Електричне освітлення домашньої оранжереї
Якщо ваша дружина попросить зробити підсвічування для улюблених орхідей або шухлядок з розсадою, не поспішайте бігти в магазин за лампочки і дроти. Приділіть кілька хвилин читання цієї статті. Дружина може і не знати, які лампочки потрібні її улюбленим орхідеям, але ви це знати зобов'язані. Просто немає іншого варіанту. Справа в тому, що якщо ви звернетеся до професійних продавцям електротоварів, вони абсолютно не тямлять у фізіології рослин. А якщо для покупки лампочки відправитеся в квітковий магазин, то навряд чи продавець-консультант зможе сказати що або тямуще про характеристики електричних ламп. У будь-якому випадку остаточне рішення доведеться приймати самостійно.Всі ми знаємо, що рослинам для процесу фотосинтезу потрібен світло. Можливо не тільки для електриків, але і для багатьох любителів рослин виявиться несподіванкою, що рослинам необхідне світло зовсім не такий як нам, людям. Виявляється потрібен не просто світло, а важливий спектр світла падаючого на рослину і тривалість освітлення / затемнення. Основа життя на нашій Землі реакція фотосинтезу вимагає тільки певних кольорів падаючого на листя світла. Для життєдіяльності рослин має значення тільки фізіологічна і фотосинтетична активна радіація. Ось чому використання для підсвічування рослин звичайної лампи розжарювання є найбільш невдалим рішенням. Від таких ламп рослини отримають багато зовсім не потрібного їм світла! В результаті значна частина електроенергії буде витрачена даремно. Отже, при організації штучного підсвічування рослин необхідно в першу чергу враховувати їх вибірковість рослин щодо кольору підсвічування.Тільки правильно регулюючи інтенсивність світла, тривалість освітлення і підбираючи спектр джерела світла можна досягти добрих результатів при вирощуванні рослин в домашній оранжереї. Наприклад, всього лише змінюючи тривалість світлового дня можна управляти періодом цвітіння.Тут не обійтися без знання азів фізіології рослин. Доведеться згадати також вчительку фізики.Вирощуванню рослин в штучних умовах теплиць або космічної станції присвячено безліч наукових робіт, і вчені з'ясували, який світло потрібен рослинам.Відомий нашим оком сонячне світло містить всі кольори веселки: від червоного через жовтий, зелений до синього і фіолетового. Рослини для фотосинтезу можуть використовувати повний спектр, хоча з різною ефективністю. Встановлено, що червоний і синій світло, фізіологічно найбільш активний. Червоне світло стимулює вегетативний ріст і цвітіння, однак якщо рослина отримує багато тільки червоного світла, воно росте високим і тонким. Синє світло стримує ріст рослин, сприяє формуванню невисоких, кремезних саджанців.
Кожна ділянка спектра видимого світла грає свою певну роль в життєдіяльності рослин.Ультрафіолетові промені в діапазоні 280-315 нм необхідні для процесів обміну речовин і росту рослин. Вони сповільнюють витягування стебел, підвищують вміст вітамінів, сприяють процесу загартовування рослин і підвищують їх холодостійкість. На синтез хлорофілу ультрафіолетові промені практично не впливають.Фіолетові і сині промені в діапазоні 400 - 500 нм майже повністю поглинаються хлорофілом, при цьому ефективність фотосинтезу максимальна і стримується зростання стебел, пластинок і черешків листя, завдяки чому формуються компактні рослини з більш товстими листям, пристосованими для кращого поглинання та використання світла у цілому. У листі інтенсивно йде процес фотосинтезу, утворюються білки. Рослини короткого світлового дня переходять до цвітіння. Синє світло грає настільки істотну роль в житті рослин, завдяки ще одному пигменту - кріптохрому. Крім хлорофілу, в поглинанні синьо-фіолетового світла беруть участь особливі пігменти - каротиноїди. Це вони надають яскравий жовтий і оранжевий колір осіннім листям. Важлива роль синього світла при вирощуванні розсади. Він обмежує «витягування» стебла молодих рослин. Сприяє формуванню міцних саджанців. Синє світло також пригнічує проростання насіння.Фототропізм (повертання листків, квіток у бік джерела світла) також обумовлений впливом синього світла: з боку джерела синього світла ріст клітин сповільнюється, тому стебло вигинається в бік джерела світла.Зелені і жовті промені (саме в цій частині спектра випромінюється світло більшістю побутових освітлювальних ламп) практично не поглинаються листям. Листки зелені, а значить, вони повністю відображають зелений колір. При такому освітленні листя стоншуються, а стебло витягується. Інтенсивність фотосинтезу дуже низька. Тобто, та частина спектру, яка найбільше подобається людям, абсолютно не потрібна рослинам.Червоні й оранжеві промені в діапазоні 625-700 нм постачають основну частку енергії для фотосинтезу. Вони сприяють інтенсивному зростанню листя і стебел рослин. Хлорофіл практично повністю поглинає червоний і оранжевий колір, при цьому інтенсивно йде фотосинтез з утворенням вуглеводів. Ця частина спектру падаючого на рослину світла робить величезний вплив на всі фізіологічні процеси в рослинах. Червоне світло (600-700 нм) низької інтенсивності активно впливає на фізіологічні процеси в чутливих до зміни світла і темряви фотоперіодичних рослин. Так опромінюючи томати та огірки у вечірні час таким світлом від спеціальних ламп, одержують ефект прискореного розвитку, посилення росту і значного підвищення врожайності.При низьких температурах довгохвильовий червоне світло (випромінювання близьке до теплового з довжиною хвилі до 1100 нм) частково поглинається хлорофілом. Цей діапазон світла також сприяє витягуванню стебел і пагонів.Крім хлорофілу в рослинах є ще один фоточутливий пігмент - фітохром. Це особливий пігмент, він може мати різні властивості під впливом ближнього червоного світла (660 нм) і далекого червоного світла (730 нм). Причому пігмент «запам'ятовує», яким світлом він опромінювався в останній раз. За допомогою фітохромом рослина «дізнається» час доби. Фітохром забезпечує належну реакцію рослини на час доби - ранок, вечір, ніч або день відповідно змінюється життєдіяльність рослини. Період цвітіння також регулюється фітохромом.Близький червоне світло стимулює активність життєвих процесів, він як би говорить рослині - зараз ранок. Далекий червоний колір навпаки сигналізує про те, що настає вечір.Червоний ділянку спектра межує з інфрачервоним (тепловим) випромінюванням. Приблизно оцінити кількість інфрачервоного випромінювання в спектрі джерела світла можна "на дотик". Підставте руку під звичайну лампочку розжарювання і під люмінесцентну лампу денного світла - відразу відчуєте різницю в кількості тепла.З усього вищесказаного щодо росту рослин при штучному освітленні слід важливий практичний висновок - жовто-зелена складова світла світильника практично марна для росту і життя рослини, рослинам потрібен червоний і синій світло і відповідні спеціальні світильники. Тепер ми готові йти в магазин купувати лампи. Для освітлення рослин застосовуються три види джерел світла - лампи розжарювання, газорозрядні лампи та світлодіодні панелі. Розглянемо коротко плюси і мінуси кожного з них.
Лампи розжарювання
Це найдешевші і популярні в побуті джерела світла. Конструкція дуже проста - всередині скляної колби є вольфрамова спіраль, колба заповнена інертним газом при низькому тиску. При проходженні електричного струму спіраль нагрівається з виділенням світла і великої кількості тепла.Вдосконаленим варіантом ламп розжарювання є галогенні лампи. Не плутайте їх з розрядними металогалогенні лампами. У звичайної лампи розжарювання з вольфрамової спіралі з часом випаровується вольфрам, в результаті колба зсередини покривається тонким металевим шаром з конденсованого пара вольфраму. Це покриття сильно обмежує світловий потік. У галогенною лампі в колбі є невелика кількість одного з галогенів (йоду або брому), який утворює з парами вольфраму хімічна сполука йодид або бромід вольфраму. Бромід або йодид, реагуючи з гарячою ниткою, розкладається на вольфрам і галоген, відновлює нитка лампи. За рахунок більш високої температури нитки збільшується яскравість. У деяких лампах застосовується суміш інертних газів криптону і ксенону, що дозволяє ще збільшити яскравість світіння. Для здійснення галогенного циклу необхідна температура не менше 200 градусів за Цельсієм. Саме тому галогенні лампи такі гарячі. Галогенні лампи на 25-30% яскравіше, ніж звичайні лампи розжарювання. Вони дуже чутливі до якості напруги невелике підвищення напруги живлення призводить до перегорання лампи. Вольфрамово-галогенні лампи доступні в різних виконаннях, але мало чим відрізняються від ламп розжарювання. У них вище робоча температура, ніж у ламп розжарювання і, отже, спектр зміщений більше в бік блакитного кольору, хоча цього недостатньо для нормального росту рослин при повній відсутності сонячного світла.У продажу можна зустріти неодимові лампи. Колба такої лампи виготовлена зі скла з добавкою неодиму, поглинаючого жовто-зелену частину спектру. Хоча візуально освітлювані об'єкти виглядають яскравіше, реально лампа дає стільки ж світла що і звичайна.Лампи розжарювання мають термін служби близько 1000 годин, а галогенні лампи - близько 2000 годин.Лампи розжарювання - найдешевший і одночасно поганий вибір джерела світла для підсвічування рослин. Є дві причини, з яких їх не слід застосовувати - спектр випромінювання зміщено у бік ближнього і далекого червоного кольору, повністю відсутня синій колір, лампи відрізняються надзвичайно низькою світловіддачею (всього 17-25 Лм / Вт). Велика частина споживаної електроенергії перетворюється в тепло. Щоб уникнути опіків рослин лампи необхідно розміщувати на великій відстані. А це ще більше знижує їх ефективність. Тому в промислових тепличних господарствах такі лампи не застосовуються. У домашніх умовах лампи розжарювання іноді застосовують у якості нагрівального елемента для підігріву повітря в невеликих тепличках і оранжереях, або в комбінації з люмінесцентними лампами холодного світла, в спектрі яких мало червоного світла. Хоча лампи розжарювання дуже неефективні, вони є дешевим і досить хорошим джерелом ближнього і далекого червоного світла. Іноді в продажу можна зустріти спеціальні лампи для підсвічування рослин, що мають вбудований рефлектор. Вони відрізняються від звичайних лише ціною, а ефективність така ж низька, як і у всіх ламп накалювання.
Люмінесцентні лампи загального застосування і спеціальні
Всім відомі люмінесцентні лампи широко застосовуються в якості джерел світла в приміщеннях. Лампи денного світла типу ЛБ або ЛТБ потужністю 40, 65, 80 Вт цілком можна застосовувати для досвічування при вирощуванні розсади, овочевих та декоративних рослин. Спектр світла люмінесцентних ламп, на відміну від ламп розжарювання, краще відповідає потребам рослин. Вони мають порівняно високу світловіддачу 50-80 Лм / Вт, незначне теплове випромінювання і досить великий термін служби. Недоліком таких ламп є те, що у них не зовсім оптимальний для підсвічування рослин спектр випромінювання. Лампи підключаються через електромагнітний пускорегулюючий або електронний апарат. Деякі типи електронних баластів мають можливість регулювання яскравості світіння ламп від зовнішнього програматора або датчика освітленості. Тут проблема тільки в ціні - електронні баласти в п'ять-десять разів дорожче електромагнітних.По можливості слід застосовувати більш довгі і відповідно потужні лампи, оскільки вони мають кращу світловіддачу. Лампи встановлюють на висоті до півметра від рослин. Для світлолюбних рослин висота підвіски до 15 сантиметрів, і на відстані 15-50 см для тіньовитривалих. При цьому світильник розміщується по всій довжині полиці або стелажу. Малопотужні лампи монтують по кілька штук з відбивачами, які збільшують світловий потік, падаючий на рослини і не дають неприємного мерехтливому світлу проникати в кімнату. Сумарна потужність ламп на квадратний метр площі зайнятої рослинами повинна становити 100-150 Вт Для підвіконня довжиною один метр цілком підійде стандартний світильник з двома лампами по 80 ВтЯк вказувалося, світло люмінесцентних ламп загального призначення не зовсім відповідає фізіологічним вимогам рослин. При можливості краще встановити спеціальні люмінесцентні лампи. Вони відрізняються від звичайних лише складом люмінофора, що наближає спектр випромінювання цих ламп до спектру, оптимальному для рослин. Це лампи західних виробників і ціни на них в два-три рази вище. Витрати будуть виправдані гарним ростом і цвітінням рослин. А якщо ви міняєте стару лампу, то краще замінити її на спеціальну з оптимізованим спектром світіння.Останнім часом з'явилося багато видів компактних люмінесцентних ламп малої потужності. Як правило, вони мають вбудований баласт. Лампи прості в експлуатації і їх можна вкрутити в звичайний стандартний патрон. Такі лампи призначені для освітлення приміщень взамін ламп розжарювання і спектр світла в них не оптимальний для рослин. Малопотужні лампи зручно використовувати для підсвічування групи компактно розташованих рослин. Кращі характеристики мають більш потужні (30-60 Вт) компактні лампи. У них вище на 20% -30% світловіддача і довгий термін служби. Крім того в спектрі мається настільки необхідний рослинам червоний і синій світло. Невеликі розміри дозволяють створити ефективну освітлювальну установку невеликої потужності. Як недолік слід відзначити порівняно високу ціну і необхідність застосування електронного пускорегулюючий апарату для ламп великої потужності.Трубчасті фітолюмінесцентние лампи дійсно ефективні для фотосинтезу і досить економічні (у 4-5 разів більше світла, ніж від лампи розжарювання при тій же споживаної потужності), рівномірно висвітлюють поверхню і мало нагріваються, що дозволяє розташовувати їх дуже близько від рослин. Є і недолік. Бузково-рожеве світло від цих ламп подразнює очі, він неприродний для людини і може викликати головний біль. У житлових приміщеннях при горизонтальному розміщенні їх слід поміщати в кожух з дзеркальним відбивачем і комплектувати датчиками наявності людей (при появі людини лампи вимикаються).Кілька порад при вирощуванні під люмінесцентними лампами.Повертайте і переставляйте рослини щотижня. Світло від люмінесцентної лампи є більш інтенсивним у центрі колби, ніж на кінцях. Замінюйте люмінесцентні лампи, коли вони починають темніти. У старих ламп світловий потік може зменшиться у два рази від початкового. Очищайте люмінесцентні лампи кожен місяць. Пил і бруд значно зменшують кількість випромінюваного світла.Покладіть руку під світильник на листя. Якщо ви відчуваєте тепло, світильник розташований занадто близько.
Газорозрядні лампи
В даний час це найбільш яскраві джерела світла. Вони відрізняються компактністю і дуже високою світловіддачею, що дозволяє висвітлювати велику площу теплиці. Ці лампи включаються тільки зі спеціальним баластом. Для освітлення рослин в промислових теплицях застосовуються три типи газорозрядних ламп: ртутні, натрієві високого і низького тиску, а також металогалоїдні (металогалогенні). Ці ефективні, але дорогі лампи доцільно використовувати, якщо потрібно багато світла - промислова теплиця або зимовий сад. Оскільки ми висвітлюємо маленьку теплицю, зараз нас ці лампи не цікавлять.
Світлодіодне підсвічування рослинНа основі напівпровідникових світлодіодів (англійською LEDs, Light Emitting Diodes) створені ідеальні джерела світла для підсвічування рослин. Окремо взятий світлодіод випромінює світло у вузькому діапазоні 20-30 нм. В даний час розроблені світлодіоди, здатні випромінювати у всьому видимому діапазоні від ближнього інфрачервоного до ультрафіолетового. Комбінуючи різні світлодіоди можна отримати будь-які відтінки сумарного світла в широкому діапазоні яскравості. Крім того світлодіоди мають практично необмежений термін служби від 60000 до 160000 годин. Все це робить їх кращими джерелами штучного світла для оранжерей і теплиць. Саме таке освітлення застосовується в космічних гідропонних оранжереях. Єдина причина, по якій світлодіодні лампи ще не набули широкого поширення це висока ціна.
Що ще треба враховувати при штучному освітленні рослин При додаткової підсвічуванні рослин необхідно враховувати, що рослини реагують на напрям падіння світла (Фототропізм), тому для запобігання викривлення стебла джерело світла краще розміщувати зверху. Тропічні рослини зимують при незначному зниженні температури і освітленості. Для інших рослин при прохолодній зимівлі можна знизити освітленість.Дуже велике значення для декоративно-квітучих рослин має чергування дня і ночі і тривалість світлового дня.
|