Використання фитоламп
Протягом багатьох років, виникало багато труднощів при вирощуванні рослин пов'язаних з проблемами освітлення, так як для роботи традиційних ламп ДНаТ, по перше потрібно багато додаткового обладнання(баласт, ІЗУ, колба, кулер для охолодження лампи, відбивач світла ), по-друге, використання даних ламп вимагає постійної уваги ,і в третіх використання потужних ламп ДНАТ істотно збільшує платежі за електрику.
Все змінилося з появою світлодіодних ламп . Вони мають численні переваги перед традиційними лампами і є найбільш швидко зростаючим сегментом на ринку освітлення.
Переваги світлодіодних ламп:
1. Світлодіодні лампи потужністю 90Вт виробляють стільки ж світла, скільки і стандартні лампи ДНАТ 400Вт, при цьому економія електроенергії становить понад 80%.
2. На відміну від традиційних ламп, світлодіодні лампи практично не виробляють додаткового тепла, що дозволяє економити гроші на додатковому обладнанні для охолодження.
3.Світлодіодні лампи не містять хімічних ниток і токсичних металів, які не тільки важко утилізувати, але які також завдають шкоду навколишньому середовищу.
4. Термін служби світлодіодної лампи в рази вище, ніж середній термін служби традиційних аналогів і становить 50000 годин.
5. Немає необхідності в установці великих параболічних відбивачів світла.
6. Немає необхідності встановлювати баласт, що є додатковою витратою і який також має обмежений життєвий цикл. Світлодіодні лампи є самостійно функціонуючими одиницями, що не вимагають ніякого додаткового обладнання!!!
Спектр денного світла
Зі шкільного курсу фізики відомо, що знаменита формула: Кожен Мисливець Бажає Знати, Де Сидить Фазан описує черговість розташування в спектрі білого кольору семи основних кольорів, якщо перераховувати їх у зворотній послідовності (справа - наліво).
Кількісно колір або спектральна складова характеризується довжиною хвилі, яка вимірюється в нанометрах (нм). Білий світ знаходиться в область довжин хвиль від 400 до 800 нм. При цьому фіолетовий розташований в лівій (короткі хвилі) частини 390-420нм, а червоний - у правій (довгі хвилі) частини діапазону 630-770нм.
У лівій частині - перехід в область ультрафіолетового випромінювання, у правій - в область інфрачервоного випромінювання.
Відразу слід зазначити, що стосовно до життя рослин прийнято червоне світло ділити на просто червоний 630-660 нм та інфра червоний від 730 нм. У чому їх різниця - про це трохи нижче. Але це дуже важливі ділянки спектру.
Зовсім дитяче питання: чому вдень світло - білий, а навколишній світ - кольоровий ? Чому якісь поверхні, предмети, об'єкти мають той чи інший колір?
Відповідь проста: якщо поверхня непрозорого предмета (частки, його складові) відображає, наприклад, червону частину спектру, а решта - поглинає, то ми будемо бачити її теж червоною. Аналогічно і з іншими квітами або їх комбінаціями.
Фотосинтез
Давайте уявимо доросле зростаюче зелена рослина.
Головні умови його життя: сонце, повітря, вода і мінералами харчування з грунту. Сонячне світло - джерело енергії, вуглекислий газ - джерело вуглецю (головного будівельного матеріалу) і вода - джерело кисню, на молекулярному рівні входить до її складу.
І всі ці три життєві сили об'єднані процесом фотосинтезу, при якому відбувається утворення органічних речовин, завдяки енергії світла за участю фотосинтезирующего пігменту - хлорофілу.
Вдень, на світлі вода поділяється на кисень і водень і запасається енергія. Вночі, в темряві вуглекислий газ завдяки з'єднанню з запасеної енергією водню утворюють молекули вуглеводів.
Зауважимо, що все живе на Землі дихає виділяється в результаті світлової фази фотосинтезу киснем. Як же впливає на фотосинтез спектральний склад сонячного або іншого світла ?
Давайте згадаємо - чому лист рослини зелений? Правильно, саме тому, що його поверхня відбиває (а значить - не поглинає) зелене світло. А ця властивість пояснюється наявністю в зеленому листі пігменту хлорофілу. Хлорофіл поглинає світло і енергію з червоної і синьої частини спектра денного світла.
Звідси можна зробити висновок стосовно до фотосинтезу: жовто-зелена складова денного світла практично марна для росту і життя рослини, а потрібен йому - червоний і синій спектр світла.
Але давайте все ж не забувати, що все сказане про фотосинтез відноситься до дорослого (або досить підрослому) рослині. А нас цікавлять особливо перші дні або навіть години життя рослини, що проростає із насіння.
І виявляється, що тут є свої закони, можливо навіть більш складні, ніж процеси фотосинтезу. Який не відбувається з тієї простої причини, що в проростке поки ще немає хлорофілу, без якого фотосинтез, а отже, зростання і саме життя рослини - неможливі. Як же розірвати це порочне коло ?
І тут з'являється нове поняття - фотоморфогенез.
Фотоморфогенез
Фотоморфогенез - це процеси, що відбуваються в рослині під впливом світла різного спектрального складу та інтенсивності. У них світло виступає не як первинне джерело енергії, а як сигнальне засіб, що регулює процеси росту і розвитку рослини. Можна провести певну аналогію з вуличним світлофором, автоматично регулює дорожній рух. Тільки для управління природа вибрала не "червоний - жовтий -зелений", а інший набір кольорів: синій - червоний - далекий червоний".
І перший прояв фотоморфогенеза виникає в момент проростання насінини.
Про будову насінини і особливості проростання я вже розповідав у статті про розсаду . Але там були опущені подробиці, пов'язані з сигнальним дією світла.Заповнимо цей пропуск.
Отже, сім'я прокинулася від сплячки і почала проростати, перебуваючи при цьому під шаром грунт, тобто в темряві. Зауважу відразу, що дрібні насіння, посіяні поверхнево і не присипані нічим, теж проростають у темряві ночі.
До речі, за спостереженнями, взагалі вся розсада, що стоїть у світлому місці, проростає вночі, а масові сходи можна побачити вранці.
Але повернемося до нашого проклюнувшемуся насіння. Проблема полягає в тому, що навіть з'явившись на поверхню грунту, росток про це не знає і продовжує активно рости, тягнутися до світла, до життя, поки не отримає спеціального сигналу: стоп, можна далі не поспішати, ти вже на волі і будеш жити.
І такий синал він отримує не від повітря, не від вологи, не від механічного впливу, а від короткочасного світлового випромінювання, містить червону частину спектру .
А до отримання такого сигналу проросток знаходиться в так званому этиолированном стані. В якому він має блідий вигляд і гачкуватий согбенную форму. Гачок - це вийшов назовні эпикотиль або гіпокотилю, потрібний для захисту почечки (точки росту) при проростанні через грунт до світла, і він збережеться, якщо зростання продовжиться в темряві і рослина буде залишатися в цьому этиолированном стані.
Червоне світло
Чому це відбувається - ще трохи теорії. Виявляється, крім хлорофілу, в будь-якому рослині є ще один пігмент, який називається - фитохром. (Пігмент - це білок, який має виборчу чутливість до певного ділянці спектра білого світла).
Особливість фитохрома полягає в тому, що він може приймати дві форми з різними властивостями під впливом червоного світла довжиною спектру 660 нм. і інфра червоного світла довжиною світлової хвилі 730 нм, тобто він має здатність до фотопревращению. Причому почергове короткочасне освітлення тим або іншим червоним світлом аналогічно маніпулювання будь-яким вимикачем, що мають положення "ВКЛ-ВИКЛ", тобто завжди зберігається результат впливу останнього.
Це властивість фитохрома забезпечує спостереження за часом доби (ранок-вечір), керуючи періодичністю життєдіяльності рослини. Більш того, светолюбивость або тіньовитривалість того чи іншого рослини також залежить від особливостей наявних у ньому фитохромов. І, нарешті, найголовніше цвітінням рослин також управляє фитохром!
А поки повернемося до нашого проростку. Фитохром, на відміну від хлорофілу, є не тільки в листах, але і в насінні. У процесі проростання насіння участь фитохрома для деяких видів рослин таке: червоне світло стимулює процеси проростання насіння, а інфра червоний пригнічує проростання насіння (можливо, що саме тому проростають насіння і вночі). Хоча, це і не є закономірністю для всіх рослин.
Але припустимо, що нашому насіння пощастило і воно проросло, з'явившись на поверхні этиолированном вигляді. Тепер досить короткочасного освітлення проростка, щоб запустити процес деэтиоляции: швидкість росту стебла знижується, гачок розпрямляється, починається синтез хлорофілу, сім'ядолі починають зеленіти.
І все це, завдяки червоного світла. У денному сонячному світлі звичайних червоних променів більше, ніж інфра червоних, тому вдень висока активність рослини, а вночі воно переходить у пасивну фазу.
Як же розрізнити ці два близьких ділянки спектру "на око" для джерела штучного освітлення ? Якщо взяти до уваги, що червоний ділянка межує з інфрачервоним, тобто тепловим випромінюванням, то можна зробити припущення, що чим тепліше "на дотик" випромінювання, тим більше в ньому інфрачервоних променів. Різницю можна відчути підставивши руку під звичайну лампочку розжарювання чи люмінесцентну лампу денного світла.
Синє світло
Ну ось, з червоним світлом трохи розібралися. А тепер повернемося до фазанах зі знаменитої формули, які уособлюють собою синьо-фіолетову область спектру. І розберемося, як же впливає на життя паростка синій світло. Зауважимо, що жовто-зелена частина спектра не має практично ніякого впливу.
Отже, в чому користь синього світла. Насправді - синій спектр відіграє також важливу роль в житті рослин, завдяки іншому пігменту - криптохрому, який реагує на синій спектр в діапазоні від 390 до 480 нм.
Для дорослих рослин синій спектр, зокрема, регулює ширину продихів листя, управляє рухом листя за сонцем, пригнічує ріст стебел.
Стосовно до прорастающему рослині дуже важлива роль синього світла у стримуванні росту стебла і гіпокотиля, тобто в обмеженні "витягування" розсади. Синій світло також пригнічує проростання насіння.
Крім того, синій світло управляє вигином проростка і стебла: з боку джерела синього світла ріст клітин гальмується, тому стебль вигинається в бік джерела світла. Напевно, всі спостерігали розсаду, зігнуту в бік вікна - це з-за синього світла. Назва цього явища - фототропізм.
Синій світло , до якого можна віднести і ультрафіолетову частину спектру, стимулює поділ клітин, але гальмує їх розтягнення. Саме тому для альпійських рослин, що ростуть на високогірних луках з великим відсотком ультрафіолету, характерна розеткова, низькоросла форма. А при дефіциті синього світла (наприклад, в загущених посадках або під склом) рослини витягуються.
З якого випливає, що Червоний, Фіолетовий і Синій кольори дуже потрібні рослинам, а Зелений і Оранжевий - практично марні.
LED освітлення
Технологія вирощування рослин світлодіодними світильниками є революційно новим способом освітлення, що значно відрізняється від інших джерел світла, які застосовуються в рослинництві, наприклад таких, як лампи ДРІ і ДНаТ. Світлодіодні світильники складаються з великої кількості світлодіодів малої потужності, які розподіляються по панелі лампи, об'єднуючись в єдиний світловий потік, в той час як звичні ДНаТ і ДРІ це поодинокі лампи великої потужності, розсіюючі світло широко по поверхні. У світлодіодних LED лампах найбільш часто використовуються світлодіоди потужністю 1-5 Ват, у той час як у світильниках ДНаТ і ДРІ використовуються лампи потужністю 400, 600 і 1000 Ватт.
Принцип ефективності світлодіодних ламп грунтується на чітко підібраному поєднанні спектральних характеристик та інтенсивності світла.
Діод, що випромінює світло, це спочатку алюмінієвий чіп в силіконовій оболонці з импрегнированными анодом і катодом. Електричний потік проходить через чіп і вивільняє так звану електро-люмінісцентную енергію.
Світлодіоди випромінюють світло певних довжин хвиль, що вимірюється в одиницях, званих нанометрами. Ці цифри знаходяться в зоні фотосинтетично активної випромінювання, між показниками 390 і 700 нм (видима область спектра). Світлодіоди визначаються по пікам нанометрической інтенсивності, і можуть випромінювати світло більшої або меншої частоти. Наприклад, якщо довжина хвилі світлодіода номінально оцінюється в 660 нм, цей показник буде вважатися піком його інтенсивності, але так чи інакше буде знаходиться в діапазоні довжин хвиль 640 – 680 нм. Світлодіоди здатні виробляти світлові хвилі різної довжини.
У теж час коли ви використовуєте LED світильник, він випромінює до 100% світла, що потрапляє в фотосинтетичний спектр. Це означає, що LED технологія найбільш ефективна для вирощування рослин.
