РАЗНООБРАЗИЕ ИСТОЧНИКОВ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ.
Лекция 7
СВЕТОВОЙ РЕЖИМ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
Искусственное освещение: освещенность, спектральный состав света.
Разнообразие источников искусственного освещения.
3. Световые и фотосинтетические величины и единицы измерения.
ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ: ОСВЕЩЕННОСТЬ, СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ СВЕТА.
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.
|
|
|
Освещённость, измеряемая в люксах, является важной характеристикой для выращивания растений внутри помещений. Освещённость характеризует количество света, падающего на поверхность. Один люкс равен одному люмену света, падающему на один квадратный метр площади (лм/м2). Для офисного помещения достаточно освещённости в 400лк.
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/м2, или фотосинтетически активная радиация (ФАР). Альтернативная величина измерения выражается в микромоль- фотонах в секунду (μmol/s) на единицу площади.
Фотосинтетически активная радиация (ФАР)–лучи с длиной волны от 380 до 710 нм. В наших широтах соотношение физиологически активного излучения и инфракрасного излучения – 1:1.
Для более точной оценки световое излучение делят на участки по влиянию на физиологические процессы:
|
|
|
> 1000 нм – только тепловое воздействие
1000-700 нм –в основном эффект вытягивания стебля
600-610 нм- зона максимального фотосинтетического эффекта синтеза хлорофилла
610-510 нм- очень низкая физиологическая реакция
510-400 нм – поглощение света желтыми пигментами, второй пик поглощения света
<400 нм – начало ультрафиолетовой области спектра, продвижение в эту сторону (<315 нм)губительно для растений.
Большая доля ультрафиолетового, синего и фиолетового света в спектре оптимальна для высокогорных растений. Длинноволновая часть ультрафиолетового спектра (300-400нм) необходима растениям в очень незначительных дозах – стимулирует обмен веществ и процессы роста.
Зеленая часть видимого спектра поглощается меньше всего. Из-за малого поглощения листьями этот компонент спектра практически не оказывает влияния на растения.
Сине-фиолетовая и красная область спектра наиболее важны для растений. Слабая интенсивность синего света воспринимается растениями как темнота. Растения короткого дня быстрее переходят к цветению под светом, в котором преобладает синяя часть спектра.
На красном свету в растениях формируется углеводный тип метаболизма, а на синем свету – белковый тип.
|
|
|
Красный свет ускоряет цветение растений длинного дня (пшеница, салат, редис, шпинат) и задерживает цветение растений короткого дня (фасоль, огурец, некоторые сорта томатов, баклажаны, перец)
Ближнее инфракрасное излучение (780-1100 нм) оказывает сильное формообразовательное влияние на растение, которое проявляется в растяжении осевых органов (стебель, подсемядольное колено). Но не все растения одинаково реагируют на длинноволновое излучение (700-1100 нм). Томаты – очень слабо, огурцы – очень сильно
Инфракрасное излучение 750 - 1200 нм тоже играет роль. Если получить урожай быстро – следует стремиться к увеличению уровня инфракрасной радиации. Если вегетация может быть длительной – (медленно, но большой урожай), следует снижать долю инфракрасного освещения
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 Сергеевич Фаминцын.
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.
«Растительная» специфика подразумевает следующие типы освещения:
постоянное – например, для овощных культур, которые лучше всего растут при естественном дневном свете, им в качестве постоянного освещения подходят спектральные галогенные, люминесцентные лампы;
периодическое – может применяться в определенный период года (зимой, осенью, ранней весной) в целях поддержания растений, когда световой день становится для них слишком коротким;
циклическое – обмен веществ у растений имеет циклический характер, поэтому освещение может быть настроено в соответствии с этими циклами, оно должно включаться/выключаться с помощью таймера-реле и зависит от предпочтений растения (короткие дни и длинные ночи или наоборот);
краткосрочное – досветка в определенные часы, соблюдать спектр не обязательно;
декоративное – контурная или подсветка снизу для придания растению или группе растений наибольшего декоративного эффекта.
РАЗНООБРАЗИЕ ИСТОЧНИКОВ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ.
Основные характеристики ламп, влияющие на их выбор.
Анализ спектра лампы включает следующие параметры:
1. Нижняя граница спектра.
2. Верхняя граница спектра.
3. Благоприятный спектральный состав.
4. Мощность светового потока.
а)Общая облученность (Вт/м2).
б)Облученность в интервале 400-700 нм (Вт/м2).
в)Доля излучения в диапазоне 400-700 нм (%).
Для освещения в установках искусственного выращивания растений применяют следующие источники:
1.Металлогалогенные лампы (МГ) - излучают в синем спектре и хорошо заменяют условия весеннего и летнего естественного освещения.
2.Лампы накаливания. Обычные лампы накаливания излучают в красно-желтой части спектра и имеют низкую цветовую температуру (примерно 2700 K). Лампы такого типа не используются в качестве фитоосвещения, а только для подсветки растений в интерьере. Некоторые лампы накаливания имеют маркировку «growlights» и покрыты светофильтром синего цвета, который уменьшает количество испускаемого ими красного света. Лампы со светофильтром не имеют особых преимуществ, поскольку фильтр лишь задерживает часть излучения в красной области спектра. Такие фитолампы имеют короткий срок службы около 750 часов и крайне не эффективны в плане расходования электроэнергии.
3. Люминесцентные лампы. В настоящее время цветовая температура люминесцентных ламп может варьироваться в широких пределах: от 2700 K до 7800 K. Стандартные люминесцентные лампы можно применять для выращивания овощей, трав или рассады. Стандартные лампы производят в два раза больше световой энергии на единицу электрической мощности, чем лампы накаливания и имеют ресурс непрерывной работы порядка 20000 часов. Иногда в качестве фитоламп используют менее эффективные, но дешевые люминесцентные лампы холодной цветовой температуры.
Высокоэффективные люминесцентные лампы производят вдвое больше световой энергии, чем стандартные лампы. Специальная форма светильника с очень тонким профилем особенно выгодна при использовании в боксах с ограниченной высотой. Высокоэффективные люминесцентные лампы выдают порядка 5000 Люкс на 54 Вт мощности и выпускаются с теплым цветовым оттенком (2700 K) и холодным (6500 K). Ресурс работы таких ламп составляет около 10000 часов.
4. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД)имеют жёлтое свечение (2200 K) с очень низким индексом цветопередачи 22. Как правило, такие лампы используются на поздних (или репродуктивных) стадиях роста. Если использовать фитолампы такого типа на ранних стадиях вегетативного роста, растения растут немного быстрее, чем обычно. Оборотной стороной этого процесса является слишком высокое и раскидистое растение с длинными междоузлиями. Натриевые лампы высокого давления ускоряют процесс образования цветков и плодов у растений. Растения используют красно-оранжевую часть спектра НЛВД-ламп в репродуктивных целях, что позволяет получать более высокие урожаи трав, овощей, фруктов или цветов. Иногда растения визуально, из-за особенностей цветового оттенка ламп, выглядят бледными и нездоровыми.
Натриевые лампы высокого давления имеют продолжительный срок службы и в шесть раз большую светоотдачу на 1 Вт электроэнергии чем стандартная лампа накаливания. Ввиду высокой эффективности натриевых ламп их используют в качестве дополнительной подсветки в теплицах, где необходимую им часть синего спектра растения получают из естественного освещения. Но в высоких широтах, где период недостатка солнечного света очень продолжительный, НЛВД-лампы должны сочетаться с другими источниками света для правильного роста. НЛВД-освещение может привлекать насекомых или других вредителей, что может представлять угрозу для растущих растений. Натриевые лампы высокого давления излучают много тепла, что может вызвать вытягивание стеблей, хотя при должном контроле температуры воздуха эта проблема не так актуальна.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 604; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!