Предыдущая публикация
Какие фитосветильники в лаборатории ботаника
Сегодня хочу рассказать о своём световом оборудовании, которое установлено у меня в лаборатории. Мне в руки попался серьёзный прибор — спектрометр, который может измерить спектр и интенсивность света. Раньше я мог полагаться только на характеристики, предоставленные производителями, теперь же могу на месте замерить свет. Одно дело характеристики самой лампы, другое дело как она работает в установке.Итак начну с основной установки. Здесь три яруса гидропоники и установлены очень разные диодные излучатели. Начнём с нижнего яруса.
Нижний ярус
Сейчас, на фото, здесь растут томаты, но они скоро покинут дом и их заменят новые растения, а свет останется тот же. Здесь установлены три линейных светильника по 30 Ватт мощностью. Они отличаются компоновкой диодов, а значит и спектром света. В экспериментах обычно вешаю занавески из фольги, чтобы свет не смешивался, но не в этот раз.Начну слева направо. Первый светильник — классическая компоновка белых и красных диодов. Соответственно, спектр имеет пик в красной области.
Красный спектр (600-700 нм) — основной двигатель фотосинтеза и наиболее эффективно поглощаемая хлорофиллом длина волны. На ранних стадиях развития красный свет участвует в деэтиоляции, адаптируя молодые растения к жизни на свету. На этапе цветения он критически важен для регулирования перехода к генеративной стадии через механизм фитохромов. Однако чистый красный свет без синей составляющей действует как стрессор: подавляет интенсивность фотосинтеза и ухудшает управление устьицами. Поэтому сочетание белых и красных диодов — это оптимальный компромисс: красные диоды обеспечивают максимальную энергоэффективность, а белые светодиоды содержат синюю составляющую, которая устраняет стрессовый эффект чистого красного света и способствует более компактному развитию растения.
Синий пик всегда присутствует в белых светодиодах, так что его появление тоже закономерно.
Второй, он же средний светильник, отличается добавлением в него диодов с дальним красным спектром.
Дальний красный свет (700-800 нм, пик на 730 нм) работает через фитохромный механизм, контролируя восприятие длины дня. При сочетании с глубоким красным (660 нм) он ускоряет переход растений к цветению на несколько часов — эффект, особенно ценный для фотопериодных культур. Исследования показывают, что добавление дальнего красного может даже сократить требуемый период темноты на 1-1,5 часа. Механизм действия связан с активацией фитохромов, которые сигнализируют растению о наступлении длинного дня. Кроме увеличения скорости цветения, дальний красный увеличивает размер листьев через расширение клеток и влияет на распределение углеводов в растении. Для томатов, перца и других фруктоносящих культур дополнение дальним красным во время цветения повышает урожайность, однако это работает лучше при наличии достаточного количества красного и синего света.
Третий светильник усилен синими диодами. Кстати, его свет больше всего напоминает «марганцевый» как у модных фитоламп. Я такой свет не люблю, но для сравнения он нужен.
Синий спектр (400-500 нм) — второй по значимости для фотосинтеза, но с важными морфогенетическими функциями. Несмотря на высокий коэффициент поглощения хлорофиллами, синий свет более энергоемкий: молекула хлорофилла получает избыток энергии от одного синего фотона, который рассеивается в виде тепла, поэтому в избытке синий свет снижает интенсивность фотосинтеза. Однако синий свет критичен для управления развитием: он активирует фототропин и криптохром — молекулярные сенсоры, контролирующие поворот растения к свету, открытие устьиц и движение хлоропластов. Синий спектр также усиливает синтез ингибиторов роста (абсцизовой кислоты), что делает растение более компактным: снижается высота, листья становятся меньше, черешки короче. Кроме того, синий свет стимулирует накопление белков, жиров и минеральных элементов, особенно калия, кальция и магния. Оптимальное соотношение красного к синему составляет примерно 8:1 для максимальной интенсивности фотосинтеза при хорошей компактности растения.
Переходим на второй ярус.
Второй ярус
Тут всё проще. Здесь на всей площади светят однотипные светильники. Визуально они мне нравятся больше всех. Тонкие элегантные радиаторы. Но с той красотой приходит и обратная сторона — перегрев. По этому на полную мощность я их никогда не включаю, хотя хотелось бы. Суммарно они потребляют 130 ватт энергии. В корпусе установлены светодиоды теплого и нейтрального белого в соотношении 1:1.Бедна репка, никак я её не срежу... А давно пора
Комбинирование диодов с различной цветовой температурой создает спектральную кривую, содержащую компоненты как красного, так и синего диапазонов. Теплый белый диод (2700-3200K) эмитирует больше фотонов в красной области, а нейтральный белый (3500-5000K) содержит больше синих компонентов. Такое сочетание 1:1 дает равномерное распределение энергии по ФАР-диапазону и более сбалансированное развитие растений. Спектр получается более похожим на естественный полдневный свет, к которому растения эволюционировали приспосабливаться, что позволяет использовать полный арсенал морфогенетических механизмов без излишних стрессов.
На этом ярусе свет рассеян более равномерно за счёт количества (5 излучателей на метр).
Верхний ярус
А здесь стоят самые любопытные излучатели по 65 ватт мощности. Спектры я заказывал сам. По сути к стандартному сочетанию белых и красных диодов добавлен ультрафиолетовый, дальний красный или зелёный свет. Причем добавка ИК и УФ спектра стандартная практика, а вот зелёный — чисто моё любопытство, ведь ему посвящено много исследований.Немного про УФ свет:
Ультрафиолетовое излучение (УФ, 320-400 нм) при правильном применении увеличивает синтез вторичных метаболитов — соединений, имеющих фармакологическую и пищевую ценность. УФ-излучение запускает стрессовую реакцию растения, и оно начинает синтезировать защитные вещества: фенольные соединения, флавоноиды и антиоксиданты. УФ-А излучение (385 нм) особенно эффективно для увеличения терпенов и ароматических соединений. Однако чрезмерное УФ-облучение подавляет фотосинтез и повреждает ткани: при мощности более 6 Вт/м² в течение 4 часов в день происходит торможение роста. Оптимальный режим — низкие мощности (1-2 Вт/м²) с коротким периодом облучения (1-2 часа в сутки). УФ диоды также имеют прямой фунгицидный эффект, ингибируя развитие спор грибковых патогенов.
И добавочка про зелёный:
Зелёный свет (500-600 нм) долго недооценивался, потому что хлорофилл поглощает его меньше, чем красный или синий. Однако строение листовой ткани кардинально меняет картину. Синий и красный свет проникают только в верхние слои листа, тогда как зелёный свет проникает значительно глубже и даже может проходить насквозь. Это означает, что зелёные фотоны имеют больше шансов взаимодействовать с хлорофиллом в глубине ткани листа и в нижних слоях. Для плотных, густых растений (томаты, декоративные культуры) зелёный свет критически важен для освещения внутренней части куста и нижних листьев, обеспечивая более полное использование всей листовой поверхности для фотосинтеза. Спектральные измерения показывают, что сквозь листья пробивается именно зелёный и дальний красный свет — это указывает на эволюционную адаптацию растений к использованию этих диапазонов в условиях затенения.
Стеллаж с горшечными растениями и фитомодуль
Теперь про свет на стеллаже с горшечными растениями и фитомодуле. В обоих случаях классическое сочетание белых и красных диодов. Только в стеллаже хорошая лампа сделанная на заказ, а в модуле покупная из Леруа (ныне Лемана). Спектры прилагаю. Тут ничего экзотического, просто хороший свет для развития растений.
Заказанная лампа
Светильник из леруа
Дополнение о стандартном спектре для растений и рекомендациях по потокам:
Классическое сочетание белых и красных диодов — проверенная временем компоновка, обеспечивающая баланс энергоэффективности и сбалансированного развития. Для листовых культур (салат, зелень) требуется PPFD (плотность потока фотонов) 120-200 мкмоль/м²/с с дневной интеграцией (DLI) около 12 моль/м²/сут, что обеспечивает быстрый рост при хорошем качестве листьев. Для томатов рекомендации варьируют в зависимости от стадии: рассада нуждается в 150-200 мкмоль/м²/с, вегетирующее растение в 200-250 мкмоль/м²/с, а при цветении и плодоношении требуется 300-350 мкмоль/м²/с для максимальной урожайности. Линейные светильники мощностью 30 Вт на расстоянии 20-30 см создают PPFD около 150-200 мкмоль/м²/с в центре луча. Равномерное распределение света через несколько светильников на метр площади обеспечивает стабильное развитие без чрезмерного нагрева в точках максимальной интенсивности.
Световой поток и ФАР
Статья получается довольно большая, а хотелось бы поделиться большим количеством информации, так что очень кратко расскажу про световой поток. На всех стеллажах он колеблется от 120 до 300 микромоль света — этого вполне достаточно для большинства культур.Фотосинтетически активная радиация (ФАР, от английского PAR — Photosynthetically Active Radiation) — это не единица измерения, а определение спектрального диапазона света от 400 до 700 нанометров, который растения используют для фотосинтеза. Это включает все визуально воспринимаемые цвета от фиолетового до красного. Количество ФАР измеряется в фотосинтетическом потоке фотонов (PPF) — общее количество фотонов в ФАР-диапазоне, производимое источником в микромолях в секунду (мкмоль/с). Более практичный параметр — PPFD (плотность потока фотонов) — показывает, сколько фотонов ФАР падает на единицу площади в мкмоль/(м²·с). Суточный интегральный световой интеграл (DLI) измеряет общее количество фотонов, полученное растением за полные сутки, в молях на квадратный метр в день (моль/(м²·сут)). Значения 120-300 мкмоль/м²/с действительно достаточны для листовых культур и начальных стадий развития, но для полноценного плодоношения томатов требуются значения в верхней части этого диапазона или выше.
Ну так вот, чтобы не плодить буковки в тексте, предлагаю задавать вопросы в комментариях и я уже точечно буду давать дополнительные пояснения. Согласны?
А пока нажмите кнопку «подписаться», чтобы не пропустить эти самые ответы: https://ok.ru/logovobotanika
Логово ботаника
Растения фотосинтезируют, так? Не все!
Растения бывают хищными? Верно!
У растений всегда есть корень? Как бы не так!
А как насчёт математики? Некоторые растения умеют считать!
И ещё много чего интересно вы узнает в этой группе, так что подписывайтесь...
Другие соц. сети:
https://vk.com/logovobotanika
https://ok.ru/logovobotanika
https://rutube.ru/u/logovobotanika/
https://youtube.com/@logovobotanika
https://dzen.ru/logovobotanika
55K участников
Следующая публикация
Комментарии 4