Ювелирное обозрение

Нет нужды создавать в квартире уровень освещенности, идентичный природному (который может достигать 120 000 лк). Для нормального развития достаточно в случае нехватки естественного освещения обеспечить следующие режимы досветки:

• 1 000 – 3 000 лк – для растений, растущих в полутени. Как правило, такие растения нуждаются в искусственном освещении только при размещении на значительном удалении от окон;
• 3 000 – 5 000 лк – для растений, предпочитающих рассеянный свет. Пяти тысяч люкс вполне достаточно для нормального развития большинства растений, и это наибольший уровень освещенности для жилых помещений, не вызывающий зрительного дискомфорта;
• более 5 000 лк – для растений, предпочитающих прямые солнечные лучи. При выращивании требовательных экзотов, особенно плодоносящих, потребуется создать уровень освещенности не менее 6-8 тысяч лк.

Растение	Рекомендуемая освещенность, лк
Агавовые (агава, бокарнея, кордилина, драцена)	2600-3000
Аизооновые (делосперма, литопс, конофитум, фаукария)	3000-3900
Акантовые (афеландра, кроссандра, фиттония, гипестес, пахистахис)	2600-3000
Амариллисовые (амариллис, кливия, гемантус, гиппеаструм)	4000-6000
Аралиевые (дизиготека, фатсхедера, фатсия, плющ, полисциас)	2500-2700
Ароидные (аглаонема, алоказия, диффенбахия, монстера, филодендрон, спатифиллум)	2500-2700
Банановые (банан, геликония, стрелиция)	4000-6000
Бегонии	3000-3900
Бигнониевые (кампсис, жаккаранда, пандорея, текома)	4000-6000
Бобовые (акация, альбиция, кассия, ракитник, мимоза)	4000-6000
Бромелиевые (ананас, бильбергия, гузмания, криптантус, эхмея)	2600-3000
Вербеновые (кариоптерис, дуранта, клеродендрум, лантана)	3000-3900
Вересковые (азалия, вереск, пернеттия)	4000-6000
Виноградовые (ампелопсис, циссус, тетрастигма)	2500-2700
Геснериевые (гипоцирта, эписция, стрептокарпус, сенполия)	2600-3000
Гранатовые (гранат)	4000-6000
Губоцветные (колеус, плектрантус)	2500-2700
Кактусы (за исключением эпифитных)	6000-7800
Камнеломковые (камнеломка, толмия, корокия)	3000-3900
Коммелиновые (дихоризандра, каллизия, традесканция, рео)	2500-2700
Кутровые (адениум, алламанда, катарантус, олеандр, пахиподиум)	6000-7800
Ластовневые (хойя, церопегия, стапелия, дисхидия)	4000-6000
Мальвовые (абутилон, анизодонтея, гибискус, павония)	3000-3900
Марантовые (калатея, маранта, строманта)	2500-2700
Мареновые (гардения, иксора, пентас, копросма, серисса)	3000-3900
Маслинные (маслина, жасмин, османтус)	6000-7800
Меластомовые (центрадения, мединилла, бертолония)	3000-3900
Миртовые (мирт, метросидерос, каллистемон, эвкалипт, лептоспермум)	6000-7800
Молочайные (акалифа, кодиеум, молочай, ятрофа)	2600-3000
Норичниковые (кальцеолярия, хебе, родохитон)	3000-3900
Ночецветные (бугенвиллея)	6000-7800
Орхидные	4000-6000
Пальмовые (хамедорея, кариота, ховея, ливистона, финик)	3000-3900
Папоротники	2500-2700
Пасленовые (броваллия, брунфельсия, дурман, паслен)	3000-3900
Пеларгониевые (пеларгония)	4000-6000
Перечные (пеперомия, перец)	3000-3900
Розовые (роза)	6000-7800
Рутовые (хоизия, цитрусы, скиммия, муррайя)	6000-7800
Саговниковые (цикас, замия)	3000-3900
Сложноцветные (гербера, хризантема, микания)	4000-6000
Стеркулиевые (брахихитон, фремонтодендрон)	4000-6000
Страстоцветные (пассифлора)	6000-7800
Толстянковые (эониум, каланхоэ, пахифитум)	4000-6000
Тутовые (фикус, инжир, дорстения)	2600-3000
Чайные (камелия, клейра)	3000-3900
Эпифитные кактусы (эпифиллум, шлюмбергера, хатиора, рипсалис)	3000-3900

Также при досветке растений нужно учитывать следующие факторы:

• Световой день не должен превышать 14 часов в сутки для взрослых растений. Реакция на продолжительность светового дня (фотопериодизм) различна у конкретных растений. Слишком длинный световой день может нарушить развитие цветочных почек, и растение не будет цвести.
• Сеянцы нуждаются в круглосуточном освещении. Если вы выращиваете растения из семян, то учитывайте, что в первые дни после прорастания молодым всходам нужно обеспечить круглосуточное яркое освещение. В последующие дни световой день постепенно сокращают, сначала до 16, потом до 14 часов в сутки.
• Выбор освещенности в зимний период зависит от температурного режима. Теплолюбивые тропические растения зимуют при незначительном понижении температуры и освещенности. Для остальных растений понижение освещенности допускается только при прохладной зимовке (5-15 градусов С). В темноте и холоде (0-5 градусов С) допускается содержать только полностью теряющие листву растения.
• Растения имеют различную периодичность цветения. Есть вечноцветущие растения (например, гибискус), есть сезонноцветущие (например, клеродендрум). От первых можно круглогодично добиваться обильного цветения при условии хорошего освещения, подходящего температурного режима и своевременного удобрения. Вторым надо обеспечить зимовку при пониженной температуре, скудном поливе и полном отсутствии подкормок, иначе они не будут цвести в следующем сезоне. Кроме этого есть виды с несезонным цветением, а также виды, зацветающие одновременно во всех точках ареала распространения, под влиянием существенных изменений окружающей среды (например, при выпадении дождей после периода засухи).
• Некоторым растениям требуется укороченный или удлиненный световой день для закладки цветочных почек. Растения короткого светового дня цветут только в том случае, если в определенное время года они находятся на свету не более 10 часов в сутки. Например, для цветения пуансеттии или каланхоэ им нужно обеспечить условия короткого светового дня на протяжении 2 месяцев в осенний период. Любое нарушение светового режима в это время (даже свет от уличных фонарей ночью) приводит к тому, что растение не цветет. А растениям долгого светового дня для образования цветочных почек требуется период с удлиненным световым днем – 12-14 часов.
• Растениям свойственен фототропизм – реакция на направление падения света. Искусственный свет должен падать на растения аналогично естественному – сверху, в этом случае растениям не придется расходовать энергию на изменение положения листьев, чтобы получить как можно больше света.

После того, как важность использования искусственного освещения при выращивании растений была обоснована научно, производство специальных ламп для садоводов и фермеров было начато с широким размахом. В

Той статье будут обсуждаться различные типы освещения, широко применяемые в технологии выращивания растений и гидропонике. Тип освещения — один из основных факторов, влияющих на результат роста. Остальные — это уровень углекислого газа, вода, минеральные удобрения, экология и качество света. Приведенные ниже сведения будут полезны для создания и наладки своего освещения, используя стандартную классификацию типов электрического освещения.

В последнее время использование искусственного света становится все более и более экономически выгодным. Стоимость покупки и обслуживания ламп становится все ниже, а источники освещения все более мощными. Все это, вкупе с возможностью транспортировки представителей флоры, а также развитием рынка специальных гидропонных продуктов, делает возможным выращивание растений вообще без почвы.

Искусственное освещение может использоваться в садоводстве и фермерстве в трех случаях:

Для полного обеспечения получения света, в котором нуждается растение.

Для дополнения солнечного света, в котором нуждаются растения. Особенно актуально это в зимние месяцы — период сокращения часов светового дня.

Для увеличения продолжительности светового дня. Актуально для достижения специального эффекта роста или цветения.

Фотосинтетически активная радиация, кривая восприятия растений

Подобно тому как люди нуждаются в сбалансированной диете, растения также ощущают потребность в сбалансированном полноспектральном освещении. Качество света не менее важно, чем количество. Растения восприимчивы к свету примерно в том же диапазоне, что и человеческий глаз. Эта порция светового спектра соотносится с фотосинтетически активной радиацией (ФАР) в спектральном диапазоне 400-700 нм. Тем не менее, восприятие растений внутри этого участка отлично от аналогичного у человека.

Человек имеет пиковое восприятие желто-зеленой части спектра (около 550 нм). Эта «оптическая желтизна» используется для восприятия отлично видимых явлений и объектов. Растения же значительно более эффективно воспринимают красный и синий цвета, причем пик находится в районе 630 нм. Графики ниже демонстрируют кривые восприятия растений и людей. Обратите внимание на различия линий.

Равнозначно тому как для человека наилучшим источником калорий является жир, для растений лучшая пища — это красный свет. Однако, растения освещаемые исключительно красным и оранжевым светом большей частью не вырастут должным образом. Причина этого в том, что для полноценного роста листвы (особенно важно для овощей) и массы крайне важен синий свет. Многие другие комплексные процессы зависят и от других спектральных диапазонов. Определение правильной спектрально порции света зависит от вида растения. Принятие решения о количестве необходимого света также должно учитывать части спектра уже задействованные при освещении. При подборе освещения для растений не могут применяться те же стандарты, что и при выборе источника света для людей. Некоторые принципы соответствия и различий могут быть использованы для определения необходимой меры света в гидропонике.

Видео о замерах солнечного света на подоконнике осенью.

Измерение уровня освещения для людей. Люмен (лм) и Люкс (лк)

Как мы оцениваем количество света, необходимое людям ? Очевидный способ — определение того, насколько ярким является источник света и насколько «хорошо» глаза видят при нем. Поскольку человеческий глаз наиболее чувствителен к восприятию «желтого» участка спектра, наибольшее внимание уделяется именно ему, в то время, как синий и красный цвета несколько «обделены». Это все является основой для измерения общего количества единицей измерения, называемой люменом.

Свет, взятый из источника, распространяется по всему помещению для создания освещаемого пространства. Уровень освещения определяется единицей измерения «люкс», которая показывает как много люменов приходится на один квадратный метр пространства. Освещение в 1000 лк означает, что 1000 лм приходится на каждый квадратный метр площади.

Аналогично «люмен на квадратный фут (лм/фут²)» — единица измерения, которая показывает количество люменов на один квадратный фут.

Как бы то ни было, и люмен, и люкс отображает исключительно человеческое восприятие светового спектра, потому как растения воспринимают все совершенно иначе.

Каким же образом следует измерять уровень света для растений ? Есть 2 основных способа для определения этой величины: измерение уровня энергии или подсчет количества фотонов.

Уровень Ватт фотосинтетически активной радиации.

Ватт — объективная мера для измерения количества энергии, выделяемой лампой ежесекундно.

Энергия в свободном состоянии измеряется в Джоулях, и один Джоуль в секунду называется Ватт.

Лампа накаливания мощностью 100 Вт генерирует 100 Дж энергии каждую секунду. Однако, как много световой энергии производится при этом ?
Около 6 Дж в секунду = 6 Вт.
Мы видим, что мощность составляет всего лишь 6 %. Большинство же оставшейся энергии выделяется в тепловой форме.

Многие газозарядные лампы, например, натриевые газозарядные лампы или металлогалогенные лампы значительно более эффективны по сравнению с лампами накаливания, потому как, соответственно, 30 и 40 % выделяемой энергии преобразуют в свет.

Поскольку растения используют энергию в диапазоне 400 – 700 нм, то свет на этом спектральном участке называется фотосинтетически активной радиацией или просто ФАР. Для измерения энергии, выделяемой в этом диапазоне в секунду используется величина Вт ФАР. Это объективная мера для растений в противоположность субъективной мере, измеряемой в люменах, для определения влияния на восприятие человека. Ватт ФАР прямо указывает на количество энергии, которую растения могут использовать в реакции фотосинтеза.

Исходящие 400 Вт лампы накаливания равнозначны 25 Вт света, а из 400 Вт энергии, излучаемой металлогалогенной лампой, около 140 Вт приходятся на свет. Если принять во внимание тот факт, что на ФАР приходится основная "видимая" часть спектра, то логичным заключением будет то, что металлогалогенная лампа производит 140 Вт ФАР. Газозарядные лампы имеют несколько меньший показатель: 120-128 Вт, потому что свет желтый и содержит большее количество люменов.
"Освещенность" измеряется в Вт ФАР на метр квадратный, однако это не совсем верное понятие для определения эффективности света при выращивании растений, поэтому в садоводстве чаще используется термин "облученность", измеряемая в Вт/м2 или Ватт на метр квадратный.

Следующий важный принцип, который следует понять для того, чтобы определить точное количество света, необходимое растениям — это осознание того, что свет распространяется не чем-то цельным, но пучками, именуемыми "фотонами". Эти пучки являются минимальными носителями энергии, путем которой свет и передается. Поскольку реакция фотосинтеза протекает путем поглощения атома фотона, то целесообразно будет подсчитать их количество, которое ежесекундно принимает на себя растение.

Поскольку только фотоны света ФАР участка спектра являются активатором реакции фотосинтеза, то имеет смысл измерить только их количество. Теоретически лампы могли бы быть настроены на количество фотонов, излучаемых ежесекундно, но на сегодняшний день такие лампы не производятся.

Биологи-исследователи говорят о фотонном потоке, которым облучается поверхность, — важной части исследуемого вопроса, обозначаемой ФФП ФАР (Photosynthetic Photon Flux, PPF), где ФФП не что иное, как фотосинтетический фотонный поток—величина, показывающее количество фотонов приземляющееся ежесекундно на 1 квадратный метр облучаемой поверхности.

Друга важная величина — конверсия фотонного потока (YPF PAR or Yield Photon Flux). Этот показатель явственно демонстрирует нам насколько эффективно растение использует полученный фотонный "капитал". Поскольку "красные" цвета более активно способствуют запуску фотосинтеза, данные измерения уделяют внимание прежде всего подсчету именно их.

Поскольку фотоны крайне малы по своим габаритам, то в науке, вместо чисел вида 1 000 000 000 000 000 000, используется обозначение "1.7 микромоль фотонов" ( знак µмоль). Микромоль содержит в себе 6 x 1017 фотонов, а 1 моль 6 x 1023 фотонов.

Освещенность (или "облученность") измеряется количеством Ватт на квадратный метр или количеством микромоль на квадратный метр.

Несмотря на то, что все три величины (Ватт на метр квадратный, фотосинтетический фотонный поток, конверсия фотонного потока) позволяют измерить количество света, которое получают растения, человеческий глаз не способен воспринять кривую спектра ФАР — 400-700 нм. Следует заметить, что некоторые ученые предлагают иные показатели: 350-750 нм. но принципиальной разницы для садоводов любителей в этом нет.

Фотосинтез и фотоморфогенез

Растения получающие недостаточно света, производят слабые, вытянутые листья и страдают общим недостатком массы. Другие же растения, наоборот, получающие чрезмерное количество света, выглядят исушенно-безжизненно и имеют обесцвеченную листву из-за разрушения хлорофилла.

Также растения могут быть повреждены избыточной ультрафиолетовой радиацией

Однако, внутри допустимой нормы растения прекрасно откликаются на нужную дозировку света, показывая хорошие результаты в росте и наборе массы. А относительная квантовая эффективность является той мерой, которая демонстрирует максимальную работу каждого фотона.
Кривая зависимости относительной квантовой эффективности от длины волны называется кривой реакции растений к фотосинтезу, о чем было сказано ранее.

Также предоставляется возможным построить график, демонстрирующий эффективность определенных участков спектра на осуществление реакции фотосинтеза. Факт того, что фотоны синего света производят больше энергии, чем фотоны красного цвета обязательно должен быть принят во внимание, и тогда кривая может быть запрограммирована на измерение исключительно "люменов растений" или "люменов человека". Это и должно произойти в обозримом будущем. Например, уже сегодня компания Venture Lighting International предлагают установленные Вт ФАР счетчики на серии ламп Sunmaster, предназначенных специально для рынка растениеводческих технологий.

Главной составной частью растений, обеспечивающей фотосинтез является хлорофилл. Некоторые ученые извлекали его из растений для определения реакции на световое излучение различной длины волн и спектральной частотности, ожидая, что его реакция будет аналогичной реакции фотосинтеза растений. Однако, исследования показали, что реакция других компонентов (в частности, каротиноидов и фикобилинов) не менее важна для протекания нормальной реакции фотосинтеза. Таким образом, кривая отклика растений представляет собой собирательную величину, состоящую из значений реакций всех необходимых пигментов, и характерную для большинства растений (хоть и не для всех, т.к. разница, порой, достигает 25 %). Хотя в газозарядных лампах и лампах накаливания спектральная величина излучаемого света остается неизменной, металлогаллогенные лампы предоставляют возможность выбора температуры и спектрального диапазона освещения.

В дополнение к фотосинтезу, который имеет следствием материальный рост, другие функции (прорастание, цветение и пр) вызваны наличием или отсутствием света. Эти процессы называются фотоморфогенезом и зависят не столько от интенсивности света, сколько от облучения в строго классифицированных спектральных рамках (синий, дальний красный или просто красный), а также от действия специальных рецепторов (фитохромы и криптохромы).

Растения "видят" свет иначе, чем люди. Именно поэтому люмены, люксы и футсвечи не всегда являются величинами, показывающими достаточный уровень освещенности, так как это меры, прежде всего всего отображающие уровень видимости. В случае с растениями лучше использовать значения Вт ФАР, фотосинтетического фотонного потока и конверсию фотонного потока.
Кроме того, важным является не только количество, но и качество света.

Проектируем простой осветительный макет.

Шаг 1. Определяем уровень освещенности в Вт ФАР/метр квадратный.

Какой уровень освещения максимально хорошо подходит растениям ?
Это зависит от типа растений, стадии роста, уровня освещенности помещения и других факторов. рекомендации, размещенные в технических брошюрах следует рассматривать как важный источник информации. В общем и целом, растения однозначно растут быстрее при более качественном уровне света, но это вызывает дополнительные расходы на электроэнергию.

Так как лампы отличаются друг от друга, то и соответственно отличаются настройки, применяемые к ним, поэтому точный расчет настроек обязателен для каждого отдельного устройства.

Например, специальная техническая брошюра рекомендует Вам ППФ ФАР в размере 400 µмоль на метр квадратный. Таблица ниже рекомендует Вам 85 Вт ФАР на метр квадратный. Коэффиценты конверсии между ППФ ФАР, Вт ФАР зависят от источника света. Например, 400 Вт лампа накаливания излучает больше люменов, чем 400 Вт металлогалогенная лампа, но меньше Вт ФАР. Также значение имеет цветовая температура. Таблица ниже поможет Вам в настройках металлогалогенных ламп.

Типичный уровень света

Вт ФАР на метр квадратный

Микромоль на метр квадратный

Люкс (количество люменов на метр квадратный)

Для нормального роста растений необходим свет. Не для кого не секрет, что без достаточного количества света растение не то чтобы плодоносить, оно даже расти не сможет. Данные по освещенности растений из списка предполагают, что рассчитываемое являются "досветкой", т.е. используется как дополнение к естественному свету.

На данный момент самыми оптимальными лампами для досветки при выращивание растений считаются дуговые натриевые трубчатые лампы высокого давления (ДНаТ) .

Чаще всего при досветке в теплицах используют лампы ДНаЗ (дуговая натриевая зеркальная лампа высокого давления), КПД ее отражающего слоя как правило выше обычного отражателя в светильниках.

Не смотря на то что эти лампы очень хорошо подходят для выращивания большинства растений, не стоит забывать, что для некоторых культур все таки лучше использовать другие лампы с преобладанием другого спектра .

Если вы планируете выращивать зелень(петрушку, укроп, базилик), то лучше все использовать лампы ДриЗ ( дуговая ртутная металлогалогенная зеркальная лампа высокого давления), так как в ней очень высокая составляющая синего спектра (для вегетативного роста).

Также для для досветки, хорошо подходят – люминесцентные лампы.

Уровень освещения, необходимый для качественного выращивания растений регламентируется агрономическими нормами, минимально допустимый — 6 — 7 kЛk (килолюкс).

Исходя из нормативного показателя рассчитывается интенсивность и продолжительность досвечивания теплицы. Осенью, весной меньше, зимой, соответственно, требуется более продолжительный период.

Для достижения минимума освещенности подходят светильники для теплиц, удельная мощность которых 50-100 Вт/м2. Количество ламп определяется при проектировании осветительной системы на основе расчета для индивидуального проекта. Самостоятельно выполнить расчеты можно на онлайн калькуляторе. Гарантированно хороший урожай получается при среднем уровне освещенности 10- 12 кЛк, до 20 килолюкс.

Расчет освещенности в зависимости от растояния лампы до растений

Пример:

Если освещенность на расстоянии от источника света 1 м равна 1000 люкс, то на расстоянии 2 м уже 250 люкс, смотри таблицу:

Расстояние от источника

Освещенность в люксах

Во сколько раз падает освещенность

Какую область сможет осветить та или иная лампа?

Довольно многое зависит от конкретной культуры или даже конкретного сорта. Так как, теневыносливому томату черри хватит к примеру лампы в 150 ватт, в то время как перцу со средними плодами этого будет не достаточно. Для примерного ориентирования, какую лампу и на какую площадь лучше использовать, можно посмотреть таблицу ниже. Таблица дана для ламп ДНаТ.

Мощность лампы

Освещаемая площадь

Отражатели (рефлекторы)

Хотелось бы немного рассказать про отражатели, их особенности и возможности.

Если вы использует лампу, к примеру, Днат, то вам будет просто необходим отражатель или как их еще называют рефлектор. При выборе хорошего отражателя не следует забывать о том, что в зависимости от материала и покрытия они очень сильно отличаются. Так к примеру зеркальный отражатель имеет коэффициент равный 80%. К примеру, отражатели из алюминия могут отражать до 85%, а вот зеркало имеет наибольший коэффициент отражения, который доходит до 90%.

Коэффициент отражения не зависит того сколько ламп у вас висит, при условии того что они висят по бокам рефлектора. Обращаю ваше внимание, на то, что если лампа расположена с боку и смещена от центра к какому-нибудь из краев, то часть потока от лампы будет уходить в пустую.

Хотелось бы еще напомнить, что если использовать большое количества ламп будет не очень эффективно, тем более если они очень большие в диаметре и сильно греются. Так будет теряться очень много света и из за перегрева они гораздо быстрей выйдут из строя.

Всем очень рекомендуем использовать отражатели, в это трудно поверить, но даже самый простеньки отражатель способен увеличить световой поток. Количество отраженного светового потока может увеличиться в два раза. Поэтому прежде чем покупать световое оборудование рекомендуем правильно рассчитать количество ламп и выбрать хороший отражатель к ним. Так вы с экономите и деньги и нервы.

Почти все рефлекторы похожи друг на друга и отличаются по производительности не сильно, к примеру самый лучший будет эффективней самого плохого всего на 10-20%.

Освещение в люменах на расстоянии 8 см в зависимости от типа отражателя. Лампа 1000 лм.