На овощных фабриках продукцию выращивают круглый год, увеличивая световой день с помощью электрических ламп. Однако и самые совершенные из них дают больше тепла, чем света, и требуют частой замены. Революцию в этом деле обещают светодиодные источники света.
Радуга света
Свет — обязательная составляющая жизни растений. Они преобразуют энергию света в свою энергию за счет процесса фотосинтеза. Солнечный свет содержит частоты разных длин волн — от красного до фиолетового (вспомните школьную физику: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»). Плюс невидимые для человеческого глаза излучения — инфракрасное и ультрафиолетовое.Но, как оказалось, для фотосинтеза требуется не весь спектр солнечного света, а лишь его часть с длиной волны 380—710 нм. Управление фотосинтезом — эффективный путь воздействия на продуктивность и урожайность культур. На свету из углекислого газа и воды образуются углеводы, из которых затем синтезируются белки, жиры и биологически активные вещества. И чем фотосинтез активнее, тем выше урожайность.
Овощные культуры, где бы они ни росли (в теплице или открытом грунте), испытывают на себе постоянно меняющийся количественно и качественно спектральный состав света. Более полный (во всех отношениях) свет получают культуры открытого грунта. В теплицах света на 30 % меньше из-за ограждающих материалов, их состава и степени чистоты. Через стекло не проходят лучи с длиной волны менее 340 нм, а полиэтиленовая пленка пропускает и длинноволновые инфракрасные лучи.
У растений за поглощение света отвечают специальные пигменты. Основные из них — хлорофиллы a и b, а также каротиноиды. Хлорофиллы поглощают свет синего и красного диапазонов, каротиноиды — только синего.
«Цветное» солнце
У каждого участка спектра света своя роль в жизнедеятельности растений. Как вы думаете, почему листья зеленые? Потому что ЗЕЛЕНЫЕ лучи практически проходят через листовые пластинки. Под действием зеленых лучей листья становятся очень тонкими, а их осевые органы вытягиваются. Зеленая часть спектра полезна для фотосинтеза плотных листьев и листьев нижних ярусов, куда синие и красные лучи почти не доходят.УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ излучение с длиной волны менее 280 нм губительно для растений. За 10—15 минут такого воздействия растительные белки теряют свою структуру, и клетки прекращают делиться. Листья желтеют и скручиваются, стебли загибаются, точка роста отмирает. К счастью, жесткий ультрафиолет не достигает земной поверхности — его задерживает озоновый слой атмосферы.
Средние ультрафиолетовые лучи (280—315 нм) наподобие пониженных температур закаляют растения и повышают их холодостойкость. На хлорофилл ультрафиолетовые лучи практически не действуют.
Длинные ультрафиолетовые лучи (315—380 нм) необходимы для обмена веществ и роста растений. Они задерживают вытягивание стеблей, увеличивают содержание витаминов, в том числе и аскорбиновой кислоты.
ФИОЛЕТОВЫЕ И СИНИЕ лучи благодаря наличию в клетках растений пигментов фототропинов участвуют в таких процессах, как фототропизм побега, движение хлоропластов, устьичные движения. Эти лучи стимулируют образование белков, регулируют скорость развития, ускоряя наступление периода цветения растений короткого дня и замедляя развитие длиннодневных культур.
Под воздействием синего света растение закладывает больше цветков. Сине-фиолетовая часть спектра света почти полностью поглощается хлорофиллом, что создает условия для максимальной интенсивности фотосинтеза. Отсюда — увеличение зеленой массы.
Синий свет управляет изгибом ростка и стебля. Со стороны источника синего света рост клеток тормозится, поэтому стебель и изгибается. Вот вам и объяснение, почему рассада вечно клонится в сторону окна — она «идет» на этот свет.
Ученые установили, что активнее всего на физиологические процессы, происходящие в растениях, воздействуют КРАСНЫЕ лучи. Они в сочетании с оранжевыми представляют собой основной вид энергии для фотосинтеза. Красный свет хорошо поглощается хлорофиллом.
Как показали опыты, больше других влиянию красных лучей подвержены томаты и огурцы в теплицах. При облучении этих культур в вечерние часы они быстрее росли и лучше плодоносили.
Красный свет ускоряет цветение растений длинного дня (пшеница, салат, редис, шпинат) и задерживает цветение культур короткого дня (фасоль, огурец, некоторые сорта томатов, баклажан, перец).
Красный свет необходим для роста корневой системы, созревания плодов и цветения. Но сильная «накачка» красным, наоборот, приводит к излишнему росту вегетативных органов (то есть зеленой массы) в ущерб генеративным (цветам и плодам).
ИНФРАКРАСНЫЕ лучи тоже по-разному воздействуют на растения. На инфракрасный свет с длиной волны до 1100 нм томаты реагируют слабо, а вот огурцы — очень сильно. Этот диапазон света растягивает подсемядольное колено, стебли и побеги. Более длинные лучи только повышают температуру листа, который от этого начинает вянуть. А вслед за ним погибает и все растение.
Рассадный вопрос
Подав тепличному растению концентрированный пучок «полезного» света, можно значительно ускорить его рост и созревание. На этом и основан принцип конструирования светодиодных осветителей, позволяющий исключить ненужные цвета для растений, увеличив интенсивность красного и синего света.Двойной, а то и тройной урожай некоторых культур за сезон — не фантастика, а грамотное и эффективное освещение. Важен и сам световой спектр, который в различные периоды роста растения нужен разный.
При выращивании рассады предпочтение следует отдать лампам с более высоким содержанием синих и фиолетовых лучей, которые задерживают растяжение клеток, и рассада не вытягивается. Растения, выращенные при таком освещении, более компактные, с укороченными междоузлиями.
Если нет светодиодов, можно использовать энергосберегающие люминесцентные лампы. Они экономичны. Да и их световой поток близок к солнечному свету.
Чем крупнее растение, тем большее количество света ему требуется. При недостатке света любая культура перестает расти независимо от других, лучших условий.
Подсвечивать — не значит светить круглые сутки. Непрерывное освещение (24 часа) растениям не требуется. Для фотосинтеза необходима и темнота, во время которой «переваривается» накопленная за день энергия. Непрерывный свет вызывает у растений, особенно у томата, многочисленные физиологические расстройства. И в первую очередь хлороз. Так, время работы ламп над огурцами не должно превышать 16—18 часов, для томата — 14—16, а для перца — 20 часов.
Альтернативы нет
Можно ли прикрыть люстру белого света цветной пленкой или фильтром, чтобы получить цветной поток света? Можно. Но зачем? Такой прием ничего не даст растениям. Дело в том, что пленка или фильтр света не производят, а лишь отфильтровывают ее лишний спектр. Приложив красное стеклышко, мы получим поток света, окрашенный в красный цвет. Но красного света в нем будет не больше, чем в привычном белом. Просто синего и зеленого будет меньше. На этом, кстати, отчасти спекулируют продавцы, продавая цветную пленку.К тому же таким приемом мы вообще снизим интенсивность светового потока. А ведь растениям он нужен в полном объеме — вредного света для них не существует. Разве только свет высокой интенсивности, от которого растения погибают.
Также бесполезно применение люминесцентных ламп с окрашенным баллоном (такие лампы применялись для декоративного освещения витрин). Сейчас выпускают люминесцентные лампы с маркой FLUORA специально для выращивания растений. Но, как показала практика, они себя не оправдывают. Да, в их спектре нет зеленого света. Однако выход свечения у этих ламп ниже, чем у обычных, а конечный результат ничтожен (если вообще есть). Да и стоят они очень дорого.
Оптимальный вариант
В некоторых исследованиях было показано, что в оптимальном по составу освещении для многих растений должно быть примерно 30 % синего, 20 % зеленого и 50 % красного света. При использовании именно такого искусственного освещения урожайность значительно выше, чем при традиционном освещении. При этом время на рост и вызревание урожая сокращается в два раза!Хороший результат также получен при использовании красных ламп с 14-процентной добавкой синего света. Плоды были неплохо сформированы и созревали на несколько дней раньше, чем под зеленым и синим светом.
Вот и получается, что каждая из трех основных составляющих спектра солнечного света (синяя, зеленая и красная), взятая в отдельности, мало пригодна для выращивания растений.
Основные преимущества светодиодов
♦ Долгий срок службы (до 50 тысяч часов эксплуатации, что при разных условиях применения составляет от 5,5 (если использовать их 24 часа в сутки) до 50 лет (если они будут работать лишь 3 часа). Это в разы превышает срок службы энергосберегающих люминесцентных ламп.♦ Энергоэффективность.
♦ Возможность регулирования яркости.
♦ Широкий диапазон цветов, перекрывающий всю видимую область.
♦ Механическая прочность и соответственно надежность.
sad@sb.by
