Фитосветильники – помощники в борьбе за урожай? - Топ-Свет
Бесплатно по России

Каталог товаров

Производители

Фитосветильники – помощники в борьбе за урожай?

Оправдано ли использование фитосветильников для улучшения роста растений, откуда вообще появились эти приборы и зачем они нужны – мы попробуем разобраться в этой статье.

Популярность фитосветильников в среде российских любителей и профессионалов растениеводства с каждым годом растёт. Красно-фиолетовый свет на подоконниках домов в феврале-марте уже стал достаточно привычным и не вызывает ассоциаций с чем-то незаконным – просто очередной садовод готовится к посадочному сезону и решил дополнительно подсвечивать рассаду в условиях короткого светового дня.

Вырастить и накормить

По мере увеличения населения планеты всё более актуальной становится проблема производства и распределения продуктов питания. В некоторых районах Земли использование традиционных фермерских технологий просто не позволяет обеспечить жителей необходимым количеством овощей, фруктов, зерновых культур и т.п. Это может быть связано как с климатическими условиями – попробуйте вырастить абрикосы в условиях тундры – или же с отсутствием пространства – возьмём, например, Японию с её колоссальной плотностью населения и катастрофической нехваткой земель сельхозназначения.

World Food Building
Так по мнению архитекторов будет выглядеть гибрид офисного здания и теплицы

Положительные примеры решения проблемы уже имеются. Например, компания Plantagon в настоящее время ведёт в Швеции строительство уникального сооружения, совмещающего в себе современное офисное здание и комплекс вертикальных теплиц. Оно получило название World Food Building и должно быть введено в эксплуатацию уже в 2020 году. Однако, оставим архитектурные решения за рамками этой статьи и вернёмся к тому, что нам ближе – к свету.

Естественный или искусственный? Влияние света на фотосинтез

Как известно из школьного курса биологии, основой жизнедеятельности большинства растений является процесс фотосинтеза – превращения воды и углекислого газа в углеводы (в частности – глюкозу) при поглощении солнечного света. Этот процесс идёт благодаря особому пигменту – хлорофиллу, придающему растениям их зелёный цвет. Помимо хлорофилла способностью улавливать свет обладают и некоторые другие пигменты – например, бета-каротин – благодаря ему у моркови такой красивый оранжевый цвет.

И здесь мы приходим к понятию ФАР – фотосинтетически активной радиации. Это условно выделенный участок диапазона излучений с длинами волн от 400 до 700 нанометров, который растения используют в процессе фотосинтеза. Большая часть видимого света соответствует именно этому диапазону, но использует его растение неодинаково. А всё потому, что хлорофилл способен поглощать далеко не любое излучение (иначе он был бы совершенно чёрным). Собственно, зелёный цвет – это и есть результат отражения им соответствующей части спектра. А значит, хлорофиллом поглощаются преимущественно красные и синие цвета.

Освещение в теплице
Для освещения теплиц используются самые разные светильники

Практика использования дополнительного освещения для усиления роста растений не нова и применялась задолго до появления светодиодных систем освещения. Логика здесь проста – чем больше света, тем интенсивней фотосинтез, чем больше питательных веществ, тем больше рост. Традиционно с целью стимуляции роста растений или в условиях недостаточного внешнего освещения или короткого светового дня использовали лампы ДНаТ и ДРЛ. При этом первые – с явным пиком в оранжевой части спектра, вторые – с куда большим разнообразием излучения, в том числе – в области ультрафиолета. Исследований их влияния на рост растений проводилось достаточно много, в том числе и в стенах известной в России Тимирязевской академии.

Результат везде одинаков – свет действительно влияет на рост растений. Причём его спектральный состав формирует и внешний вид посадок. Например, недостаток в искусственных источниках синего света (в естественных условиях его испытывают деревья и цветы, находящиеся в тени) заставляет их вытягиваться в поисках более подходящего освещения. Кстати, за фототропизм – поворот растений вслед за солнцем – отвечает именно синяя часть спектра его излучения.

Влияние досветки на рост растений
Влияние разного уровня досветки на рост растений (из презентации компании Osram)

Ученые экспериментируют

Появление коммерчески доступного светодиодного освещения, вопреки ожиданиям, лишь запутало ситуацию. Эксперименты с различными спектральными составами излучения показали, что влияние отдельных частей спектра на рост растения может изменяться не только между разными культурами, но и между разными сортами одного и того же растения. Более того, отсутствие в искусственном освещении определённых частей спектра, которые и к хлорофиллу то отношения не имеют и используются только вспомогательными пигментами, сказывалось на развитии растения в целом, а также на химическом составе урожая и вкусовых качествах. Так появились новые стандарты, которые расширяют спектральный диапазон, рекомендуемый для выращивания растения, как в сторону мягкого ультрафиолета, так и в сторону дальнего красного света, ограничивая его теперь уже 300-800 нанометрами.

Получается – нужно использовать белый свет, максимально близкий к естественному солнечному? В целом – скорее да, но есть нюансы. Например, исследования влияния светодиодного освещения на рост китайской капусты, проведённые в 2013-2016 годах Институтом медико-биологических проблем Российской академии наук, показали, что добавление к белому свету узкополосных красных светодиодов с длиной волны 660 нм хоть и не привело к значимому увеличению урожая, но существенно увеличило содержание в нём витамина С, а значит – улучшило качество. Хотя при этом потребовалось корректировать составы питательных смесей – использование нитратов, как традиционных источников азота, совместно с дополнительным освещением красным светом увеличивало их концентрацию в листьях капусты. А это потребовало корректировки состава удобрений в пользу соединений аммония.

Матрицы от отечественных производителей

Так каков же рецепт успеха? Как вырастить гигантские помидоры на зависть соседям в условиях кладовки и без солнечного света? Если вкратце, то это весьма проблематично. В зависимости от культуры и фазы развития растения его требования к спектральному составу света могут быть весьма разнообразными. Поэтому, как правило, при использовании фитосветильников приходится говорить не о замене естественного белого света или его полных с точки зрения спектра светодиодных аналогов, но именно о досветке, причём в зависимости от того, что мы хотим получить – вершки или корешки – с использованием различных типов матриц.

Pandora LED 605 PHYTO
Pandora LED 605 PHYTO

Например, компания Pandora LED в своих сериях фитосветильников (605, 615, 635, 670) предлагает комбинировать матрицы различного назначения в одном приборе. В сочетании с возможностью дистанционного управления это открывает неплохие перспективы в деле построения современных автоматизированных тепличных комплексов и оранжерей.

INDUSTRY.3-215-148/148
INDUSTRY.3-215-148/148

Другой отечественный производитель – компания ЛидерЛайт – предлагает для своих фитосветильников серий INDUSTRY PHYTO на выбор целых пять вариантов матриц. Причём четыре из них дают уже практически традиционное сочетание красного и синего излучения в различных пропорциях и предназначены для досветки растений в определённые периоды их роста. А вот пятый – особый – за счёт более полного спектрального состава излучения позволяет выращивать урожай вообще без солнечного света.

Светодиоды – лучшие друзья растений

Использование светодиодных светильников для систем искусственного освещения теплиц и оранжерей на данном этапе развития технологий выглядит весьма перспективно. Во-первых, наличие мощных и энергетически эффективных источников белого света с высокими показателями индекса цветопередачи (а именно он, напомним, показывает близость искусственного света к солнечному) позволяет без особых проблем создать общее освещение максимально приближенное к естественному. Во-вторых, разнообразие предлагаемых специализированных фитосветильников позволяет профессионалам отрасли максимально точно подобрать источник света для конкретного сочетания культуры и фазы роста и получить наилучший результат. В-третьих, спектр излучения традиционно используемых ламп (ДНаТ, например) приходится на участки кривой поглощения растений с невысокой эффективностью, а значит - значительная часть света расходуется впустую.

Излучение ламп (LED и ЛВД) и кривая поглощения света растениями (из презентации Osram)
Излучение ламп (LED и ЛВД) и кривая поглощения света растениями (из презентации Osram)

В сравнении же с традиционными лампами ДНаТ, ДНаЗ и т.п. светодиодный свет позволяет получить более качественный (с точки зрения растений) и экономически более выгодный свет. Помимо этого, отсутствие интенсивного нагрева светильника позволяет размещать его в непосредственной близости от растения без рисков ожогов. Добавим к этому больший срок службы и меньшую скорость деградации светодиодов и, соответственно, снижение эксплуатационных расходов – и получим закономерный вывод: за светодиодами – будущее.