Освещение в гидропонике

В этом уроке мы изучим фотосинтез и то, насколько необходим свет растениям для их роста.

Если вы выращиваете растения на открытом воздухе непосредственно под солнечными лучами, то нет оснований переживать по поводу освещения. Растения получают весь необходимый спектр излучения от Солнца. Если же вы выращиваете растения внутри помещения, то может возникнуть недостаток освещения. Растениям, установленным на подоконнике или в теплице, может быть недостаточно дневного света, и они могут начать увядать. В этом случае вам понадобится дополнительное освещение.
Выращивать в закрытом помещении с помощью искусственного света можно, но необходимо подобрать подходящий источник света, чтобы не платить много за электроэнергию.

Знаете ли вы разницу между искусственными источниками света? Знаете ли вы, что обычная лампа накаливания для этих целей не пригодна?

Далее приведем основные различия между источниками света. И начнем мы со всем известной лампы накаливания.

Лампа накаливания

Эта «старушка» была изобретена в начале 19 века. Её постоянно совершенствовали, и сейчас мы используем модель Томаса Эдисона конца 19 века. Она дошла до наших дней практически неизменной. Это говорит нам о том, насколько эта лампа эффективна. Но хоть лампа накаливания и дешевле по стоимости, она потребляет гораздо больше энергии, чем другие типы ламп.

Другой их недостаток состоит в том, что они дают неполный спектр излучения, необходимый растениям. Да, их можно применять для выращивания растений, но результаты будут менее впечатляющими, чем у более пригодных для этих целей ламп.

Лампы накаливания также имеют свойство выделять большое количество тепла. Если ваше помещение с растениями недостаточно вентилируется, излишние тепло и влага могут вызвать появление плесени, что плохо скажется здоровье ваших растений и стоимости конечной продукции.

Эта «старушка» дешева и доступна, но проигрывает по сравнению с другими типами ламп по эффективности.

Флуоресцентные лампы

Флуоресцентные лампы имеют такую же длинную историю, но они гораздо эффективнее. КПД флуоресцентных ламп – 22%(у ламп накаливания – 10%). К тому же современные достижения в технологии позволили устранить многие недостатки флуоресцентных ламп.

В то время как эти лампы имеют большую эффективность, нежели лампы накаливания, у них все же имеются недостатки. Им необходим так называемый балласт для контроля электрического тока. Без такого балласта они быстро перегорают. Также у флуоресцентных ламп небольшая яркость, они должны иметь больший размер чем лампы накаливания, выдавая одинаковое количество света. В первые две недели выращивания растений они пригодны, но после, их яркости станет недостаточно для достижения эффективных результатов.

Как лампы для выращивания растений они пригодны, но не вы не получите хороших результатов. Флуоресцентные лампы более уместны для выращивания растений чем лампы накаливания, потому что обеспечивают более широкий спектр света, и они не выделяют такое количество тепла как обычные лампы. Новейшие виды флуоресцентных ламп используют электронные балласты, которые лучше устаревших электромагнитных. С помощью таких балластов лампы реже перегорают, быстрее запускаются и не гудят.

В последнее время на рынке появились компактные флуоресцентные лампы с балластами, встроенными непосредственно в колбу или тубу с газом. Еще одно интересное решение – это CFL лампы, имеющие несколько разноцветных раздельных туб и дающие практически полный цветовой спектр с одной лампы.

Лампы на основе LED диодов (Светоиспускающие диоды)

Концепция этого вида ламп был разработана ещг в 1907г., но коммерчески выгодной LED-технология стала в конце 1960гг. К сожалению, эти LED-диоды были довольно тусклыми и существовали диоды только одного спектра – красного.

Со временем выпуск LED-диодов увеличился, и производители выпустили на рынок диоды с различными спектрами. Эти лампы были очень дорогими и слишком тусклыми для использования их в освещении. В начале 90х появились действительно яркие синие LED-диоды, и уже в конце 20-го века они стали широко применяться. Эти синие LED-диоды имеют важное значение, потому что для выращивания растений необходимы в основном красный и синий спектры света, и с их появлением стало возможным выращивание растений с помощью технологии LED.

LED лампы с использованием LED-диодов бюджетного уровня могут быть в 2 раза эффективнее чем лампы накаливания, а с применением высококачественных диодов эти лампы эффективнее, чем самые эффективные флуоресцентные лампы. В последнее время на рынке появились специализированные LED-лампы с балансом красного и синего спектров специально приспособленных для выращивания растений.

Кроме эффективности LED лампы имеют еще несколько преимуществ над другими остальными лампами. Они очень надежны и долговечны, т.к. это твердотельные приборы (без пустот, газа и подвижных частей), они очень устойчивы к повреждениям: если такая лампа упадет с потолка, с ней ничего не произойдет, в отличие от стеклянной лампочки. Срок службы LED лампы тоже очень значительный: от 35 000 до 50 000 часов непрерывного использования, вместо 2000 у ламп накаливания и 30 000 у флуоресцентных ламп; и даже после этого они будут светить, только более тускло. Редкость, когда LED-лампы выходят из строя и перестают светить.

LED-лампы могут изначально быть более дорогостоящими, но, у них самая высокая производительность, и они не портятся от запуска как флуоресцентные лампы, им не нужна «передышка» как HID световым системам.

Газоразрядные лампы

Эти лампы общеприняты в гидропонном освещении. Они более эффективны и ярче чем флуоресцентные лампы или лампы накаливания и дешевле чем LED лампы. Газоразрядным лампам также необходим балласт как и флуоресцентным. Колбы этих ламп изготавливаются из кварцевого стекла. В зависимости от того, какой газ закачен внутри лампы, меняется спектр излучения. В основном в этих лампах применяются два вида газов: пары натрия высокого давления для освещения растений в период цветения и металлогалогенный газ для освещения в период роста. К сожалению, они выделяют огромное количество тепла. Эти лампы широко распространены в большинстве магазинов. Такие лампы можно подобрать для определенных растений, разных площадей посадки и стадий роста.

Вы знаете, что?…

Этот вид ламп также известен как дуговые лампы. Их так называют, потому что они излучают свет с помощью электрической дуги, возникающей между электродами.

Фотосинтез и транспирация

Растениям постоянно необходима энергия для роста, и эту энергию они получают с помощью света. В природе растения получают свет от Солнца, но, если вы высадили растения в помещении, вам понадобятся искусственные источники света.

Фотосинтез и транспирация – основные процессы, происходящие в растениях, которые используют энергию Солнца. Оба эти процесса требуют большое количество энергии, только в результате фотосинтеза значительная часть энергии сохраняется для будущего использования. На другие процессы такие как цветение. прорастание семени, определенные этапы роста и образование пигментов тратится малая часть солнечной энергии.

В процессе транспирации растения потребляют углекислый газ из воздуха через поры и влагу через корневую систему и выделяют кислород и водяной пар. Энергия Солнца испаряет влагу из стенок растительных клеток. Энергия, затраченная на движение воды в растительных тканях (ксилемах) ни сохраняется, ни участвует в процессах синтеза питательных веществ, ассимиляции, роста или размножения.

В процессе фотосинтеза (слово «фотосинтез» буквально означает соединение (синтез) с помощью света вода поступает по стеблю из корней в листья, где располагаются хлоропласты с хлорофиллом (зеленый пигмент), там соединяется с углекислым газом, поступающим в листья из воздуха через многочисленные дыхательные поры (устьица) обильно расположенные в нижней части листа. Также через устьица происходит испарение и выделение кислорода. С помощью света из углекислого газа и воды синтезируются углеводы, которые сохраняются в растении и потом высвобождаются в виде энергии, идущей на процессы жизнедеятельности растения.

Энергия Солнца, сохраненная как химическая энергия в виде питательных веществ (углеводов, жиров, белков) постоянно высвобождается в живых клетках растения в процессе дыхания. По существу процесс фотосинтеза сохраняет энергию, а процесс дыхания её высвобождает, обеспечивая жизнедеятельность клеток растения. В процессе дыхания высвобождается энергия, необходимая для остальных функций растения. В конечном итоге жизнь растения основывается на процессе фотосинтеза, т.к. с помощью него создаются основные питательные вещества.

Вы знаете, как растения используют свет, но какую роль играют различные спектры света?

Солнечный свет состоит из волн разной длины. Видимый спектр состоит, начиная с самых длинных волн, из красного, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. Видимый спектр – это только часть излучения, идущего от Солнца, и только часть видимого спектра необходима для фотосинтеза. Существует также излучение невидимое обычному глазу, как то инфракрасное или ультрафиолетовое. Зеленый цвет хлорофилла свидетельствует о том, что волны голубого и красного спектров обычного света поглощаются, а зеленого – отражаются и становятся видимыми. Если ваши растения не получают достаточно света, то по их виду станет это понятно. Определить это можно по следующим признакам:

• Растения вытягиваются и растут в направлении источника света и имеют продолговатые стебли.
• Растения деформируются и принимают необычный вид, не зацветают и не плодоносят.

Если вы выращиваете растения на открытом воздухе непосредственно под солнечными лучами, то не должно возникнуть никаких проблем с освещением. Растения получают весь необходимый спектр излучения от Солнца.

Если же вы выращиваете растения внутри помещения, то может возникнуть недостаток освещения. Растениям, установленным на подоконнике или в теплице, может быть недостаточно дневного света, и они могут начать увядать. В этом случае вам понадобится дополнительное освещение.

Выращивать в закрытом помещении с помощью искусственного света можно. Специализированные источники света ,о которых мы говорили ранее, могут обеспечить излучение близкое к солнечному но ни один из не будет излучать полный спектр.

Размещение

Интенсивность излучения прямо пропорциональна расстоянию до источника света. Чем ближе он расположен, тем больше растения будут получать света. Но, когда вы используете флуоресцентные лампы, лампы накаливания или газоразрядные дуговые лампы, в случае слишком близкого расположения, вы можете сжечь растения.

LED-лампы в данном случае имеют огромное преимущество, т.к. они выделяют небольшое количество тепла, и растение может касаться источника света без вредоносных последствий.

Рекомендация…

Если вы собираетесь установить гидропонную систему в классе, вероятно, что у вас не будет в наличии соответствующих источников света или средств на них. В этом случае можно высадить растения, которым нужно меньше света чем другим. Томатам, к примеру, необходимо много света. Следующие культуры имеют низкие требования к освещению, и потому их можно высадить в классе без лишних затрат:

Свёкла, морковь, салат-латук, кочанная капуста, редис, шпинат, лук репчатый, горох.