Daržovių ir vaisių auginimas dirbtinėmis sąlygomis nėra iš esmės nauja technologija. Tačiau intensyvus pasaulio gyventojų skaičiaus augimas pastaraisiais metais lemia maisto vartojimo lygio padidėjimą. Todėl dirbtinių augalų auginimo sistemų produktyvumo ir efektyvumo didinimo klausimai yra aktualūs..
Įvadas
Visos auginimo sistemos našumas kiekybiškai įvertinamas tokiais kriterijais kaip grynoji sausoji medžiaga arba tikslinis lapų / šaknų ekstrakto tūris. Kokybiniam vertinimui galite analizuoti augalų cheminę sudėtį ir morfologiją (stiebo / lapų / vaisiaus formos ir dydžio nuokrypis)..
Daugeliui pasėlių geriausias derlius ir produkto kokybė gali būti pasiekta užtikrinant augalams patogias sąlygas, kai visi pagrindiniai fiziologiniai poreikiai yra kuo artimesni natūraliam lygiui..
Taigi, esant daugumai praktinių problemų, natūraliomis sąlygomis užaugintą augalą galima laikyti standartu, lyginant ir vertinant dirbtinio auginimo rezultatus. Natūralios tam tikro pasėlio sąlygos paprastai atitinka klimatą jo pradiniame regione..
Pagrindai
Atsižvelgiant į augalų auginimo procesą kaip uždarą sistemą, galima išskirti šiuos pagrindinius rezultatą įtakojančius veiksnius (žr. 1 pav.):
- saulės šviesa, pagrindinis energijos šaltinis
- anglies dioksido (CO2) kiekis ore (anglis yra pagrindinis elementas, naudojamas sudarant naujas ląsteles)
- vanduo, daugiausia kaip deguonies šaltinis, kuris yra jo sudedamoji dalis, reikalingas fotosintezės reakcijai
- aplinkos temperatūra.
Optimali fotosintezės temperatūra daugumai augalų vidurinėje juostoje yra apie 20–25 ° C. Pavyzdžiui, saulėgrąžoms padidėjus temperatūrai nuo 9 iki 19 ° C, fotosintezės intensyvumas padidėja 2,5 karto. [1]
Taigi fotosintezės metu dėl šviesos energijos susidaro organinės medžiagos (angliavandeniai) dalyvaujant chlorofilui. Chlorofilas (iš graikų χλωρός, „žalias“ ir φύλλον, „lapas“) yra žalias pigmentas, kuris augaluose žaliai dažo chloroplastus [1].
Taigi šviesos kiekis yra svarbus veiksnys, turintis įtakos augalų augimo intensyvumui. [2]
Be to, evoliucijos metais šis procesas prisitaikė prie dienos / nakties dienos ciklo. Dienos metu, veikiamas šviesos, vanduo dalijamas į deguonį ir vandenilį, o augalas kaupia energiją ir maistines medžiagas. Naktį, tamsoje, veikiamas sukauptos energijos anglies dioksidas susijungia su vandeniliu, susidaro angliavandenių molekulės, t. vyksta tikrasis kultūros augimas.
Taigi dirbtinai auginant augalus, norint gauti geriausią rezultatą, svarbu užtikrinti ne tik didelį apšvietimą, bet ir teisingą šviesos įjungimo ciklą..
Apie spektrus
Šiuolaikinė LED technologija leidžia formuoti sudėtingus augalų apšvietimo spektrus. Apsvarstykite, kaip spektras veikia augimo procesą.
Fig. 2 išsamiai parodyta pagrindinių augalų pigmentų energijos absorbcijos spektrai.
Galima pastebėti, kad be tradiciškai minėtų chlorofilo pigmentų, kurių absorbcijos smailės yra 400–500 nm ir 650–700 nm diapazone, augimo procesus taip pat veikia pagalbiniai pigmentai iš lengvą derlių renkančių fikobiliproteinų šeimos..
Kai kuriuose tyrimuose apibendrinami pagrindinių pigmentų absorbcijos spektrai, kad susidarytų „universalus“ spektras, kurio forma pavaizduota fig. 3.
Fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė (PAR) naudojama šviesos poveikiui augalams įvertinti. Anglų kalbos literatūroje - fotosintetinis fotonų srautas (PPF). PAR / PPF srautas matuojamas kaip fotonų, išsiskiriančių iš šviesos šaltinio, skaičius, kurį augalas gali absorbuoti fotosintezės metu (bangos ilgio diapazonas nuo 400 iki 700 nm).
PPF apskaičiuojamas neatsižvelgiant į augalų nevienodą skirtingos energijos absorbciją skirtingais bangos ilgiais. Todėl, be PPF, kartais naudojama ir YPF reikšmė - „Yield Photon Flux“ - vadinamoji. fotonų srautas, pasisavinamas augalo. Apskaičiuojant YPF, svorio koeficientais naudojama svertinė PAR vertė ir fotosintezės efektyvumo spektras.
Fotosintezės efektyvumo spektras parodytas fig. 4.
Fotonų svertinė kreivė paverčia PPFD į YPF; pagal energiją įvertinta kreivė leidžia tą patį padaryti ir PAA, išreikšta vatais arba džauliais.
Panagrinėkime išsamiau, kaip radiacija veikia augalus skirtingose šio diapazono dalyse..
Ultravioletinė C (280–315 nm)
Augalų apšvitinimas tokiu spinduliavimu turi neigiamų pasekmių, gali sukelti ląstelių mirtį ir lapų / vaisių spalvos pasikeitimą.
B ultravioletiniai spinduliai (315 - 380 nm)
Ši spinduliuotė neturi matomo poveikio augalams..
Ultravioletinė A (380–430 nm)
Perdozuota ultravioletinių spindulių dozė gali būti žalinga lapijai, tačiau žydėjimo ir derėjimo metu vaisiai sugeria mažas radiacijos dozes ir turi įtakos spalvai bei biocheminei sudėčiai (skoniui). Paprastai šiems procesams palaikyti pakanka dozių, kurias augalas gauna veikdamas natūralia šviesa..
Mėlyna šviesa (430–450 nm)
Kaip parodyta aukščiau, šią spektro dalį gerai absorbuoja dauguma pagrindinių augalų pigmentų. Ši spektro dalis gali paveikti augalo morfologiją: krūmo / lapų dydį ir formą, stiebo ilgį. Keli tyrimai rodo geriausią mėlynos spalvos efektyvumą ankstyvoje augalų vystymosi stadijoje (vegetacinėje fazėje).
Mėlyna šviesa skatina stomatų atsivėrimą, baltymų kiekio padidėjimą, chlorofilo sintezę, chloroplastų dalijimąsi ir funkcionavimą bei kamieno augimo slopinimą..
Žalia lemputė (500–550 nm)
Didelę šio diapazono dalį atspindi lapai, tačiau nereikėtų nuvertinti šios spektro dalies vaidmens visiškam augalų vystymuisi. Taigi, pavyzdžiui, žalioji spinduliuotė, atsispindinti nuo viršutinių augalo lapų, geriau įsiskverbia ir prisideda prie tolygesnės lapų raidos, žemesniuose lygiuose, kurie yra didesnių kaimynų šešėlyje (5 pav.) [5].
Be to, kontroliuojant žalios spalvos apšvitos spektrą, galima kontroliuoti daigumo pradžią ir trukmę bei žydėjimo fazes..
Oranžinė šviesa (550–610 nm)
Aukščiau aptartų chlorofilų absorbcijos spektrų požiūriu šis diapazonas turi nereikšmingą atsako lygį. Tačiau sėkminga natrio lempų, kurių spinduliuotė daugiausia yra šiame diapazone, naudojimo patirtis patvirtina, kad iš tikrųjų augalai sugeba vystytis net ir neturėdami optimalios spektrinės apšvietimo sudėties..
Raudona (610–720 nm)
Efektyviausias diapazonas, kalbant apie fotonų, kuriuos augalas absorbuoja procese, skaičių visuose vystymosi etapuose.
Raudona šviesa skatina žydėjimą, pumpurų daigumą, stiebo lapų augimą, lapų kritimą, pumpurų žiemojimą, etiolaciją ir kt..
Toli raudona (720–1000 nm)
Nepaisant nereikšmingo pagrindinių pigmentų absorbcijos spektro atsako, tolimasis raudonasis diapazonas atlieka tam tikrą „signalo“ funkciją - kaip ir žalios spalvos atveju, reguliuojant tolimos raudonos spalvos lygį, galima paveikti žydėjimo ir vaisiaus fazės pradžią ir trukmę..
Infraraudonųjų spindulių (1000 nm ir daugiau)
Visa šio diapazono spinduliuotė paverčiama šiluma, kuri papildomai veikia augalo temperatūrą..
Reikėtų prisiminti, kad natūraliai saulės šviesai daugiau nei 50% energijos išsiskiria infraraudonųjų spindulių diapazone. Jei gamykla dirbtinėmis sąlygomis apšvitinama tik 400–700 nm diapazone, būtina papildomai numatyti energijos rezervą šildymo sistemoje, kad būtų palaikoma patogi temperatūra.
Augalų poreikiai skirtingais augimo etapais
Kaip pažymėta aukščiau, šviesa yra ne tik energijos šaltinis, valdantis fotosintezę. Įvairias spektro dalis augalas suvokia kaip signalus, turinčius įtakos daugeliui augimo ir vystymosi aspektų (daigumas, deetiolis) Augalų vystymosi pokyčiai, susiję su šviesa, yra fotomorfogenezės rezultatas..
6 paveiksle pateiktoje diagramoje parodyti pagrindiniai efektai, kuriuos stimuliuoja skirtingos spalvos per visą augalo gyvavimo ciklą..
Panagrinėkime išsamiau šviesos įtaką įvairiais etapais.
Chlorofilo sintezė
Didžiausias chlorofilo kiekis susidaro mėlynoje šviesoje, mažiau baltoje ir raudonoje, mažiausiai žalios šviesos ir šešėlyje. Esant skirtingai šviesai, chlorofilo A ir B santykis taip pat nėra tas pats. Didžiausias skirtumas yra geltonos ir mėlynos šviesos A ir B santykis. Raudona šviesa skatina aukštą A tipo chlorofilo gamybą.
Šviesą mėgstantiems augalams tinka mėlyna šviesa, šešėlius mėgstantiems - raudona.
Žydėti
Ryšys tarp šviesos periodo trukmės ir tamsos periodo vadinamas fotoperiodu. Bendra dienos trukmė yra 24 valandos, tačiau, atsižvelgiant į skirtingą platumą ir metų laiką, dienos ir nakties ilgis nėra tas pats. Priklausomai nuo skirtingų klimato sąlygų ir augimo vietos, fotoperiodas skirtingiems augalams nėra vienodas. Žydėjimas, lapų kritimas, pumpurų žiemojimas - visa tai yra augalo reakcija į fotoperiodo pasikeitimą..
Paruošti žydėti augalai žydės, kai ateis atitinkamas fotoperiodas. Dienų skaičių iki žydėjimo pradžios lemia augalo amžius. Kuo senesnis augalas, tuo greičiau jis žydės. Augalų lapus veikia fotoperiodas. Lapų jautrumas fotoperiodo pokyčiams yra susijęs su augalo amžiumi. Senų ir jaunų lapų jautrumas nėra tas pats. Augantys lapai yra jautriausi fotoperiodo pokyčiams..
Maistinių medžiagų kaupimąsi ir augalų augimą reguliuoja radiacija raudonojo ir tolimojo raudonojo diapazono spinduliuose. Reprodukciją lemia mėlyna šviesa. Lapuose esantis fitochromas gali priimti raudonos šviesos ir tolimųjų šviesų signalus. Augalas yra pasirengęs žydėti, žydės, jei paskutinė spinduliuotė bus raudona tolimoji šviesa.
Fig. 7 parodyti augalų absorbcijos spektrai chlorofilo sintezės, fotosintezės ir fotomorfogenezės metu..
Šviesos diodai
Šiuolaikiniai didelės galios šviesos diodai, naudojami dirbtiniame augalų apšvietime, suteikia galimybę monochrominę spinduliuotę formuoti praktiškai bet kurioje aukščiau aptartoje spektro dalyje..
Šviesos diodų spektrų pavyzdžiai parodyti fig. 8
Verta atkreipti dėmesį į šviesos diodus, kurių bangos ilgis 450 nm („giliai mėlyna“) ir 660 nm („raudona spalva“), kaip komponentus, sutampančius su chlorofilų absorbcijos smailėmis. Kaip minėta aukščiau, šviesos diodų, kurių emisijos smailė yra kitose spektro dalyse, buvimas leidžia papildomai stimuliuoti kitas absorbcijos spektro dalis. Baltojo fosforo šviesos diodai (pilka kreivė 8 pav.) Savo spektru turi gana platų fosforo išsiskyrimo diapazoną, taip pat mėlyną mėlynos spalvos kristalinės spinduliuotės smailę, kurios fosforas nesugeria.
Skirtingų spalvų šviesos diodų derinys viename šviestuve su nepriklausomo valdymo galimybe leidžia suformuoti praktiškai bet kokį spektrą konkrečiai kultūrai ir jos kūrimo etapui.
Spektrų, naudojamų įvairiuose augalų apšvietimo scenarijuose, pavyzdžiai parodyti Fig. devyni
Atskirai verta atsižvelgti į augalo gaunamą radiacijos spektrą, kai jis tuo pačiu metu veikiamas natūralios spinduliuotės ir papildomo LED apšvietimo sistemos spinduliuotę..
Tarkime. kad apšvietimo įtaisas naudoja mėlynus ir raudonus šviesos diodus maždaug santykiu 1: 2 (pagal energijos lygį), kad stimuluotų chlorofilus vegetatyvinio augimo stadijoje.
Tokio spektro pavyzdys parodytas fig. dešimt
Iš tikrųjų augalų lapus taip pat paveiks saulės spindulių spektras, o bendras spinduliuotės spektras atrodys taip (11 pav.).
Galima pastebėti, kad šiuo atveju augalų vienspalvis papildomas apšvietimas kartu su plačiajuosčiu natūraliu spinduliavimu suteikia spektrą, kuris stimuliuoja visas pagrindines augalų absorbcijos zonas. Gautas spektras yra artimas visų aukščiau aptartų visų pagrindinių augalų pigmentų absorbcijos spektrui..
Išvada
Apibendrinant šios peržiūros rezultatus galima pastebėti:
Šviesos spektrinė sudėtis yra svarbus veiksnys produktyviam kultūrų auginimui dirbtinėmis sąlygomis, tačiau tai nėra pagrindinis faktorius. Optimizuojant spektrą galima pasiekti derliaus padidėjimą, jei augalas turi pakankamą pagrindinių poreikių lygį (temperatūra, vanduo, CO2, ventiliacija). Šviesos kiekis taip pat yra prioritetinis parametras, palyginti su jo spektrine kompozicija..
Šiuolaikiniai šviesos diodai leidžia efektyviai suformuoti radiaciją augalų absorbcijos spektro diapazone. Be to, galima naudoti vadinamąjį. vienspalviai šviesos diodai su skirtingomis spalvomis (spinduliavimo bangos ilgis) ir tradiciniai balti „fosforo“ šviesos diodai, užtikrinantys vienodą plačiajuosčio spinduliuotės spinduliuotę.
Skirtingų spalvų šviesos diodų buvimas šviestuve ir nepriklausomo jų valdymo technologija leidžia ištirti spektro įtaką vieno pasėlio auginimo efektyvumui konkrečiomis sąlygomis ir sukurti optimalų spalvų balansą, siekiant geresnio derliaus..
Bibliografija
Augalų fiziologija. N.I. Jakuškinas. Leidėjas: „Vlados“. Metai: 2004
Chlorofilo susidarymo augaluose tyrimai. Monteverde N.A., Lyubimenko V.N. Imperatoriškosios mokslų akademijos darbai. VII serija. - SPB., 1913. - T. VII, Nr. 17. - P. 1007-1028.
Efektyvių LED fito lempų kūrimas. Sakenas Jusupovas, Michailas Červinskis, Jekaterina Iljina, Vladimiras Smoljankis. Puslaidininkinis apšvietimas N6'2013
Žaliosios šviesos indėlis į augalų augimą ir vystymąsi. Wang, Y. & Folta, K. M. Am. J. Bot. 100, 70–78 (2013).
Šviesos spektrai augalų augimui
| Spektro pasirinkimas |
Pagrindiniai ir efektyviausi augalų šviesos diodai yra mėlyni ir raudoni, kurių bangos ilgiai yra 660 nm ir 455 nm
Kodėl toks?
Pažiūrėkime augalų šviesos absorbcijos spektrą:
">
Chlorofilas yra žalias (sugeria mėlyną ir raudoną spalvas).
Karotinai - geltoni, oranžiniai, raudoni (sugeria mėlyną).
Tuo pačiu metu skirtingi pigmentai absorbuojasi skirtingais būdais, o tai, ko jie nesugeria, jie atspindi, ir tai lemia paties augalo spalvą.
Mokslininkai įrodė, kad fotosintezės energijos šaltinis daugiausia yra raudonieji spektro spinduliai, ką rodo fotobiologinių procesų aktyvumo spektras, kur intensyviausia absorbcijos juosta pastebima raudonoje, o ne tokia intensyvi - mėlynai violetinėje..
Kodėl augalo lapas žalias? Kadangi jo paviršius atsispindi, o tai reiškia, kad jis nesugeria žalios šviesos. Ši savybė paaiškinama chlorofilo pigmento buvimu žaliame lape. Chlorofilas sugeria šviesą (taigi ir energiją) iš dienos šviesos spektro raudonos (660 nm) ir mėlynos (445 nm) srities.
Geltonai žalios dienos šviesos komponentas praktiškai nenaudingas, grafike yra kritimas, augalų augimui ir gyvenimui reikalinga raudona ir mėlyna šviesa.
Fotomorfogenezė yra augale vykstantys procesai, veikiami įvairios spektrinės sudėties ir intensyvumo šviesos. Šiuose procesuose šviesa veikia ne kaip pagrindinis energijos šaltinis, bet kaip signalinė priemonė, reguliuojanti sėklos augimo ir vystymosi procesus. Pasirodo, kad be chlorofilo, bet kuris augalas turi dar vieną nuostabų pigmentą - fitochromą. Pigmentas yra baltymas, turintis selektyvų jautrumą tam tikrai baltos šviesos spektro daliai..
Fitochromo ypatumas yra tas, kad jis gali būti dviejų formų, turinčių skirtingas savybes, veikiamas raudonos šviesos, esant 660 nm ir toli raudonai, esant 730 nm, fototransformacijai. Be to, pakaitinis trumpalaikis apšvietimas su viena ar kita raudona lempute yra panašus į manipuliavimą bet kokiu jungikliu, turinčiu padėtį „ĮJUNGTA – IŠJUNGTA“, t. paskutinio ekspozicijos rezultatas visada išsaugomas. Bet čia vis tiek reikia ieškoti informacijos ar pačiam eksperimentuoti.
Apie apšvietimo laikotarpius, apie dienos ir nakties ilgį, rašysiu vėliau!
Ši fitochromo savybė leidžia stebėti dienos laiką (ryte-vakare), kontroliuojant augalų gyvenimo dažnumą. Be to, konkretaus augalo fotofiliškumas ar atspalvio tolerancija taip pat priklauso nuo jame esančių fitochromų savybių. Dėl to sunku sukurti universalią lempą visiems augalams.
Fitochromo, skirtingai nei chlorofilo, yra ne tik lapuose, bet ir sėkloje. Kai kurių augalų rūšių fitochromas dalyvauja sėklų daiginimo procese: raudona šviesa stimuliuoja sėklų daigumo procesus, o tolima raudona - ją slopina. Gali būti, kad todėl sėklos dygsta naktį. Nors tai nėra visų augalų taisyklė. Bet kuriuo atveju raudona šviesa yra naudingesnė, nes ji stimuliuoja, o tolima raudona - slopina augalų gyvenimo procesų aktyvumą.
Eksperimentiškai nustatėme, kad raudonos spalvos turėtų būti daugiau. Skirtingų augalų proporcijos yra skirtingos. Pasirodo, jei pomidorai tinka su dideliu kiekiu raudonos spalvos, tada agurkai pradeda mirti arba labai padidina jų lapus.
Adeniumai yra augalai, kurie maksimaliai gauna raudonąjį spektrą savo gimtosiose augimo vietose. Afrikoje ir arabų šalyse saulėtekiai ir saulėlydžiai ilgai netrunka, saulė leidžiasi ir teka greitai, o debesuotų dienų būna labai nedaug. Tai reiškia, kad yra mažai mėlynos šviesos..
Iš įvairių eksperimentų buvo padaryta išvada, kad raudonos ir mėlynos šviesos diodų proporcijos yra maždaug 1 mėlynos: 2 raudonos - aktyviai vegetacijos fazei ir
šviesą mėgstančių augalų vaisių nokimo stadijoje šis santykis padidėja iki 1: 8
Taip pat būtina atsižvelgti į sąlygas, kuriomis yra augalai, ar ant jų kris natūrali šviesa, ar ne, jei taip, tada daugiausia kuri? Jei augalai yra auginimo dėžėje arba, tarkime, rūsyje, tada kai kuriems augalams reikės kitų spektrų, juos jiems galima suteikti, jei įdiegsite tam tikrą skaičių baltų šviesos diodų, taip pat galite prijungti ultravioletinius, jei to reikalauja egzotiški augalai. Beveik visi augalai gali augti be UV spindulių, tačiau ne visi iš jų gali gaminti eterinius aliejus. Pavyzdys - krapai. Be UV šviesos jis nėra toks kvapnus.
Šiltnamiuose kartais derinami dviejų tipų dirbtiniai apšvietimai - tai natrio lempos, kuriose yra daug raudonojo spektro ir pliusų šviesos diodų. Juk norint įrengti reikiamą šviesos diodų skaičių dideliuose plotuose, reikia didelių investicijų..
daugelyje pranešimų ir eksperimentų yra tokių ryšių:
augalijai nuo 1: 2 iki 1: 4
vaisių nokinimui nuo 1: 4 iki 1: 8
kodėl tiek daug raudonos?
Tačiau verta pagalvoti, kad šiltnamiuose taip pat yra natūralios šviesos, kuri kompensuoja reikiamą pusiausvyrą..
Norint auginti patalpose, paprastai 1: 2 - 1: 4, priklausomai nuo augalo.
Taip pat sutikau, kaip motininiai augalai auginami praktiškai pagal vieną mėlyną spektrą, matyt, tolesniam klonų gamybai ir jų įsišaknijimui.
Spektrų derinys taip pat turi įtakos augalų lytinių savybių pasireiškimui. Kanapėse moteriškų augalų išvaizda smarkiai padidėja, jei pirmosiomis augimo savaitėmis vyrauja mėlynasis spektras..
Adeniumams rekomenduočiau mėlynos ir raudonos spalvos santykį, kurio bangos ilgis 660 nm, o mėlyną - 440-445 nm, nuo 1: 3 iki 1: 4, jei neaugate auginimo dėžėje, galite pridėti keletą baltymų. Jei pridėsite žalios spalvos, akims šviesa bus balta arba beveik balta, priklausomai nuo kiekio, tačiau augalams tai nebus pastebėta..
Galios pasirinkimas
Tai taip pat priklauso nuo vietos ir sąlygų, taip pat nuo kultūros, kuri augs.
Augalus galima sąlygiškai suskirstyti į šviesą mylinčius, šviesą mylinčius ir derlingus bei nereikalaujančius.
vaisiai, mėgstantys šviesą, pavyzdžiui, pomidorai ar braškės. Jiems reikia daug šviesos ir kuo daugiau šviesos, tuo didesnis derlius..
Nereikalingi, tai salotos, tropiniai augalai, daug kambarinių augalų. Na, jie tiesiog myli šviesą, tai aišku.
Kokios galios reikia?
Remdamasis asmenine patirtimi ir kitų pastebėjimais, padariau išvadą:
Šiltnamiams:
nereikalaujantis 10–40 W / m2
šviesą mėgstantys augalai 20-60 W / m2
vaisių 50 W / m2 ar daugiau, galima kelis kartus padidinti.
Paprastai šiltnamiuose naudojamas palaikyti dienos ilgį, kad dienos metu ne mažiau kaip 12/12 dienos / nakties, papildomas apšvietimas padidintų augimą ir pagreitintų brendimą, taip pat prideda raudoną spektrą, kuris rudens ir pavasario dienomis yra labai mažas.
be natūralios šviesos:
nereikalaujantis 40-80 W / m2
šviesą mėgstantys augalai 50-100 W / m2
vaisių 150 W vienam kvadratiniam metrui ar daugiau.
Turite žinoti, kad kuo aukščiau lemputė kabo, tuo mažiau šviesos, o padidinus atstumą 2 kartus, šviesos bus keturis kartus mažiau. Tai tokia kvadratinė priklausomybė.
Yra natrio ir fluorescencinių lempų liukso ir liumenų skaičiavimai. Skaičiuojant augalų šviesos diodų lempomis, būtina atsižvelgti į daugelį komponentų ir paprastai jie skaičiuojami tiesiog vatais. Norėdami pateikti apskaičiuotus duomenis, turite atlikti daugybę skaičiavimų, o norint matuoti prietaisu, jums reikia tų pačių lempų. Galų gale 5 baltų šviesos diodų apšvietimas bus daug didesnis nei 5 raudonų, kurių bangos ilgis 660 nm. ir prasmės iš baltos spalvos bus daug mažiau!
Liuksas yra apšvietimo matas. Liuksas yra lygus 1 kv.m. apšvietimui. kurio šviesos srautas iš 1 lm šaltinio.
Praktiškai ypač svarbu apšvietimo indikatorius ant darbinio paviršiaus, matuojamas Lx (Lux), naudojant specialų prietaisą - liuksmetrą..
Kokius šviesos diodus pasirinkti augalų apšvietimui?
Mėlyni ir raudoni šviesos diodai, kurių bangos ilgiai yra 650-660 nm raudonai ir 440-460 nm mėlynai. Viršūnės yra 660 nm ir 445 nm
Tai nereiškia, kad esant 630 nm ir 465 nm bangos ilgiams jis augs prastai, jis bus tik šiek tiek mažesnis. Kiek - nepasakysiu.
Raudona šviesa mažai prasiskverbia per lapijos sluoksnius, geriau mėlyna.
Šviesos diodus galima pastatyti labai arti augalo, iki 5 cm, nebijant, kad augalas apdegs. Stipriai subtilūs lapai vis tiek geriau juos padėti ne arčiau kaip 10 cm nuo viršutinių lapų. Augindami aukštus augalus, turite galvoti apie šoninį apšvietimą, nes žemesnės pakopos gaus mažiau šviesos.
Balta šviesa augalams
Raudona, balta, mėlyna mėlyna? Pasirinkite bet kurį sau!
Fotosintezė ir šviesa
Saulės šviesa yra būtina augalams bet kuriame vystymosi etape. Pagrindinės šviesos savybės yra jos spektrinė sudėtis, intensyvumas, dienos ir sezono dinamika. Dėl šviesos trūkumo - sutrumpėjusios dienos šviesos valandos ir mažas šviesos intensyvumas - augalas žūsta. Šviesa yra vienintelis energijos šaltinis, užtikrinantis žaliųjų organizmų funkcijas ir poreikius. Papildomas augalų apšvietimas naudojamas saulės trūkumui kompensuoti. Dažniausios priemonės yra HPS lempos ir LED šviestuvai..
Fotosintezė yra augalų gyvenimo pagrindas. Šviesos kvantų energija augalo gaunamas neorganines medžiagas paverčia organinėmis.
Skirtingo bangos ilgio šviesa skirtingai veikia fotosintezės greitį. Pirmuosius tyrimus šia tema dar 1836 m. Atliko V. Daubeny. Fizikas padarė išvadą, kad fotosintezės intensyvumas yra proporcingas šviesos ryškumui. Ryškiausi tuo metu spinduliai buvo laikomi geltonais. Puikus Rusijos botanikas ir augalų fiziologas K.A. Timiryazevas 1871-1875 m nustatė, kad žalieji augalai intensyviausiai sugeria raudonos ir mėlynos saulės spektro dalių spindulius, o ne geltoni, kaip manyta anksčiau. Sugerdamas raudoną ir mėlyną spektro dalį, chlorofilas atspindi žalius spindulius, todėl jis atrodo žalias. Remdamasis šiais duomenimis, vokiečių augalų fiziologas T. V. Engelmanas 1883 m. Sukūrė bakterinį metodą anglies dioksido pasisavinimui augaluose tirti, kuris patvirtino, kad žaliuose augaluose anglies dioksido skaidymas (taigi ir deguonies išsiskyrimas) stebimas papildomai. spalviniai (t. y. žali) spinduliai - raudoni ir mėlyni. Gauti duomenys apie šiuolaikinę įrangą visiškai patvirtina daugiau nei prieš 130 metų „Engelman“ gautus rezultatus..
1 pav. - Žaliųjų augalų fotosintezės intensyvumo priklausomybė nuo šviesos bangos ilgio
Didžiausias fotosintezės intensyvumas yra raudonoje šviesoje, tačiau harmoningam augalo vystymuisi vien raudono spektro nepakanka. Tyrimai rodo, kad salotose, auginamose raudonoje šviesoje, yra daugiau žaliosios masės nei salotose, auginamose kombinuotame raudonos ir mėlynos spalvos apšvietime, tačiau jos lapuose yra žymiai mažiau chlorofilo, polifenolių ir antioksidantų..
PAR ir jo dariniai
Fotosinteziškai aktyvi spinduliuotė (PAR, PPF - fotosintezuojantis fotonų srautas) yra ta augalius pasiekianti saulės spinduliuotės dalis, kurią jie naudoja fotosintezei. Matuojama μmol / J PAR gali būti išreikštas energijos vienetais (radiacijos intensyvumas, W / m 2).
Fotosintetinis fotonų srauto tankis (PPFD) - bendras per sekundę išsiskiriančių fotonų skaičius bangos ilgio diapazone nuo 400 iki 700 nm (μmol / s).
PAR reikšmė neatsižvelgia į skirtingo bangos ilgio skirtumą 400–700 nm diapazone. Be to, naudojamas apytikslis faktas, kad už šio diapazono esančios bangos neturi jokio fotosintezės aktyvumo..
Jei žinote tikslų radiacijos spektrą, galite įvertinti augalo fotonų srauto (išeities fotonų srauto), kuris yra PAR, pasisavinimą, įvertintą pagal fotosintezės efektyvumą kiekviename bangos ilgyje. YPF visada yra šiek tiek mažesnis nei PPF, tačiau leidžia tinkamiau įvertinti šviesos šaltinio energijos efektyvumą.
Praktiniais tikslais pakanka atsižvelgti į tai, kad priklausomybė yra beveik tiesinė, o PPK 3000 K yra didesnis nei YPF maždaug 10%, o 5000 K - 15%. Tai reiškia apie 5% daugiau energijos vertės šiltos šviesos augalui, palyginti su šalta šviesa su vienodu apšvietimu liuksais.
Baltų šviesos diodų efektyvumas
Izoliuotas ir išgrynintas chlorofilas in vitro sugeria tik raudoną ir mėlyną šviesą. Gyvoje ląstelėje pigmentai sugeria šviesą visame 400–700 nm diapazone ir jos energiją perduoda chlorofilui.
Keletas faktų apie baltus šviesos diodus:
1. Visų baltų šviesos diodų, net ir esant žemai spalvų temperatūrai bei maksimaliam spalvų perteikimui, spektrui, pavyzdžiui, natrio lempoms, raudonos spalvos yra labai mažai (2 pav.).
Paveikslėlis: 2. Baltos šviesos diodo (LED 4000K Ra = 90) ir natrio šviesos (HPS) spektras
palyginti su augalų jautrumo mėlynumui spektrinėmis funkcijomis (B),
raudona (Ar) ir labai raudona šviesa (Afr)
Natūraliomis sąlygomis augalas, nuspalvintas kažkieno kito lapijos stogeliu, gauna tolimesnę raudoną spalvą nei šalia esanti, o tai šviesą mylinčiuose augaluose sukelia „šešėlių vengimo sindromą“ - augalas tęsiasi aukštyn. Pomidorai, pavyzdžiui, augimo metu (ne daigai!), Toli raudona spalva reikalinga tam, kad išsisklaidytų, padidėtų augimas ir bendras užimamas plotas, taigi ir derlius ateityje. Po baltais šviesos diodais ir HPS lempomis augalas jaučiasi tarsi po atvira saule ir nesitempia.
2. Mėlyna šviesa teikia fototropizmą - „seka saulę“ (3 pav.).
Paveikslėlis: 3. Fototropizmas - lapų ir žiedų apsisukimas, stiebų ištempimas
į mėlyną baltos šviesos komponentą
Vieno vato 2700 K baltos šviesos diodų fito aktyvus mėlynas komponentas yra dvigubai didesnis nei vieno vato natrio šviesos. Be to, fitoaktyvios mėlynos spalvos dalis baltoje šviesoje didėja proporcingai spalvos temperatūrai. Jei šalia augalo pastatysite lempą su intensyvia šalta šviesa, ji pasuks žiedynus link lempos.
3. Šviesos energinė vertė nustatoma pagal spalvų temperatūrą ir spalvų perteikimą ir gali būti nustatyta 5% tikslumu pagal formulę:
[eff.mmol / J],
kur η - šviesos efektyvumas [Lm / W],
Ra - spalvų perteikimo indeksas,
CCT - koreliuojanti spalvų temperatūra [K]
Ši formulė gali būti naudojama apšvietimui apskaičiuoti, kad tam tikras spalvų perteikimas ir spalvų temperatūra užtikrintų reikiamą YPF vertę, pavyzdžiui, 300 ef.mol / s / m2:
1 lentelė. Apšvietimas (lx), atitinkantis 300 ef.mol / s / m2
Lentelėje parodyta, kad kuo žemesnė spalvų temperatūra ir didesnis spalvų perteikimo indeksas, tuo mažesnis reikalingas apšvietimas. Tačiau, atsižvelgiant į tai, kad šiltos šviesos šviesos diodų šviesos srautas yra šiek tiek mažesnis, akivaizdu, kad spalvų temperatūros ir spalvų perteikimo pasirinkimas negali būti energetiškai reikšmingas norint laimėti ar pralaimėti. Galite koreguoti tik fitoaktyvios mėlynos arba raudonos šviesos proporcijas.
4. Praktiniais tikslais galite naudoti taisyklę: 1000 lm šviesos srautas atitinka PPF = 15 µmol / s, o 1000 liuksų apšvietimas atitinka PPFD = 15 µmol / s / m 2.
Galite tiksliau apskaičiuoti PPFD naudodami formulę:
PPFD = [μmol / s / m 2],
kur k yra šviesos srauto panaudojimo koeficientas (apšvietimo įrenginio šviesos srauto dalis, krentanti ant augalų lapų)
F - šviesos srautas [klm],
S - apšviestas plotas [m 2]
Bet k yra neapibrėžta reikšmė, kuri padidina įverčio netikslumą..
Apsvarstykite galimas pagrindinių apšvietimo sistemų tipų vertes:
Taškiniai ir tiesiniai šaltiniai.
Vietinio taškinio šaltinio sukurtas apšvietimas krinta atvirkščiai proporcingai atstumo tarp šios srities ir šaltinio kvadratui. Apšvietimas, sukurtas tiesinių išplėstų šaltinių ant siaurų lovų, krinta atvirkščiai proporcingai atstumui. Tai yra, kuo didesnis atstumas nuo lempos iki augalo, tuo daugiau šviesos patenka už lapų ribų. Todėl ekonomiškai neįmanoma naudoti lempas, esančias daugiau kaip 2 m aukštyje, apšviesti vienvietes pailgintas lovas. Lęšių naudojimas leidžia susiaurinti lempos šviesos srautą ir nukreipti didelę šviesos dalį į augalą. Tačiau stipri apšvietimo priklausomybė nuo atstumo ir optikos naudojimo poveikio neapibrėžtumas neleidžia nustatyti naudojimo koeficiento k bendru atveju..
Atspindintys paviršiai.
Naudojant uždarą tūrį su puikiai atspindinčiomis sienomis, visas šviesos srautas patenka į augalą. Tačiau tikrasis akinių ar baltų paviršių atspindys yra mažesnis nei vienas. Šviesos srauto dalis, patenkanti į augalą, priklauso nuo atspindinčių paviršių savybių ir tūrio geometrijos. Paprastai neįmanoma nustatyti k.
Dideli šaltinių masyvai didelėse tūpimo vietose
Dideli prožektorių ar linijinių žibintų masyvai dideliuose sodinimo plotuose yra energetiškai naudingi. Bet kuria kryptimi skleidžiamas kvantas galų gale pasieks kokį nors augalą, koeficientas k yra artimas vienybei.
Taigi, augalus pasiekiančios šviesos dalies neapibrėžtumas yra didesnis nei skirtumas tarp PPFD ir YPFD, ir didesnis nei klaida, kurią lemia nežinoma spalvų temperatūra ir spalvų perteikimas. Taigi, norint praktiškai įvertinti PAR intensyvumą, patartina pasirinkti gana neapdorotą apšvietimo vertinimo metodą, neatsižvelgiant į šiuos niuansus. Ir, jei įmanoma, faktinį apšvietimą išmatuokite liukso matuokliu.
Tinkamiausias fotosinteziškai aktyvaus baltos šviesos srauto įvertinimas pasiekiamas, jei apšvietimas E matuojamas liuksmetru ir nepaisoma spektro parametrų įtaka augalo šviesos energinei vertei. Taigi baltos šviesos diodų šviesos PPFD galima apskaičiuoti pagal formulę:
PPFD = [μmol / s / m 2]
Įvertinkime DS-Office 60 LED biuro lempos tinkamumą auginant salotas ir jos PPFD, naudojant aukščiau pateiktas formules.
Šviestuvas sunaudoja 60 W, jo spalvų temperatūra yra 5000 K, spalvų perteikimas Ra = 75, o šviesos srautas - 110 lm / W. Be to, jo efektyvumas bus
YPF = (110/100) (1,15 + (3575 - 2360) / 5000) efekt. μmol / J = 1,32 ef. μmol / J,
kuris padauginus iš sunaudoto 60 W bus 79,2 efekt. μmol / s.
Jei šviestuvas pastatomas 30-50 cm aukštyje virš sodo lovos, kurios plotas 0,6 × 0,6 m = 0,36, apšvietimo tankis bus 79,2 ef. μmol / s / 0,36 m 2 = 220 efekt. μmol / s / m 2, kuris yra 30% mažesnis už rekomenduojamą 300 ef. μmol / s / m 2. Tai reiškia, kad lempos galią reikia padidinti 30%..
PPFD = 15 × 0.110lm / W × 60W / 0.36m 2 = 275 μmol / s / m 2
Fito-šviesos „DS-FitoA 75“ efektyvumas. (75W, 5000K, Ra = 95, 102 lm / W):
YPF = (102/100) (1,15 + (3595 - 2360) / 5000) efekt. μmol / J = 1,37 ef. μmol / J, arba 102,75 ef. μmol / s. Panašioje vietoje virš sodo lovos apšvietimo tankis bus 285 efektai. μmol / s / m2, kuris yra artimas rekomenduojamam lygiui.
PPFD = 15 × 0,102lm / W × 75W / 0,36m 2 = 319 μmol / s / m 2
HPS efektyvumas
Agropramoniniai kompleksai yra konservatyvūs šiltnamio apšvietime ir nori naudoti laiko patikrintas natrio lempas. HPS efektyvumas priklauso nuo galios ir pasiekia didžiausią 600 W galingumą. YPF yra 1,5 ef. μmol / J. (4 pav.). 1000 liumenų šviesos srautas atitinka PPF =
12 μmol / s, o apšvietimas 1000 lx - PPFD =
12 μmol / s / m 2, o tai yra 20% mažiau nei panašūs baltos LED šviesos indikatoriai. Šie duomenys leidžia perskaičiuoti DNaT rinkinius μmol / s / m2 ir panaudoti pramoninių šiltnamių augalų apšvietimo patirtį..
Paveikslėlis: 4. Natrio lempos augalams spektras (kairėje). Natūralių natrio šiltnamių šviestuvų efektyvumas (lm / W ir eff.mol / J) (dešinėje)
Bet koks šviesos diodų šviestuvas, kurio efektyvumas yra 1,5 efekt. μmol / W, yra verta alternatyva HPS lempai.
Paveikslėlis: 5. Tipiškos 600 W natrio lempos šiltnamiams, specializuotos LED fito lempos ir biuro lempos palyginamieji parametrai.
Įprastas bendro apšvietimo šviestuvas, skirtas papildomam augalų apšvietimui, energijos efektyvumu nenusileidžia specializuotai natrio ir raudonai mėlynai lempoms. Spektrai rodo, kad raudonai mėlyna fito lempa nėra siauros juostos, jos raudona kupra yra plati ir joje yra daug tolimesnė raudona spalva nei baltos šviesos diodo ir natrio lempoje. Tais atvejais, kai reikia toli raudonos spalvos, gali būti patartina naudoti tokį šviestuvą kaip atskirą arba kartu su kitomis galimybėmis..
Šiuo metu hidroponinis ūkio apšvietimas naudojamas su raudonai mėlyna ir balta šviesa (6-8 pav.).
6 paveikslas - „Fujitsu“ žaliųjų ūkis
Paveikslėlis: 7 - „Toshiba“ hidroponinė gamykla
8 paveikslas. Didžiausias vertikalus „Aerofarms“ ūkis, per metus tiekiantis daugiau kaip 1000 tonų žalumynų
Paskelbtų tiesioginių eksperimentų, lyginant augalus, auginamus po baltais ir raudonai mėlynais šviesos diodais, rezultatų yra ypač mažai..
Šiandien pagrindinis tyrimų tikslas yra ištaisyti siaurajuosčio raudonai mėlyno apšvietimo trūkumus, pridedant baltos šviesos. Japonijos mokslininkų eksperimentai rodo, kad salotų ir pomidorų masė ir maistinė vertė padidėja, kai jie dedami į raudoną šviesiai baltą.
Paveikslėlis: 9. Kiekvienoje poroje augalas kairėje auginamas po baltais šviesos diodais, dešinėje - raudonu ir mėlynu
(iš Timiryazevo vardu pavadintos Maskvos žemės ūkio akademijos Augalų fiziologijos katedros I. G. Tarakanovo pranešimo)
„Fitex“ projekte pristatyti skirtingų pasėlių auginimo tomis pačiomis sąlygomis, bet atsižvelgiant į skirtingą spektrą, eksperimento rezultatai. Eksperimentas parodė, kad spektras veikia pasėlių parametrus. Galite palyginti augalus, auginamus baltoje šviesoje, HPS šviesoje ir siauros juostos rausvoje šviesoje, pav. dešimt:
Paveikslėlis: 10 Salotos auginamos tomis pačiomis sąlygomis, tačiau esant skirtingam šviesos spektrui.
Vaizdo įrašo vaizdai, paskelbti „Fitex“ projekto konferencijos „Agrofonikos technologijos“ medžiagoje 2018 m. Kovo mėn..
Kalbant apie skaitinius rodiklius, pirmąją vietą užėmė unikalus ne baltos spalvos spektras, pavadintas komerciniu pavadinimu „Rose“, kuris savo forma labai nesiskiria nuo išbandytos šiltos baltos šviesos, perteikiančios spalvą Ra = 90. Jis dar mažiau skiriasi nuo šiltos baltos šviesos spektro su ypač dideliu spalvų perteikimu Ra = 98. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad „Rose“ nedidelė energijos dalis buvo pašalinta iš centrinės dalies (perskirstyta į kraštus) (11 pav.):
11 paveikslas. Spalvinis šiltų baltų ir rožių šviesų spalvų pasiskirstymas
Radiacijos energijos perskirstymas nuo spektro centro iki kraštų neturi įtakos augalų gyvenimo procesams, tačiau šviesa tampa rausva.
Šviesos kokybės įtaka rezultatui
Augalo reakcija į šviesą - dujų mainų greitis, maistinių medžiagų suvartojimas ir sintezės procesai - nustatomi laboratoriniais metodais. Atsakymai apibūdina ne tik fotosintezę, bet ir skoniui bei aromatui reikalingų medžiagų augimo, žydėjimo, sintezės procesus (12 pav.).
12 pav. Tam tikrų saulės spektro spalvų įtaka
įvairiais augalų vystymosi etapais
Reguliariai balta LED lemputė ir specializuota raudonai mėlyna spalva apšviečiant augalus turi maždaug tokį patį energijos vartojimo efektyvumą. Tačiau plačiajuosčio ryšio balta spalva skatina kompleksinį augalų vystymąsi, kuris neapsiriboja fotosintezės stimuliavimu. Žalios spalvos pašalinimas iš viso spektro, kad iš baltos spalvos būtų violetinė spalva, yra ne kas kita, kaip rinkodaros triukas.
Raudonai mėlyna, rožinė LED lemputė arba geltona HPS lemputė gali būti naudojama pramoniniuose šiltnamiuose. Bet jei papildomas augalų apšvietimas vyksta nuolat esant žmogui, reikia baltos šviesos, kuri nedirgintų regos ir nervų receptorių..
LED lempos arba HPS lempos tipo pasirinkimas priklauso nuo konkretaus pasėlio auginimo ypatumų, tačiau bet kokiu atveju būtina atsižvelgti į:
· Fotosintetinis fotonų srautas PPFD ir asimiliuotas fotonų srautas YPF. Dabar šiuos rodiklius galima apskaičiuoti atskirai, žinant šviestuvo šviesos srautą, spalvų perteikimo indeksą ir spalvų temperatūrą.
Rekomenduojama YPF vertė = 300 efekt. μmol / s / m 2
· Šviestuvo korpuso apsaugos nuo dulkių ir drėgmės įsiskverbimo laipsnis. Esant IP žemiau 54, drėkinimo metu į vidų gali patekti dirvožemio dalelių, žiedadulkių, vandens lašelių, o tai lemia lempos gedimą..
· Žmonių buvimas kambaryje su darbinėmis lempomis. Rožinė, violetinė šviesa vargina akis ir gali sukelti galvos skausmą, geltona šviesa iškreipia daiktų spalvas.
· HPS lempos darbo metu įkaista, jas reikia pakabinti dideliame aukštyje, kad būtų išvengta nudegimų ir sauso dirvožemio. Iškrovos lempų šviesos srautas sumažėja po 1,5-2 metų naudojimo.
Kompetentingai parinkta šviesa užtikrina greitą ir teisingą augalų vystymąsi - stiprina šaknų sistemą, didina žaliąją masę, gausiai žydi ir pagreitina vaisių nokimą. Technologinė pažanga augalininkystę pakelia į kitą lygį - naudokitės jos vaisiais!
Apšvietimas augalams - viskas, ką reikia žinoti paprastais žodžiais.
Didžiąją metų dalį augalams yra labai mažai šviesos. Tie, kurie juos augina ištisus metus uždarose patalpose, o ne sezoniškai gatvėje, dėl to susiduria su didelėmis problemomis..
Vienintelis būdas juos išspręsti yra naudoti dirbtinius šviesos šaltinius. Kurį geriau pasirinkti ir į ką sutelkti dėmesį?
Visų pirma, vidutinis gatvės žmogus atkreipia dėmesį į elektros energijos suvartojimo lygį. Kuo daugiau augalų turite, tuo daugiau jums reikės lempų ir lempučių..
Nenoras mokėti daugiau už elektrą nei derliaus kaina. Todėl perkant lempas daug dėmesio skiriama tokiam parametrui kaip lemputės efektyvumas..
Gerai žinomos lemputės-kriaušės su kaitrine gija darbo metu labai įkaista. Taip yra dėl to, kad juose didžioji elektros energijos dalis paverčiama ne šviesa, o nenaudinga šiluma..
Todėl jie palaipsniui pradėjo jų atsisakyti ir pradėjo pereiti prie energiją taupančių lempų. Jų efektyvumas yra maždaug 4 kartus didesnis nei įprastų.
Tačiau iš tikrųjų mes gavome tas pačias fluorescencines lempas, nors ir mažesnes, bet turinčias gyvsidabrio. Sugedus tokiai lemputei, turėsite skubiai imtis saugumo priemonių ir atlikti vadinamąjį viso kambario demerkurizavimą..
Ne tik pats gyvsidabris, bet ir jo garai yra toksiški žmonėms. Net ir labai mažos koncentracijos gali sukelti rimtų pasekmių..
Todėl vėliau juos pakeitė saugesni LED šviesos šaltiniai. Fitolampai buvo specialiai sukurti augalams.
Šviesos diodai taip pat pasižymi dideliu efektyvumu ir minimaliu šildymu. Ir svarbiausia, kad jie vis dar tobulina ir tobulina savo charakteristikas kiekvienais metais..
Tačiau, kaip paaiškėjo, lemputės efektyvumas nėra pagrindinis teisingo augalų auginimo dalykas. Svarbiausia yra jų spektras ir kuo jis skiriasi nuo natūralios saulės spinduliuotės. Juk visos gėlės, daržovės, vaisiai, uogos yra pripratę..
Kas slepiasi už tokio mokslinio pavadinimo kaip radiacijos spektras? Norėdami tai suprasti, turite prisiminti, kas yra šviesa? O šviesa yra ne kas kita, kaip elektromagnetinė banga.
Be to, kiekviena spalva turi tam tikrą bangos ilgį, taigi ir vaivorykštę. Tačiau skirtingi ilgiai reiškia ne tik skirtingas spalvas, bet, svarbiausia, skirtingą energijos kiekį..
Jei visos spalvos įprastai vaizduojamos ne įprasta tiesia linija, o rutuliais, tada mėlynas rutulys bus didžiausias. Žalia yra mažesnė, o raudona bus mažiausia.
Visos spalvos visada supaprastinamos iki šių trijų rūšių R-G-B:
- raudona
- žalias
- mėlyna
Kodėl mėlynas rutulys yra didžiausias? Nes jo bangos ilgis yra mažiausias. Jis yra mažesnis nei žalias. O žalia savo ruožtu turi mažiau nei raudona.
Dėl to paaiškėja, kad raudona neša mažiau energijos, o labiausiai - mėlyna.
Ir čia daugeliui gali kilti logiškas klausimas: "Ar skiriasi koks spektras apšviesti augalus?" O jei yra, ar įmanoma kažkaip pritaikyti šias žinias verslo naudai?
Galų gale, jei kuri nors spalva pasirodo esanti efektyvesnė, tai nėra nieko lengviau, nei visą energiją nukreipti į augalą tik iš jos. Jei mėlyna spalva yra „drąsiausia“, pakanka augalus apšviesti tik su jais ir gauti puikų derlių visus metus.
Tačiau viskas pasirodo ne taip paprasta. Čia reikia atsižvelgti į dar vieną šviesos charakteristiką - jos kokybinę ar spektrinę kompoziciją..
Atlikti moksliniai eksperimentai, siekiant suprasti, kaip atskiros spalvos veikia fotosintezės efektyvumą. Iš viso lapo buvo išskirti atskiri gryni chlorofilai. Tada jie ilgą laiką buvo apšviesti skirtingo spektro šviesa ir buvo patikrinti rezultatai..
Šiuo atveju, visų pirma, jie pažvelgė į CO2 absorbcijos efektyvumą, tai yra į fotosintezės intensyvumą. Žemiau pateikiamas galutinis tokio eksperimento grafikas..
Tai rodo, kad chlorofilas daugiausia absorbuojamas mėlynose ir raudonose srityse. Žaliojoje zonoje efektyvumas yra minimalus.
Tačiau jie tuo nesustojo ir atliko dar vieną eksperimentą. Augaluose taip pat yra karotinoidų. Nors jie vaidina nereikšmingą vaidmenį, neturėtumėte pamiršti ir jų..
Taigi panašus eksperimentas su karotinoidais parodė, kad anksčiau izoliuoti lapų pigmentai šiuo atveju sugeria šviesą daugiausia mėlyname spektro regione..
Pažvelgę į tai, visi vieningai nusprendė, kad žalia spalva yra visiškai nenaudinga ir gali būti pamiršta. Visi ekspertai pasiūlė sutelkti dėmesį tik į mėlyną ir raudoną šviesą.
Atitinkamai buvo laikoma teisingiau pasirinkti lemputes, kurios skleidžia būtent šiuos spektrus..
Bet, kaip paaiškėjo, pradinė eksperimentuotojų klaida įsivėlė į tai, kad jie naudojo ne visą lapą kaip visumą, o išskyrė iš jo pigmentus ir žiūrėjo tik į juos..
Tiesą sakant, kietame lape šviesa yra labai išsklaidyta. Jie atliko daugiau eksperimentų, tačiau jau apžiūrėjo visą lapą ir naudojo skirtingus augalus. Todėl mes gavome duomenis, kurie tiksliau parodė, kaip efektyviai šviesą sugeria visas lapas, o ne atskiri jo „gabalėliai“..
Viena vertus, čia vėl dominuoja mėlyna ir raudona šviesa. Individualios fotonų vartojimo smailės siekia 90 proc.
Tačiau daugelio nuostabai žali spinduliai nebuvo tokie nenaudingi, kaip manyta anksčiau. Faktas yra tas, kad dėl savo skvarbumo žalia spalva teikia energiją gilesnėms lapijos dalims, kur nei raudona, nei mėlyna negali pasiekti..
Taigi, visiškai atsisakę žalios spalvos, galite netyčia sunaikinti augalą ir net nesuprasite, kokia priežastis..
Pasirodo, kad visas R-G-B spalvas lapai paprastai sugeria ir vienos iš jų nereikėtų išmesti. Tačiau energijos poreikis skirtingoms gėlėms skirtinguose augaluose nėra lygiavertis..
Norėdami tai aiškiau ir aiškiau paaiškinti, nubrėžkime analogiją su kuo nors valgomu. Tarkime, kad ant jūsų stalo yra prinokęs persikas, avietės ir kriaušės.
Jūsų skrandis yra toks, kokį valgote. Jis vienodai gerai suvirškins visas uogas ir vaisius. Bet tai nereiškia, kad vėliau jums nebus jokio skirtumo. Skirtingi maisto produktai vis tiek įvairiai veikia jūsų kūną..
Valgyti 10 braškių nėra tas pats, kas suvalgyti 10 kriaušių ar persikų. Turite rasti tam tikrą pusiausvyrą.
Tas pats atsitinka ir su augalų šviesa. Jūsų užduotis yra teisingai pasirinkti, kiek kiekviena šviesa turėtų būti bendrame spektre. Tik tokiu būdu galite tikėtis spartaus augimo..
Svarbiausias klausimas - kuri šviesa bus laikoma geriausia? Atrodytų, kad nėra ko atspėti. Geriausias variantas yra saulės spinduliai ir artimi jo analogai..
Juk milijonus metų augalai augo po juo. Tačiau pažiūrėkite į paveikslėlį žemiau. Taip iš tikrųjų atrodo saulės spindulių intensyvumas..
Pažiūrėkite, kiek yra žalios spalvos. Ir kaip mes išsiaiškinome anksčiau, nors tai ir naudinga, tačiau ne tokiu pat mastu kaip ir kiti spinduliai. Kai jie sako, kad saulės šviesa yra efektyviausia ir nėra ko nukrypti nuo motinos gamtos, neatsižvelgiama į vieną paprastą faktą.
Realiame gyvenime, o ne atliekant eksperimentus, augalai prisitaiko ne tik prie saulės šviesos, bet ir prie savo aplinkos sąlygų, kuriose jie auga..
Tarkime, rezervuaro gylyje, kur auga kažkokia žaluma, dominuoja mėlyna spalva. Bet miške po medžių laja žalia spalva jau yra nugalėtoja.
Tačiau kai kuriais atvejais kyla reikšmingų klausimų apie jo veiksmingumą. Čia yra optimaliausias dviejų populiariausių mūsų daržovių - agurkų ir pomidorų - spektrų pasiskirstymas:
Iš viso šie du elementarūs agurkų ir pomidorų pavyzdžiai aiškiai parodo, kiek skiriasi jų poreikiai. Ir jei abi daržovės bus apšviestos ta pačia lempute vienu metu, rezultatai bus visiškai nenuspėjami..
Be tinkamai parinkto spektro, svarbų vaidmenį vaidina dar du parametrai - apšvietimo laikas ir ritmas..
Visi augalai iš pradžių buvo auginami lauke, esant natūraliai saulės šviesai. Ir saulė, kaip žinia, visą parą nekabina savo zenite. Jis kyla ryte ir ateina vakare. Tai yra, natūralus šviesos intensyvumas iš pradžių palaipsniui didėja, o antroje dienos pusėje, pasiekęs aukščiausią tašką, jis pradeda kristi.
Tai yra vadinamasis ritmas. Ir augalai tai gerai jaučia. Keiskite ritmą nieko nekeisdami, ir jūsų daržovės gali pradėti skaudėti, pasijusti „ne vietoje“..
Todėl patyrę sodininkai nustatė tris augalų grupes - trumpą, ilgą ir neutralią dieną.
Štai keletas jų veislių:
Ilga diena yra ta, kai šviesos intensyvumas stebimas ilgiau nei 13 valandų. Trumpas - iki 12 valandų. Neutralios dienos augalams nerūpi, kada derėti, net ir trumpais, net ilgais.
Jei nesilaikysite gamtos nustatyto ciklo, jūsų derlius sumažės. Patys augalai bus kažkokie nykštukai.
Todėl nepakanka tik nusipirkti super reklamuojamas veisles, teisingai jas pasėti, tręšti ir laistyti..
Kaip paaiškėja, vis tiek reikia juos tinkamai apšviesti. Be to, net ir čia nėra universalios lempos didelėms augalų grupėms, visur reikalingas individualus požiūris.
Tik šiuo atveju rezultatas jus džiugins ir skoniu, ir dydžiu..
Kaip pasirinkti fitolampą augalams
Dabar, žiemos pabaigoje, beveik kiekvienuose namuose langai šviečia rausva fitolampų šviesa. Vasarį daugelis sodininkų pradėjo auginti daigus, o dėl trumpų dienos valandų jie ieško galimybių apšviesti. Negalite auginti stiprių daigų be fitolampo, tačiau ne visas papildomas apšvietimas duos norimą rezultatą. Pasvarstykime, kurie augalų fitolampai tinka tik šiltnamiams, kuriuos galima naudoti daigams, kaip juos teisingai pasirinkti ir kaip efektyviai naudoti..
Turinys
- Kaip išsirinkti daigų fitolapą
- Koks turėtų būti spalvų santykis fitolampo spektre
- Kokiu atstumu dėti fitolampą nuo daigų
- Kaip apskaičiuoti apšvietimą
Kaip teisingai papildyti daigus
Renkantis fitolampą sodinukams, paprasčiausias būdas yra nuspręsti dėl jo formos. Čia viskas paprasta. Jei vazonai su daigais stovi eilėje ant specialaus stovo lentynos, arba ant palangės, ar ant kito siauro ir ilgo paviršiaus (o daigai paprastai auginami tokiu būdu), tada reikia linijinės fitolampos.
Kartais daigų eilės papildomos dviem pagrindinėmis lempomis (arba keliomis).
Sunkiau apsispręsti dėl šviesos šaltinio pasirinkimo. Papildomo apšvietimo prasmė yra ta, kad dirbtinio apšvietimo lempos yra tokios, kad prieš prasidedant dienos šviesai ar jos pabaigoje jos pakeičia saulės šviesą augalais, kurie susideda iš skirtingų spalvų ir ilgio bangų. Augalams augti ir vystytis svarbiausia raudona ir mėlyna spektro spalvos, todėl augalams auginti tinka ne visos lempos..
Rožinis fito yra efektyvus energijai, nes nėra papildomo spektro. Augalams 100 vatų rožinės spalvos prilygsta 200 vatų baltos spalvos, bet jums tai dvigubai pigiau..
Kaitinamosios lempos yra blogiausias pasirinkimas daigams ir augalams apšviesti apskritai. Kaitinamųjų lempų spinduliavimo spektras daugiausia ribojamas geltonos ir žalios spalvos spektru; joje nėra mėlynos spalvos. Antroji problema yra ta, kad didelė šių lempų elektros dalis paverčiama šiluma. Turime juos kuo toliau atitraukti nuo augalų, todėl ir taip žemas papildomo apšvietimo efektyvumas dar labiau sumažėja. Augalus, užaugusius po įprasta kaitrine lempute, lengva atpažinti: jie yra nukreipti link šviesos ir visada yra pernelyg pailgi..
Naudojant fluorescencines lempas, priešingai, mėlyna spalva vyrauja jų spektre, tačiau raudonos ir oranžinės spalvos srityje jos skleidžia mažai šviesos, o raudonųjų daigų vis tiek reikia (o kambariniai augalai tiesiog būtini, ypač tropinės egzotikos, tokios kaip citrinos ir kava)..
Kartais šiltnamiuose jie sujungia šaltos šviesos „liumines“ ir kaitrines lempas, kurios šildo orą.
LED fitolampai
Pastaraisiais metais fitolampų, naudojančių šviesos diodus, populiarumas auga. Ilgą laiką jie buvo laikomi „gerais, bet brangiais“, tačiau prieš kelerius metus šviesos diodai smarkiai krito. Tokių fito letenų spektre yra ir mėlynos, ir raudonos spalvos, jos vadinamos dvispalvėmis. Ant pakuotės paprastai dedama spektrograma, kurioje nurodomas bangos ilgis tiek mėlynajame, tiek raudonajame. Optimalus daigų bangos ilgis yra:
- mėlyname spektre - 440-450 nm,
- raudonajame spektre - 650-660 nm.
„FORUMHOUSE“ kelerius metus buvo svarstomas papildomo daigų apšvietimo ir žiemos sodų apšvietimo efektyvumo santykio klausimas. Panašu, kad dabar šis klausimas buvo baigtas ir optimalus vaizdas atrodo taip:
Fitolampo spektro spalvų santykis
Taikymas
Mėlyna 2, raudona 5
Augalų šiltnamiuose ir žiemos soduose papildymas per visą jų gyvenimą. Didelis raudonos spalvos kiekis stimuliuoja žaliosios masės augimą, pagreitina ir palengvina žydėjimą, padidina produktyvumą.
Mėlyna 1, raudona 4
Užtikrina greitą daigumą ir žydėjimą, idealiai tinka priversti svogūnėlius.
Mėlyna 1, raudona 1.
Skirta žalumynų ir lapinių žalių daržovių auginimui. Raudona spektro spalva užtikrina greitą žaliosios masės augimą, mėlyna slopina žydėjimą ir padidina šaknų masę.
Mėlyna 3, raudona 1
Pomidorų ir pipirų daigams auginti. Dėl didelio mėlynos spalvos kiekio vystosi šaknų sistema, o žaliosios masės augimas yra slopinamas. Daigai yra stambūs, trumpais tarpubambliais. Tokios lempos taip pat naudojamos siekiant sulėtinti daigų traukimą..
Spektro spalvų reikšmė augalams
Nors mėlyna ir raudona yra pagrindinės spalvos normaliam augalų augimui ir vystymuisi, kitos spalvos diapazone nuo UV-C (370–410 nm) iki NIR-A (700–780 nm) yra savaip svarbios. Norint sėkmingai išspręsti daigų ir kambarinių augalų auginimo naudojant fitolampus problemas, turite žinoti, kaip įvairios spektro dalys juos veikia..
- UV-C (370–410 nm) padeda gaminti augalui reikalingus hormonus; skatina žaliosios masės ir šaknų sistemos vystymąsi.
- Mėlyna (410–480 nm) - šios spalvos augalas vysto šaknų sistemą, įgauna atsparumą šalčiui, gamina karotinoidus ir kaupia žalią masę;
- Mėlyna ir žalia (480–565 nm) yra žmogaus akiai matomo spektro dalis. Tai būtina apatinėms lapų pakopoms ir augalo stiebui. Blyškūs apatinės pakopos lapai signalizuoja, kad juose nėra chlorofilo, todėl šviesos šaltinio spektre nėra mėlynos ir žalios spalvos;
- Geltona ir oranžinė (565-625 nm) - šioje spektro dalyje augaluose pagreitėja fotosintezės procesas, sustiprėja lapai, augalai gamina beta-karotiną;
- Raudona spalva ir IR-A (625–780 nm) yra būtini vaisių nokimui, tačiau šiomis spalvomis nutrūkus šviesos šaltinio spektrui augalas gali tapti mirtinas ir sukelti perkaitimą, nukristi nuo žiedynų ir tą patį tempimą. Raudona ir IR yra gyvybiškai svarbios vaisių nokimui.
Pagrindinis LED šaltinių privalumas yra tas, kad iš jų galite sudaryti bet kokį spektrą, nustatyti bet kokius režimus ir juos valdyti. Čia svarbu nesuklysti dėl diodo galios. Parduodami 1 W, 3 W arba 5 V galios diodai, o sodinukams pageidautina 3 W - kvadratiniam metrui sodinukų apšviesti naudojama 10–20 tokių lempų..
Norėdami papildomai apšviesti, jums reikia 10–20 jų vienam kvadratiniam metrui, atstumas iki daigų ne didesnis kaip 10-15 cm. Arba visoms jūsų 2m2 4–8 ilgio durims (kurių kiekviena yra 36 W), atstumu iki paklodės. Galite iki 20 cm, pamatyti augalų būklę.
Vartotojas FORUMHOUSE Lift, puikus ekspertas papildomo daigų apšvietimo klausimais, empiriškai nustatė formulę:
Kaip apskaičiuoti atstumą nuo daigų
Apšvietimas apskaičiuojamas taip: jis yra atvirkščiai proporcingas atstumo nuo lempos iki paviršiaus kvadratui, o jei 25 cm atstumu nuo daigų kabojo lempa, 50 cm pajudinsite, tada apšvietimas sumažės 4 kartus. Čia taip pat svarbus lempos kampas: galite nubrėžti analogiją su saule, kuri savo zenite šviečia ryškiau, nei kabo virš horizonto. Būtina ištaisyti fitolampo atstumą, patikrinant daigų savijautą, tačiau tai yra gana darbinis stalas:
Atstumas iki augalų
Ploto aprėptis (skersmuo)
Vidutiniškai daigus fitolampais rekomenduojama papildyti 8–13 valandų per dieną. Siekiant užtikrinti, kad visa šviesa būtų pristatyta į paskirties vietą, ant žibintų klijuojama folija.
išvados
Daugumos Rusijos regionų klimato sąlygomis papildomas apšvietimas būtinas tiek daigams, tiek kambariniams augalams. Daigams pirmiausia svarbi mėlyna ir raudona spektro spalvos. LED lempos leis jums pasirinkti norimą spektrą ir pasirinkti optimalų režimą.
Savo rankomis galite pasigaminti fitolampą sodinukams, o toks prietaisas bus kelis kartus pigesnis nei įsigytas. „FORUMHOUSE“ mes išsamiai pasakojome, kaip savo rankomis pasigaminti biudžetinį fitolampą. Sužinokite, kaip tinkamai sodinti daigus šiltnamiuose ir OG. Prisijunkite prie diskusijos apie fito lempas, kaitrines lempas ir šviesos diodus, skirtus augalų apšvietimui. Peržiūrėkite vaizdo įrašą, kaip tinkamai sukietinti ir pašerti suaugusius daigus.