Корзина
Велосипеды
ВИНОГРАДНЫЕ САЖЕНЦЫ
СЕМЕНА ЦВЕТОВ
Реклама
Статті | Правильное освещение растений

Правильное освещение растений

правильное освещение растений

Облучательные установки для высших растений применяются в оранжереях и тепличных комбинатах, при ускоренном выведении новых сортов сельскохозяйственных культур и размножении ценного посевного материала в селекционных центрах, а также при теоретических исследованиях в области физиологии растений, биофизики, генетики. В табл. 1 представлены основные области применения оптического излучения (ОИ) в растениеводстве.

В условиях светокультуры энергия ОИ, наряду с питанием, наличием диоксида углерода, влажностью и температурой воздуха является важнейшим фактором, оказывающим влияние на рост и развитие растений. Наиболее важны четыре основные характеристики излучения: спектральный состав, облученность, продолжительность суточного облучения (фотопериод) и пространственная структура светового поля.

 

Таблица 1. Основные области применения ОИ в растениеводстве

Виды фотоустановок, сооружения в светокультуре растений 

Области применения 

Теплицы и другие производственные сооружения

 

- Фотосинтез (дополнительное облучение)

- Фотопериодизм (регулирование продолжительности светового дня)

- Облучение при отсутствии естественного света

- Облучение одноклеточных водорослей 

Фитотроны, селекционные камеры, стеллажи и другие исследовательские установки

 

- Селекционно-генетические исследования

- Физиологические исследования

- Фитопатологические исследования

- Исследования фотомутагенеза

- Фоторегуляция метаболизма

- Облучение культуры тканей 

Специальные установки

 

- Облучение семян, плодов

- Облучение растений в замкнутых экологических системах

- Фотоводородные установки

 

По современным представлениям, диапазон оптического излучения, имеющий у растений основное субстратно-регуляторное значение, находится в границах 280–750 нм. Внутри этих границ выделены спектральные диапазоны со следующими физиологически характеристиками:

280-320 нм – оказывает, как правило, вредное воздействие на рост и развитие растений;

320-400 нм – играет регуляторную роль в развитии растений, поэтому целесообразно присутствие этого излучения в небольших количествах (несколько процентов) в общем лучистом потоке;

400-500 нм («синий») – обладает как субстратным, так и регуляторным воздействием, должен входить в состав спектра фотосинтетически активной радиации (ФАР) для выращивания растений;

500-600 нм («зеленый») – не является абсолютно необходимым для обеспечения фотосинтеза растений, но благодаря своей высокой проникающей способности полезен для обеспечения фотосинтеза оптически плотных листьев и густых посевов растений;

  600-700 нм («красный») – обладает ярко выраженным субстратным и регуляторным воздействием. Должен входить в состав общего излучения для обеспечения высокого фотосинтеза. Но монохроматический (однородный) красный свет может приводить к аномальному росту и развитию, а в ряде случаев и к гибели некоторых видов растений;

700-750 нм («дальний красный») – обладает ярко выраженным регуляторным действием. В небольших количествах (несколько процентов) должен входить в состав общего излучения;

более 1000 нм – только тепловое воздействие, учитывающееся при проектировании ОСУ.

Фитофотометрическая оценка излучения основана либо на энергетической, либо на эффективной системе величин, оценивающей излучение с помощью селективной функции фотосинтезной эффективности (см. рис. 1). Последняя обладает рядом преимуществ, свойственных системам эффективных величин, однако ее практическую ценность для светокультуры существенно снижает отсутствие в ряде случаев прямой корреляции между интенсивностью фотосинтеза и продуктивностью растений.

Энергетическая система оценки излучения приписывает равнозначное действие излучению любого спектрального диапазона в пределах спектральной области ФАР от 380 до 710 нм.

Эта система оценки близка к тому, что «белый» солнечный свет является лучшим для растений, поскольку филогенетическое развитие растений происходило при нем. Близкое к равноэнергетическому распределение энергии в солнечном излучении, скорее всего, признается как наиболее универсальное для энергетического обеспечения различных видов растений. Однако принцип универсализации не соответствует принципу максимальной эффективности и поэтому «белый» свет не признан максимально эффективным по своему спектральному составу для обеспечения наивысшей продукционной деятельности любых растений.

Рис. 1. Относительные спектральные

              кривые воздействия оптического

              излучения на растения:

а -поглощение фоторецепторами растений;

b - поглощение коротковолнового фотопигмента;

с - поглощение красной формы фотохрома;

d - поглощение дальней красной формы фотохрома;

е - эффективность фотосинтеза растений

Специальные исследования показали, что поиск функций спектральной чувствительности для каждого вида растений, по-видимому, не имеет смысла, так как многие виды растений имеют близкие требования к спектру и интенсивности ФАР. В этой связи важно выбрать критерий классификации растений. В качестве такого критерия может быть принята чувствительность к красному свету. В этом случае виды растений, выращиваемых в условиях светокультуры, можно условно разделить на три группы:

1) растения, погибающие при длительном воздействии красного света (например, огурец), в связи с чем необходимо ограничение доли красных лучей;

2) растения, активно растущие и плодоносящие в красных лучах (например, томат);

3) растения, наиболее активно растущие при облучении их белым светом.

Такая классификация растений дает основания говорить, по крайней мере, о трех типах эффективных потоков с ограниченным содержанием красных лучей: первый – до 50% в области ФАР, второй – до 75% в области ФАР, третий – равноэнергетическое излучение в области ФАР.

Было показано, например, что для огурца допустимое соотношение в области ФАР синего (400-500 нм), зеленого (500–600 нм) и красного (600–700 нм) излучения составляет 20:40:40%, а для томата – 20:15:65%. При этом особое значение нужно придавать «красной» составляющей; так, для огурца увеличение красной составляющей более 40% может привести к гибели растений.

Исследование также показали предпочтительность нелинейчатого спектра излучения, т.к. наличие мощных спектральных линий может выводить фотопроцесс на нелинейный и даже деструктивный уровень.

Что касается влияния инфракрасного излучения (ИК) на формирование урожая, то ряд экспериментов позволяет говорить о несущественной роли ИК в области длин волн (750–1200 нм) из-за слабого их поглощения водой и тканями растений. Для λ >1200 нм ситуация более сложная и требует уточнения. Тем не менее, в общем излучении облучательных светотехнических установок, используемых в теплицах, по-видимому, целесообразно соблюдать соотношение ФАР/ИК на уровне, близком к 1:1. Источники ОИ, которые находят различное применение в светокультуре растений, приведены в табл. 2 и табл. 3.

 

Таблица 2. Источники излучения для светокультуры растений

Вид

источника ОИ

Мощность, Вт

Напряжение сети, В

Габариты (диаметр х длина), мм

КПД

ФАР, %

Средняя продолжительность  горения, ч

Люминесцентные лампы

18

36

58

220

220

220

26 x 590

26 x 1199

26 x 1525

19

23

28

12000

15000

15000

Ртутные лампы ВД с исправленной цветностью

125

400

220

220

91 х 184

152 x 368

10

12

12000

7000

Ксеноновые трубчатые лампы

10000

220

26 x 1190

12

800

Натриевые лампы высокого давления

250

400

600

1000

220

220

220

220

48 x 250

48 х 278

48 x 278

65 x 400

28

33

36

31

15000

20000

20000

10000

Металло-галогенные лампы

400

1000

1000

2000

3000

3500

220

220

380

380

380

380

227 x 91

208 x 342

208 x 342

100 х 420

190 x 470

100 x 460

24

20

30

30

24

30

10000

2000

3000

2000

1500

1500

 

Таблица 3. Параметры серии селективных МГЛ для фотобиологических исследований

Тип лампы

Мощность, Вт

Напряжение сети, В

Спектральный диапазон излучения Δλ, Вт

Поток излучения в спектральном диапазоне Δλ, Вт

ФΔλ /ФФар, %

Габариты (диаметр х длина), мм

ДРТИ 1000

1000

220

400-420

130

84,0

32 x 200

ДРТИ 1000-1

1000

220

400-450

130

84,5

32 x 200

ДРТИ 1000-2

1000

220

530-580

120

84,5

32 x 200

           

Рис. 2.

Спектр люминесцентных

ламп для облучения растений.

Люминесцентные лампы нашли применение для облучения растений на стеллажах и лотках, в боксах и камерах, а также при выращивании рассады или цветочных культур в офисных и домашних оранжереях, в аквариумах с использованием водных растений. Они имеют КПД ФАР до 28%, дешевы, долговечны, доступны; однако для них характерна низкая концентрация мощности, что не позволяет создать в фитоустановке высокие уровни облученности. Специальные люминофоры, используемые для повышения эффективности излучения этих ламп (см. рис. 2), существенно расширяют область их использования.

Значительное применение в промышленных и селекционных теплицах получили специальные ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью в эллипсоидной колбе, внутренняя поверхность верхней (к цоколю) половины которой покрыта люминофором с преимущественной красной люминесценцией. Рабочее положение этой лампы вертикальное (для освещения-облучения горизонтальной поверхности растений) и горизонтальное для облучения вертикальной поверхности. Их достоинство – большая концентрация мощности, высокий срок службы и низкая стоимость. Основной недостаток ламп – повышенное излучение в ближней ультрафиолетовой части спектра и низкий КПД ФАР. В современных теплицах эти лампы вытесняются НЛВД и МГЛ.

Ксеноновые трубчатые лампы типа ДКсТЛ, благодаря большой мощности, обеспечивают высокие облученности ФАР. К достоинству этих ламп относится их экологическая чистота, а к недостаткам – низкая средняя продолжительность горения (менее 1000 ч), большие габариты, а также небольшое значение КПД ФАР (~12%). В теплицах эти лампы используются редко.

Натриевые лампы высокого давления и МГЛ имеют наиболее высокий КПД ФАР, повышенный срок службы, благоприятный спектр, что обеспечивает им расширяющиеся масштабы использования в светокультуре растений. КПД ФАР натриевых ламп достигает ~(25–35)%. Благодаря этому параметру, а также большой средней продолжительности горения, НЛВД получили широкое применение в теплицах, в основном, в период недостаточного солнечного (естественного) излучения. Основной недостаток натриевых ламп – малое излучение в синей части спектра, не превышающее 8%.

Металлогалогенные лампы лишены этого недостатка. Так, на рис. 3 приведено спектральное распределение излучения МГЛ с йодидами Sc и Na. В спектре содержится излучение натрия (желто-оранжевая часть спектра), скандия (синее, красное) и ртути (синее, зеленое и желтое). Широкий спектр излучения МГЛ, регулируемый соответствующими светящимися добавками, высокий КПД ФАР (25-30%), большой диапазон мощностей (от 250 Вт до 3,5–4 кВт) позволяют эффективно использовать их при крупномасштабном выращивании овощной, цветочной и другой сельскохозяйственной продукции, а также в селекционно-генетических исследованиях.



Рис. 3.

Излучение МГЛ с йодидами натрия,

скандия (Рл=1000 Вт).

Первые облучатели для рассады представляли собой сочленение разрядной рефлекторной лампы с ПРА. Такой облучатель, обладая диффузной кривой силы излучения, обеспечивал равномерное облучение рассады. Иногда для защиты лампы от капель конструкция такого облучателя дополняется козырьком, а если учесть, что до 30% потока излучения рефлекторных ламп уходит в верхнюю полусферу и не попадает на рассаду, целесообразно делать в виде отражателя с углом охвата не менее 180°.

Для искусственного регулирования светового дня и управления процессом цветения чаще всего используют либо зеркальные лампы накаливания, либо компактные люминесцентные лампы.

Одним из вариантов решения пространственного перераспределения потока ламп являются облучательные протяженные комплексы. В этих облучательных установках лампы размещаются вдоль оптической системы, состоящей из совокупности протяженных поворотных отражателей, которые обеспечивают направление лучистых потоков ламп на облучаемую поверхность растений. Эти комплексы позволяют осуществлять дополнительное облучение растений, обогрев верхнего остекления теплиц зимой, а также частичное затенение при избытке облученности.

В табл. 4 представлены предпочтительные уровни облучения для ряда культур при выращивании их без использования естественного света.

 

Таблица 4. Предпочтительные уровни облучения при интенсивной светокультуре

Культура

Облученность*, ЕФАР, Вт/м2

Относительное распределение ОИ по спектру – синий/зеленый/красный

Томаты

100-160

0,2/0,2/0,6

Огурцы

80-120

0,2/0,4/0,4

Рис

280-300

0,33/0,33/0,33

Пшеница

160-200

0,25/0,35/0,4

Хлопчатник

300-400

0,33/0,33/0,33

Корнеплоды

160-180

-

Чай, субтропические культуры

240-300

-

               

* В УФ-области спектра (300-400 нм) целесообразно иметь облученность не более 4% ЕФАР, в ИК-области: при 0,7-1,2 мкм не более 100-120% ЕФАР; при 1,2-3 мкм менее 25% ЕФАР; при 3-40 мкм менее 25% ЕФАР.

Приведенные в этой таблице сведения могут быть использованы при проектировании камер искусственного климата.

 

Регулирование продолжительности светового дня (фотопериодизм) особенно большую роль играет в цветоводстве. В табл. 5 даны некоторые сведения по регулированию световых характеристик помещений при выращивании ряда цветочных культур.

 

Табл. 5. Условия облучения различных видов цветочных культур

Культура

Облученность, мВт/м2 (ФАР)

Годовой период облучения

Продолжительность облучения в сутки, ч

Примечание

Астры

23000

По требованию

Непрерывно в течение 3 сут.

Подготовка саженцев в теплицах

Тюльпаны

3000-5000

Декабрь-февраль

12 (без естественного освещения)

Выгонка цветов

Хризантемы

900

Зимой

Удлинение светового дня до 16 ч

Круглогодичная культура (для предотвращения почкования зимой)

Орхидеи

9000

Сентябрь-апрель

Удлинение светового дня до 16 ч

Наиболее интенсивный рост, лучшая выживаемость, непрерывное цветение

Георгины

4000

Зимой

2 (ночной перерыв)

Ускорение цветения на 4-8 недель

Гвоздики

1300

3500

Август-апрель

Октябрь-февраль

6-12 (ночью) Удлинение светового дня до 10 ч

Удлинение времени цветения Улучшение вегетативного роста

Гортензии

1500-2400

С декабря и далее

Удлинение светового дня на 5-8 ч

Более темная листва и красивее цветы

Лилии

7500

С ноября и далее

Постоянно в течение 7 сут.

Увеличение времени цветения

Флоксы

23000

По требованию

Постоянно в течение 7 сут.

Подготовка в теплицах

Розы

20000-30000

6500-10000

Октябрь-март

Август-май

18-24 ч в зависимости от облученности Непрерывно

Увеличение урожайности Облучение осуществляется ЛЛ, вертикально расположенными между розами

                                                                

НАСІННЯ, САДОВО-ГОРОДНЯ ТЕХНІКА, ВЕЛОСИПЕДИ, САДЖАНЦІ ВИНОГРАДУ, ВИРОБИ З ПЛАСТМАСС

відділ продажу: +380 (97) 617-34-13 | Сайт: agro-market.ftes.info | Email: danilchenko.alexsey@gmail.com

2012 - 2017 год
Управление сайтом Сайт создан Ftes.info Агрономический портал Map
Каталог предприятий фирм Украины Киева ukrtrading.com.ua JARMAROK - безкоштовні оголошенняАгроПоиск - аграрная поисковая система
Весь интернет в одном каталоге!Каталог предприятийКаталог агропромышленных компаний УкраиныАгроПоиск - аграрная поисковая системаАгентство Промышленных НовостейЦены на компьютеры. Объявления Украины и России.