Какая световая температура нужна для растений

Белый свет для растений

2019-05-13

Красный, белый, голубой синий? Выбирай себе любой!

Как растения реагируют на разный спектр света и какое освещение действительно улучшает фотосинтез и плодоношение растений. В этой статье мы разберем ключевые особенности влияния света на растения.

Фотосинтез и свет

Солнечный свет необходим для растений на любой стадии развития. Основными характеристиками света являются его спектральный состав, интенсивность, суточная и сезонная динамика. Недостаток света – сокращение продолжительности светового дня и малая интенсивность освещения – приводят к гибели растения. Свет – единственный источник энергии, обеспечивающий функции и потребности зеленого организма. Для восполнения недостатка солнечного света применяется досветка растений. Наиболее распространенные инструменты – лампы ДНаТ и светодиодные светильники. Фотосинтез – основа жизни растения. Энергия квантов света преобразует получаемые растением неорганические вещества в органические. Свет разных длин волн по-разному влияет на интенсивность фотосинтеза. Первые исследования на эту тему были проведены еще в 1836 г. В. Добени. Физик пришел к выводу, что интенсивность фотосинтеза пропорциональна яркости света. Наиболее яркими лучами в то время считались желтые. Выдающийся российский ботаник и физиолог растений К. А. Тимирязев в 1871–1875 гг. установил, что зеленые растения наиболее интенсивно поглощают лучи красной и синей части солнечного спектра, а не желтые, как это считалось ранее. Поглощая красную и синюю часть спектра, хлорофилл отражает зеленые лучи, из-за чего и кажется зеленым. На основании этих данных немецкий физиолог растений Т. В. Энгельман в 1883 г. разработал бактериальный метод изучения ассимиляции углекислого газа растениями, который подтвердил, что разложение углекислого газа, (а, значит, и выделение кислорода) у зеленых растений наблюдается в дополнительных к основной окраске (т. е. зеленой) лучах – красных и синих. Данные, полученные на современном оборудовании, полностью подтверждают результаты, полученные Энгельманом более 130 лет назад.
Рис.1 – Зависимость интенсивности фотосинтеза зеленых растений от длины световой волны Максимальная интенсивность фотосинтеза – под красным светом, но одного красного спектра недостаточно для гармоничного развития растения. Исследования показывают, что салат, выращенный под красным светом, имеет большую зеленую массу, чем салат, выращенный под комбинированным красно-синим освещением, но в его листьях значительно меньше хлорофилла, полифенолов и антиоксидантов.

ФАР и ее производные

Фотосинтетически активная радиация (ФАР, PPF — Photosynthetic Photon Flux) – та часть доходящей до растений солнечной радиации, которая используется ими для фотосинтеза. Измеряется в мкмоль/Дж. ФАР можно выражать в единицах энергии (интенсивность излучения, Ватт/м 2 ). Фотосинтетический фотонный поток (PPFD — Photosynthetic Photon Flux Density) — суммарное число фотонов, излучаемых в секунду в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм (мкмоль/с). Значение ФАР не учитывает разницу между разными длинами волн в диапазоне 400 — 700 нм. Кроме того, используется приближение, что волны за пределами этого диапазона имеют нулевую фотосинтетическую активность. Если известен точный спектр излучения, можно оценить усваиваемый растением поток фотонов (YPF — Yield Photon Flux), представляющий собой ФАР, взвешенную в соответствии с эффективностью фотосинтеза по каждой длине волны. YPF всегда несколько меньше PPF, но позволяет более адекватно оценивать энергетическую эффективность источника света. Для практических целей достаточно учесть, что зависимость почти линейна и PPF для 3000 К больше YPF примерно на 10%, а для 5000 К — на 15%. Что означает примерно на 5% большую энергетическую ценность для растения теплого света по сравнению с холодным при равной освещенности в люксах.

Эффективность белых светодиодов

Выделенный и очищенный хлорофилл invitro поглощает только красный и синий свет. В живой же клетке пигменты поглощают свет во всем диапазоне 400–700 нм и передают его энергию хлорофиллу. Несколько фактов о белых светодиодах: 1. В спектре всех белых светодиодов, даже с низкой цветовой температурой и с максимальной цветопередачей, как и у натриевых ламп, очень мало дальнего красного (рис. 2). Рис. 2. Спектр белого светодиодного (LED 4000K Ra = 90) и натриевого света (HPS) в сравнении со спектральными функциями восприимчивости растения к синему (B), красному (Ar) и дальнему красному свету (Afr) В естественных условиях затененное пологом чужой листвы растение получает больше дальнего красного, чем ближнего, что у светолюбивых растений запускает «синдром избегания тени» — растение тянется вверх. Помидорам, например, на этапе роста (не рассады!) дальний красный необходим, чтобы вытянуться, увеличить рост и общую занимаемую площадь, и, следовательно, урожай в дальнейшем. Под белыми светодиодами и лампами ДНаТ растение чувствует себя как под открытым солнцем и вверх не тянется. 2. Синий свет обеспечивает фототропизм — «слежение за солнцем» (рис. 3).
Рис. 3. Фототропизм — разворот листьев и цветов, вытягивание стеблей на синюю компоненту белого света В одном ватте потока белого светодиодного света 2700К фитоактивной синей компоненты вдвое больше, чем в одном ватте натриевого света. Причем доля фитоактивного синего в белом свете растет пропорционально цветовой температуре. Если разместить рядом с растением лампу с интенсивным холодным светом – оно развернет соцветия в сторону лампы. 3. Энергетическая ценность света определяется цветовой температурой и цветопередачей и с точностью 5% может быть определена по формуле: [эфф. мкмоль/Дж],
Где η – светоотдача [Лм/Вт], Ra – индекс цветопередачи, CCT – коррелированная цветовая температура [К] Эта формула может быть использована для расчета освещенности, чтобы при заданной цветопередаче и цветовой температуре обеспечить требуемое значение YPF, например, 300 эфф. мкмоль/с/м 2 :

Освещение для растений: по каким параметрам выбрать лампу

В естественной среде обитания растения поглощают столько солнечной энергии, сколько им полагается. В домашних условиях света всегда меньше, особенно в зимний период, когда дополнительное освещение необходимо практически всем цветам. Разбираемся, каким должно быть освещение для цветов, и какие осветительные приборы лучше использовать.

Влияние света на растения

Под действием света в зелёных листьях из углекислоты и воды образуются углеводы, вещества, жизненно необходимые для успешного развития растений. Именно световая энергия запускает этот процесс, фотосинтез; когда света не хватает, он замедляется. Это сказывается на внешнем виде цветов: листья теряют окраску, побеги истончаются и плохо растут, цветение ослабевает. Значительная часть российской территории находится в регионах с продолжительным зимним периодом. Зимой световой день становится короче, и естественного света не хватает даже цветам, стоящим на южном подоконнике; особенно страдают растения, расположенные более чем в метре от окна. Для того, чтобы поддержать нормальное развитие растений, необходимо дополнительное освещение. Проблема состоит в том, что потребность в свете у разных цветов отличается, и они по-разному реагируют как на его недостаток, так и на избыток.

Искусственное освещение: когда без него не обойтись

Чтобы установка досветки не стала неоправданной тратой семейного бюджета, полезно выяснить, когда она действительно необходима. Растениям не обойтись без дополнительного освещения в следующих случаях: Если в данной местности количество пасмурных дней преобладает над количеством солнечных. Если цветы содержатся на подоконнике, но из-за неудачного расположения (северная сторона) прямой солнечный свет задерживается менее чем на 3,5 часа. В осенне-зимний период в регионах с укороченным световым днём (вся средняя полоса России и более северные территории), если температура содержания превышает 22°C. Искусственное освещение принесёт пользу, если будет соответствовать следующим критериям: Будет качественным. Солнечный свет складывается из волн разной длины. Они образуют полный спектр, распределяясь от коротких ультрафиолетовых, до длинных инфракрасных. Искусственное освещение должно максимально соответствовать солнечному. Задача усложняется тем, что в разные периоды жизни цветам полезны волны разной длины (из разных участков спектра). Будет иметь нужную продолжительность. Для разных видов благоприятная длина светового дня отличается, и это надо учитывать при выборе режима освещения. Некоторые цветы способны к цветению только, если находятся на свету по 12-14 часов в сутки; другим достаточно 8-10 часов. Будет иметь нужную интенсивность. Потребность в свете у разных видов отличается, и колеблется от 10 тыс. люкс (яркий) до 3 тыс. (слабый) свет. Будет иметь периодичность. В природе все циклично, поэтому для домашних растений важны не только параметры света, но и периодичность его появления.

Параметры нормальной световой среды

Большое значение имеет не просто каждый фактор, но их правильная комбинация. При организации искусственного освещения необходимо обеспечить как нужное количество света, так и правильное чередование светлых и темных периодов. Например, если вы будете освещать светолюбивые виды маломощной лампой, они могут заболеть, даже при правильной длине светового дня. Для активного развития и цветения разным видам нужна освещённость в следующих пределах: Яркий свет (8-10 тыс. люкс). Потребность в ярком свете имеется у кактусов, пальм и орхидей. Любит свет роза, бугенвиллея, гибискус и пеларгония. Умеренный (4-6 тыс. люкс). Некоторые кактусы и пальмы, каланхоэ, гибискус, плющ, амариллис, хризантема, бегония. Слабый(1-3 тыс. люкс). В слабом освещении хорошо себя чувствует папоротник, традесканция, драцена, спатифиллюм, эхинантус, диффенбахия. Для развития растений важен такой параметр света, как его спектральный состав. Солнечный свет не является однородным, в нем присутствуют лучи с различной длиной волны. Спектр условно делится на два вида: Тёплый (длинноволновой, красный и оранжевый). Длина оранжевых лучей составляет 620-595 нм, красных – 720-600 нм. Цветовая температура равна 2700-3000 K. Холодный (коротковолновой, синий и фиолетовый). Длина волн колеблется в пределах 490-380 нм. Цветовая температура составляет около 4000-6500 K. Обе части спектра нужны для развития цветов, но они оказывают разное влияние. Лампы искусственного света, предназначенные для растений, помечаются цифрами, и, чем выше указанное число, тем холоднее свет. Лампы выделенного света помогают решить следующие задачи: Красный и оранжевый спектр. Лучи отвечают за процессы фотосинтеза, влияют на скорость роста и развития, отвечают за цветение и плодоношение. Они будут полезны, если вы хотите разводить цветы или, например, лимоны, помидоры или перец. Лучи тёплого спектра полезны для роста корневой системы, а также в период подготовки к цветению. Синий и, особенно, фиолетовый спектр. Также принимают участие в фотосинтезе, но дополнительно стимулируют образование белков и рост зелёной массы листьев. Холодный спектр полезен, если вы собираетесь выращивать зелень или рассаду; его будет достаточно для корнеплодов. Под лучами лампы холодного спектра быстрее зацветут сорта, которые в природе привычны к короткому световому дню. Лучи тёплого спектра также отвечают за синтез витаминов; ещё они не дают цветкам чрезмерно вытягиваться. Более жёсткий ультрафиолет повышает устойчивость к холоду. Зелёные и жёлтые лучи оказывают минимальное влияние, и не являются жизненно важными для комнатной флоры. Освещение для комнатных растений не обязательно должно быть узкоспециализированным. В большинстве случаев можно пользоваться осветительными приборами полного спектра; это значительно упростит жизнь.

Виды искусственного освещения

Для улучшения роста и развития растений используется несколько разновидностей источников искусственного света. В их число входят как специальные фитолампы, так и бытовые приборы, каждый со своим набором свойств.

Лампы накаливания

Главная особенность подобных устройств – экономическая неэффективность и низкий срок службы, что уравновешивается бюджетной стоимостью. Большая часть электрической энергии преобразуется не в свет, а в тепло. По этой причине их нельзя располагать слишком близко от горшков и контейнеров: и листья, и земля будут пересыхать. Если же расстояние увеличить, снижается интенсивность светового потока, и создаются условия, недостаточные для большинства видов. Лампы накаливания не могут стать полноценной заменой солнечного света. Их спектр богат на красный свет, но синие волны в нем практически отсутствуют (стекло задерживает ультрафиолет). Подобные осветительные приборы не подходят в качестве единственного источника, но могут использоваться в комплекте с люминесцентной лампой, дополняя её спектр красным светом. В оранжереях, там, где есть достаточно места, лампы накаливания могут применяться для нагрева воздуха. Некоторые модели имеют встроенный рефлектор; они более полезны для использования в качестве фитолампы, так как создают более комфортные условия.

Люминесцентные (флуоресцентные) лампы

Первые люминесцентные лампы были громоздкими и не слишком удобными, но позже появились компактные модели. Их удобно использовать для разведения небольших цветов и выращивания всходов семян в ограниченном пространстве. Также они подходят в качестве дополнительного источника, если освещения от окна недостаточно. Флуоресцентные лампы имеют оптимальные характеристики для домашнего использования. Срок их службы достигает 10 тыс. часов, тогда как лампа накаливания живёт, в среднем, около 1 тыс. часов. Они обходятся дешевле в эксплуатации, эффективно преобразуют электрическую энергию в свет, а тепла излучают сравнительно мало. Их спектр излучения лежит преимущественно в синей и красной части, однако интенсивность излучения достаточно слаба. Поэтому, чтобы польза была максимальной, лампы размещают очень близко от листвы. В магазинах доступны лампы дневного света, разнообразные по длине колбы (трубки), диаметру, виду цоколя. Также отличаются мощности и цветовые температуры, наиболее распространены форматы цветности на 4000 К и 6500 К. Для комнатной флоры подходящим решением будет покупка люминесцентной лампы T12. Модель Т5 (с меньшим диаметром) излучает свет более высокой интенсивности, нужный для светолюбивых растений.

Светодиоды (LED-лампы)

Светодиодные лампы выгодно отличаются своими характеристиками. Они обходятся дороже, но в процессе эксплуатации работают экономно благодаря высокому КПД (90-95%). Они служат в 4-5 раз дольше, чем флуоресцентные лампы, по 45-50 тыс. часов; даже особо светолюбивую флору такая лампа будет освещать в течение 7-9 лет. Светоизлучающие диоды обеспечивают высокую интенсивность излучения; при этом практически не нагреваются сами и не нагревают листья и стебли. Дополнительные плюсы светодиодных устройств – их экологичность (они не содержат опасных для здоровья веществ) и возможность работы при малом напряжении. Спектр стандартных LED-ламп из магазина не подходит для выращивания растений. Существуют светодиодные источники со специальным спектром (красным и синим) или с регулировкой длин волн, подходящие для использования в цветоводстве. Их выбирают, исходя из задач: для общего применения подходят светодиодные источники с длиной волны 430 нм (белый свет), для вегетации или роста выбирают LED-лампу с длиной волны 450-455 нм (синий). В период цветения полезной окажется светодиод, охватывающий спектр 600-700 нм (красный).

Видео описание

О вопросах по освещению для комнатных растений в следующем видео:

Газоразрядные лампы (HID)

До того, как на рынке появились LED-лампы, газоразрядные источники были единственным достойным вариантом для обслуживания больших тепличных хозяйств. Они отличаются мощностью, причём преобразуют электричество в свет в 8-10 раз эффективнее, чем лампы накаливания, в чем, однако проигрывают светодиодам. Наполнителем колбы могут служить различные инертные газы, пары металлов (натрия, ртути) или их смеси. Наибольшей эффективностью обладают натриевые лампы (HPS), которые выдают излучение низкого (красного) спектра и подходят для поддержания цветения. Другой тип – металлогалогенные лампы (MH), излучают в высоком спектре и удобны для улучшения вегетативного роста. HID-лампы долговечные и мощные, но выделяют много тепла, а их яркость невозможно регулировать. Также они отличаются большими размерами и относительно высокой стоимостью, требуют использования пускорегулирующей аппаратуры и систем охлаждения. Совокупность характеристик делает газоразрядные лампы удобными для применения в теплицах, и непрактичными для домашних условий. HID-лампу можно использовать дома, если у вас есть достаточно места для выращивания крупных растений, например, цитрусовых или помидоров.

Видео описание

О домашнем освещении цветочной коллекции в следующем видео:

Как узнать, достаточно ли света получают растения

Внешний вид комнатной флоры служит достоверным показателем того, хватает ли ей света. Причины плохого роста могут иметь и другое происхождение, но о недостатке освещения стоит задуматься, если у цветов наблюдаются следующие признаки: Листья вырастают до меньшего, чем обычно, размера. Цвет листьев и стеблей становится менее насыщенным. Расстояние между двумя смежными узлами (точками роста листьев) слишком большое, растение словно тянется к свету. Нижние листья начинают желтеть, пёстрые становятся зелёными. Чтобы получить достоверную картину освещённости, делают замеры с помощью специальных приборов. Для домашних условий подойдёт бытовой фотометр или люксметр (например, люксметр RADEX LUPIN). Бытовые устройства просты в использовании; они помогут организовать оптимальные световые условия. Альтернативным решением может стать специализированное приложение, которое можно скачать из Play Market или аналогичного магазина. Оно проведёт измерения, используя камеру смартфона. Если же измерения показали, что уровень освещённости почти соответствует норме, то заменять лампы не надо. Использование имеющегося искусственного света можно максимизировать. В этом помогут отражатели (рефлекторы). Они изготавливаются из металла (чаще из алюминия) с разными покрытиями; бывают напольными и подвесными, и существенно улучшают качество освещения растений.

Видео описание

О светодиодной подсветке в следующем видео:

Коротко о главном

Домашние растения часто испытывают недостаток в солнечном свете, поэтому для них необходимо организовать искусственное освещение. Чтобы привести его параметры в соответствие с потребностями комнатной флоры, необходимо знать, какие условия нужны тому или иному виду. Важным параметром является яркость (интенсивность, мощность) светового потока. Для развития растений также важен спектр, излучаемый лампой. Различают тёплую и холодную часть спектра, и они обе нужны цветам в разные периоды развития. Чтобы обеспечить подходящий световой режим, используют несколько видов ламп. Для домашнего садоводства популярным выбором являются люминесцентные лампы. Узнать, достаточно ли света получают растения, можно по их внешнему виду, а также с помощью бытового люксметра или специализированного приложения.