Разбираем фотосинтез, спектры света и основные типы ламп для растений: люминесцентные, ДНаТ, МГЛ и LED. Сравниваем применение, преимущества и ограничения каждого решения.
Во многих странах климат не позволяет выращивать растения круглый год. К счастью, при использовании искусственного освещения это становится возможным занятием. Этот процесс требует тщательной подготовки, на мировом рынке представлено множество различных вариантов специального освещения. Тип спектра, длина волны и интенсивность играют ключевую роль в росте и развитии растений. Слишком большое, а также недостаточное количество освещения является распространенной ошибкой у новичков. Важно соблюдать оптимальный баланс между количеством производимого света и количеством выделяемого тепла.
Фотосинтез
Фотосинтезом называют питание высших растений. Он имеет две стадии: световую и темновую. В световой стадии происходят следующие процессы: синтез АТФ, образование НАДФ, фотолиз воды и образование кислорода. В темновую стадию происходит синтез углеводов и образование белков и углеводов, а также связывание углекислого газа в молекулы глюкозы. Для оценки света в растениеводстве традиционно используют диапазон фотосинтетически активной радиации 400–700 нм. Синий и красный участки заметно влияют на фотосинтез и форму растения, но листья используют фотоны во всём диапазоне PAR, поэтому сводить хороший спектр только к двум пикам некорректно.
Для создания искусственного освещения вам потребуется следующее оборудование.
- Лампа: чаще всего в условиях закрытого грунта используют газоразрядные лампы (ДНаТ, МГЛ, ДРИЗ) или люминесцентные лампы (ЛЛ, КЛЛ), также в последнее время большую популярность имеют светодиодные лампы (LED).
- Электронный балласт (дроссель): используется для того, чтобы зажечь лампу, а затем регулировать в ней ток. Балласты классифицируются как цифровые, электронные или магнитные. Этот выбор может оказать значительное влияние на долговечность, эффективность и мощность ламп. Некоторые лампы не нуждаются в дополнительном оборудовании для розжига.
- Отражатель (рефлектор): предназначен для эффективного распределения света лампы в сторону растений. Обычно отражатель уже встроен в светильник.
- Таймер-розетка: необходим для того, чтобы регулировать режим освещения.
Разберем подробнее некоторые виды ламп, подходящие для выращивания в закрытом помещении:
Люминесцентные и ЭСЛ-лампы
Люминесцентные лампы бывают линейными (ЛЛ) и компактными (КЛЛ). Компактные модели также называют энергосберегающими лампами — ЭСЛ.
Они доступны различных мощностей и цветовых температур. Лампы обладающие высокой цветовой температурой 6 500 К (известные, как «холодный белый»), имеют больше «холодного» спектра и подходят для вегетативной фазы, развития рассады и черенков (клонов). Люминесцентные лампы низкой цветовой температуры 2 700 К («теплый белый») с преобладанием «теплого» спектра больше подходят для стадии цветения / плодоношения. Лампы ЭСЛ доступны в более высоких мощностях и пригодны для растений, нуждающихся в более высокой интенсивности света. Однако люминесцентные лампы производят меньше люменов на ватт по сравнению с газоразрядными лампами. Следовательно, их использование оправдано на растениях, которые нуждаются в низкой или средней интенсивности света, например, рассада, черенки (клоны), посевная трава, орхидеи и листья салата. В отличие от газоразрядных ламп, они создают минимальное количество тепла и поэтому не требуют охлаждения. К тому же, ЭСЛ-лампы, например, идут со встроенным балластом, что делает их использование очень простым.
Плюсы
- Доступная цена.
- Низкий уровень производства тепла.
- Простое использование.
- Отлично подходят для рассады.
Минусы
- Недостаточная интенсивность света для светолюбивых растений.
- Подходят лишь для небольших пространств.
Газоразрядные лампы
Их использование наиболее оправдано при выращивании светолюбивых растений. Они подходят для многих плодоносящих растений тропического, субэкваториального и экваториального пояса. При использовании в ограниченных пространствах мощные лампы сильно нагреваются и требуют активного охлаждения.
Обычно в растениеводстве используются газоразрядные лампы двух видов.
Металлогалогенные МГЛ/ДРИ(з) (англ. MH)
МГЛ/ДРИ(з) как правило, используются для вегетативной фазы и фазы цветения/плодоношения. Их популярность связана с высокой интенсивностью и стабильной работой в правильно собранной системе. Для растений светильники корректнее сравнивать по фотонной отдаче и PPFD на уровне кроны, а не по люменам, рассчитанным на чувствительность человеческого глаза. МГЛ-лампы производят свет в диапазоне от 2 700 K до 6 500 K, который отлично имитирует естественное освещение. Лампы, имеющие цветовую температуру 6 500 К, идеально подходят для создания сильного вегетативного роста, а именно больших листьев и толстых стеблей. МГЛ-лампы 3 000 К также идеально подходят для создания коротких и плотных растений, которые имеют меньший интервал междоузлий. Растения такой формы более эффективно расходуют свет.
Плюсы
- Очень близки к спектру естественного солнечного света (6 000 K).
- Эффективны для вегетативного роста и развития лиственных растений.
Минусы
- Высокий расход электроэнергии.
- Требуется балласт, который стоит недешево.
- Требуют активного охлаждения в ограниченных пространствах.
Натриевые лампы высокого давления НЛВД, или ДНаТ(з) (англ. HPS)
Самые распространенные лампы в растениеводстве. Обеспечивают высокую интенсивность света. При сравнении с другими решениями ориентируйтесь на PPFD, равномерность засветки и фотонную эффективность, а не только на показатель люменов. Используются трубчатые и зеркальные. Лампы ДНаТ (HPS) производят больше «теплого» света. Преимущество в зоне красно-оранжевого спектра (2 000 К) способствует развитию цветов и фруктов. Поэтому ДНаТ больше подходят для плодоносящих растений. Обычная практика — использовать лампы ДНаТ для вегетации и цветения, особенно если растения имеют короткий вегетационный период. Однако, как правило, ДНаТ способствуют высокому и вытянутому растению. В растениеводстве лампы ДНаТ считаются универсальными и используются в промышленном масштабе. Некоторые производители, используя современные технологии, добиваются повышения в зоне синего спектра лампы, а также комбинируют разные виды ламп в одной.
Плюсы
- Эффективны для цветения и развития плодов.
- Самые распространенные лампы.
Минусы
- Высокий расход электроэнергии.
- Требуется балласт, который стоит недешево.
- Требуют активного охлаждения в ограниченных пространствах.
LED-светильники для растений
Светодиодные светильники позволяют подбирать спектр, управлять интенсивностью и снижать энергопотребление по сравнению со многими традиционными источниками. Для растений их оценивают по фотонной эффективности в мкмоль/Дж, PPFD на уровне кроны, равномерности и суточному интегралу света DLI. Итоговый выбор зависит не только от мощности из розетки, но и от оптики, высоты подвеса и освещаемой площади.
Плюсы
- Обычно создают меньшую тепловую нагрузку на крону, но драйвер и радиатор всё равно должны нормально отводить тепло.
- Не требуется дополнительное оборудование для розжига.
- Перспективная отрасль.
- Возможен подбор определенного спектра.
- Эффективность можно сравнивать по фотонной отдаче в мкмоль/Дж.
Минусы
- Высокая стоимость готового изделия.
- На российском рынке сложно найти качественный продукт.
Сравнение ламп для выращивания растений
| Тип освещения | Интенсивность | Нагрев | Дополнительное оборудование | Основное применение |
|---|---|---|---|---|
| ЭСЛ и люминесцентные | Низкая или средняя | Невысокий | Для ЭСЛ балласт обычно встроен | Рассада, черенки, небольшие площади |
| МГЛ и ДРИ | Средняя или высокая | Высокий | Балласт, патрон, отражатель | Вегетация и развитие зелёной массы |
| ДНаТ и HPS | Высокая | Высокий | Балласт, патрон, отражатель | Цветение и плодоношение |
| LED | Средняя или высокая | Низкий или умеренный | Драйвер обычно входит в светильник | Все стадии при правильно подобранном спектре |
Выбор зависит от культуры, площади выращивания, стадии развития растений и возможностей отвода тепла.
Продолжение: «Искусственное освещение для растений — часть 2».
