, что означает присутствие в ней синего спектра, необходимого для процесса фотосинтеза.

3. Светодиодные лампы для растений разработаны с целью создания искусственного освещения, отвечающего всем требованиям. В одном светильнике устанавливаются несколько светодиодов разного спектра, отвечающих всем потребностям растений.

Мощные светодиодные фитолампы массово еще не производятся и есть сложности в приобретении, но сделать светильник самому не представляет сложности.

4. Ультрафиолетовая лампа для растений вредна, если она не излучает красный, синий или фиолетовый цвет в малых дозах. Известные бактерицидные лампы, излучающие дальний ультрафиолет, непригодны для подсветки растений.

Также не рекомендуются к использованию электросистемы для загара. Приборы излучения черного цвета применяют для облучения петрушки и укропа для улучшения их вкуса.

5. Энергосберегающие . Они различаются по типу свечения: холодный (нужен для ускорения роста рассады), теплый (при цветении), дневной спектр.

Именно дневной спектр используется при освещении растений. Они потребляют минимум электроэнергии и служат продолжительное время.

6. Газоразрядные светильники. Из них применяются только натриевые и требуются они на сроках активной вегетации растения.

Свет их помогает формировать цветки и плоды растений. Для рассады их лучше не применять, хотя это и разрешается – они ускоряют рост растений, но делают их раскидистыми.

Светильники имеют большую светоотдачу и продолжительный срок службы. Чаще всего натриевые светильники используют в теплицах.

Большим спросом у садоводов пользуются различные фитосветильники для растений.

Данных ламп в продаже много, выбор которых зависит от разных производителей и мощностей. Достоинствами фитоламп являются:

Для нормального развития растениям нужен свет, точнее, остаточное его количество. При недостатке света растения вытягиваются и дают тонкие слабые побеги, теряют пеструю окраску листьев, плохо цветут. Особенно заметным становится недостаток света в короткие пасмурные дни поздней осени и зимы. Значит, пришла пора включать подсветку.

Растениям, расположенным на подоконнике или вблизи окна, лампы включают на 4–6 часов. При местонахождении растений вдали от окна, в помещении с очень слабым естественным освещением лампы горят полный световой день. Для короткодневных растений это 10–12, для остальных – около 16 часов в сутки.

Использование искусственного освещения позволяет получить гораздо более декоративные растения и регулировать сроки цветения. Осветительную установку можно собрать самостоятельно, но лучше приобрести готовую модель, которая хорошо впишется в интерьер помещения. Вместе со светильником неплохо было бы прикупить и реле времени. Пусть свет включается и выключается автоматически; если вы будете включать его по настроению, выраженного эффекта не будет. Вы только навредите растению, сбив его биоритмы.

Если вы используете лампы как дополнительное освещение на протяжении 3–5 месяцев, преимущественно зимних, то вполне достаточно подвесить над растениями люминесцентные лампы белого света ЛБ мощностью 30 или 40 Вт. Для растений наиболее полезными являются сине-фиолетовые и оранжево-красные лучи. Лучи красной части спектра в условиях оптимальной длины светового дня ускоряют развитие растений, а сине-фиолетовые способствуют их росту. Избыток красного света, наоборот, замедляет рост растений, стебли вытягиваются и становятся более тонкими, а при его недостатке растение останавливается в развитии.

Ультратонкий фитосветильник для окна

Люминесцентные лампы равномерно освещают поверхность, нагреваются всего до 40–45 °С и их можно размещать близко к растениям. Их главным недостатком является качество излучаемого света. Практически все распространенные люминесцентные лампы имеют резкий спад спектральной характеристики в красной части спектра. Кроме того, их световой поток сильно рассеивается, поэтому необходимо установить отражатели.

Учитывая, что люминесцентные лампы эффективны при температуре не ниже 20 °С, их не стоит использовать в холодной оранжерее или оконном проеме. Лампы белого света ЛБ можно применять в любом количестве. Лампы же дневного света ЛД имеют в своем спектре слишком много синей составляющей, поэтому их можно использовать только в комбинации с другими осветительными приборами, например с лампами накаливания.

Бытует мнение, что лампами накаливания не стоит дополнительно освещать растения. Конечно, у них есть свои недостатки, они сильно нагреваются, их нельзя располагать близко к растениям, в их излучении отсутствует сине-фиолетовая часть спектра. Но лампы накаливания отлично дополняют люминесцентные лампы красной частью спектра. К тому же они продаются в большом ассортименте и стоят дешево. Из импортных люминесцентных ламп общего назначения наиболее подходящими для цветоводства являются лампы с маркировкой цветности от 830 до 965. Особо стоит отметить лампы Philips Reflex Super/80 NG, которые имеют внутренний отражатель, повышающий светоотдачу.

Конечно, лучше всего приобретать специализированные фитолампы. Как правило, они имеют насыщенное розовое свечение. Хорошим вариантом будет Osram Fluora/77. Лампы подороже – Gro-Lux, Philips, Silvania – обеспечивают более быстрый рост растений. А вот от ламп для аквариумных растений лучше воздержаться. Их спектр имеет смещенный максимум в красной области и сильную синюю составляющую, чтобы компенсировать проникновение сквозь толщу воды. Можно приобрести отечественные фитолампы ЛФ или ЛЕЦ (лампа естественного цвета).

Следует помнить, что, добиваясь качественного освещения, не стоит использовать лампы до тех пор, пока они перегорят. Их светоотдача со временем падает, поэтому любые лампы заменяют как минимум раз в год. Лучше приобретать более дешевые лампы и чаще их менять, чем несколько лет эксплуатировать дорогую фитолампу.

Расстояние от ламп до макушек растений зависит от условий содержания и качества ламп. Во флорариуме оно составляет 15–50 см. Здесь уместна будет комбинация из ламп Osram Fluora/77 и ламп ЛБ в соотношении 2:1. Если вы комбинируете Osram Fluora/77 и Philips Reflex Super/80 NG, то соотношение может быть 3:1. Такое сочетание улучшает декоративный вид цветочной композиции.

В слишком жаркой комнате специализированные лампы можно разместить на расстоянии 5–10 см от растения. Если вы пользуетесь лампами накаливания, просто измерьте температуру возле листьев и вычислите нужное расстояние эмпирическим путем. Не забудьте, что сухой теплый поток воздуха вреден для большинства растений, а поэтому поставьте на его пути плошку с водой.

Если вы хотите достичь достаточной освещенности, расположите над растениями параллельно полу люминесцентные лампы, например, в комбинации ЗЛБ:1ЛД:4 лампы накаливания. Лампы накаливания подвешивают над люминесцентными, чтобы уменьшить нагрев воздуха возле растений. Таким образом достигается высокая освещенность с хорошим спектром. Лампы накаливания дают красную часть спектра, ЛБ – зеленую, а ЛД – синюю.

Советуем располагать лампы сверху над всей площадью, занятой растениями, но так, чтобы они не загораживали растения от естественного света и не мешали уходу за ними, в случае вертикального озеленения используют боковое освещение, при котором желательно разместить лампы с двух сторон, так как растения вытягиваются в сторону источника света.

Чьи лампы лучше

А кто производит фитолампы для комнатных растений? Светодиодные лампочки производит германская компания «Paulmann», выходец из Бельгии «Secret Jardin», из Голландии будет «Hesi», есть лампочки для рассады марок «Sylvania», «Philips», «GROW SPOT», «LED», «OSRAM FLUORA», известны «Optima», «Uniel», все они китайского производства, из производителей РФ можно отметить «ЭКОЛАЙТ», «Юг-Сервис» (их лампы «Фито-М», «Фитосвет») и «Фокус».

Где их найти

Приобретайте лишь особые лампы для досвечивания цветов и рассады; и только тот тип спектра сияния у лампы, который необходим растению, по тем знакам, какие были обрисованы выше в предоставленной статье. А где купить фитолампы? Можно и нужно вначале обойти местные магазины семян и цветов, потом магазины ламп и люстр и если же и там этого нет, то тогда заказать через веб-магазины которые имеют консультантов.

Все нынешние фитолампы существенно упрощают взращивание рассады и комнатных овощей и «ручаются», что они получат ту часть диапазона, и ту интенсивность светового потока и длительность освещения, какие нужны рассаде.

Обеспечив цветы, овощи, рассаду всем нужным для взросления и цветения, можно получить не только удовольствие от этого, но и отменный урожай.

Фитолампы» или «фито-люминесцентные» лампы

В продаже можно встретить:

  • «Fluora», производятся немецкой фирмой «Osram» и потребляют 18 Вт в час(для досвечивания рассады на подоконнике на каждый его метр длины надо пара ламп);
  • «ЛФУ-30», производства РФ, мощностью до35Вт ( одна лампочка осветит площадь стола габаритом 0,45×0,66 м.);
  • «зеркальные» производства компании «Enrich» мощностью до 60Вт. (испускают наименее раздражающий, для очей человеческих, свет, недолговременны и интенсивно прогревают листики рассады);
  • «Paulmann» разнообразной мощности до 100Вт (выделяются от прочих фитоламп тем, что они почти не нагревают воздух, не порождают перегрева листков у растений, иметь в своем распоряжении продолжительный срок эксплуатации);
  • «Фитосвет-Д» мощностью до 100Вт (разные номера после «Д» означают разную длину лампы и количество Ватт, что зависят от его длины).

ДЕКОРАТИВНАЯ ПОДСВЕТКА РАСТЕНИЙ

Дополнительное искусственное освещение является не только необходимым условием содержания комнатного растения в осенне-зимний период, но и декоративным приемом, подчеркивающим естественную красоту растения и создающим определенную атмосферу.

Различное расположение источника света по отношению к растению приводит к различным визуальным эффектам:

Свет от лампы или нескольких ламп, расположенных над растением или групповой композицией, называется направленным. Он служит для того, чтобы, с одной стороны, создать впечатление целостности композиции, а с другой стороны, подчеркнуть ее отдельные элементы.

Свет от лампы или нескольких ламп, установленных на уровне пола снизу растения, называется подсвечивающим. Такое размещение источника света подчеркивает отдельные детали и создает тень на стене позади растения.

Свет от лампы, расположенной на уровне пола позади растения, называется контровым. Он акцентирует внимание на силуэте растения и создает экзотическую и таинственную атмосферу. Обычно применяется для освещения крупных солитерных растений.

Для декоративной подсветки комнатных растений лучше использовать лампы с точечным источником света или софиты. Оптимальное расстояние от лампы до растения можно определить опытным путем. Для этого необходимо установить лампу на некотором удалении от растения и включить ее, после чего поднести ладонь к ближайшему от источника света листу Если вы почувствуете тепло, значит, лампа находится слишком близко по отношению к растению.