Меню

Сколько люменов нужно для цветов



Важные характеристики света для растений (люмены, люксы, Вт ФАР и др)

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.

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.

Читайте также:  Гарнитуры для комнаты белого цвета

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.

Другая 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.

Читайте также:  Подходящие цвета для желтого

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.

Читайте также:  Магнитола какого цвета провод колонок

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)

Источник

Освещение для комнатных растений

Ефименко Александр Александрович,
практикующий специалист по озеленению интерьеров и уходу за растениями

Число желающих иметь дома или в офисе живые растения увеличивается с каждым годом. Как водится, большинство неофитов плохо представляют себе, чем оборачивается это желание. Они как-то упускают из виду, что растения — это тоже живые существа, которые требуют заботы и ухода.

Обычные «комнатные условия» — это постоянная температура от +14 до +22°С, ограни­ченность света, переизбыток углекислого газа и пре­обладание сухого воздуха. Зачастую жизнь в помещении — тяжелое испытание для растений.

Теоретически все это понимают и согласны «сделать для зеленых друзей все необходимое»: поливать, подкармливать, опрыскивать. Правда, периодичность подкормок и поливов остается для большинства загадкой. Иногда вспоминают о таком важном параметре, как влажность воздуха и покупают увлажнитель.

Про свет все помнят. Но далее события обычно разворачиваются так. Выяснив, сколько света нужно растениям, заказчик пугается, но обычно все же монтирует систему. И дальше сразу начинает экономить электроэнергию. Свет выключают на выходные, отключают на период отпусков и праздников, выключают те лампы, которые не нужны или мешают сотрудникам офиса. Понимание того, что свет растениям нужен ежедневно и без необходимого количества и качества света растения потеряют свою привлекательность, перестанут правильно развиваться и погибнут, исчезает практически мгновенно.

Эта статья о значении света для растений, возможно, хотя бы немного поправит ситуацию.

Чуть-чуть биохимии и физиологии растений

Процессы жизнедеятельности осуществляются у растений, как и у животных, постоянно. Энергию для этого растения получают, усваивая свет.

  • верхний центральный график – спектр излучения (света), видимый человеческим глазом.
  • средний график – спектр света, излучаемый Солнцем.
  • нижний график – спектр поглощения хлорофилла.

Свет по­глощается хлорофиллом — зеленым пигментом хлоропластов — и используется при построении первич­ного органического вещества. Процесс образования органических веществ (сахаров) из углекислого газа и воды называют фотосинтезом. Побочным продуктом фотосинтеза является кислород. Кислород, выделяемый растениями – результат их жизнедеятельности. Процесс, при котором кислород поглощается и при котором освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности организма называют дыханием. При дыхании растения кислород поглощают. Начальная стадия фотосинтеза и выделение кислорода происходит только на свету. Дыхание осуществляется постоянно. То есть — в темноте, как и на свету, растения поглощают кислород из окружающей среды.

Еще раз подчеркнем.

  • Растения получают энергию только на свету.
  • Растения расходуют энергию постоянно.
  • Если не будет света – растения погибнут.

Количественные и качественные характеристики света

Свет — один из наиболее важных для жизни растений экологических показателей. Его должно быть столько, сколько нужно. Основными характеристиками света являются его интенсивность, спектральный состав, суточная и се­зонная динамика. С эстетической точки зрения важна цветопередача.

Интенсивность света (освещенность), при которой достигается рав­новесие между фотосинтезом и дыханием, неодина­кова для теневыносливых и светолюбивых видов рас­тений. Для светолюбивых она равна 5000-10000, а для теневыносливых — 700-2000 лк.

Подробнее о потребностях растений в свете – в статье Требования растений к освещенности.

Примерная освещенность поверхности при различных условиях указана в таблице №1.

Примерная освещенность в разных условиях

Источник