Освітлення в гідропоніці
У цьому уроці ми вивчимо фотосинтез і то, наскільки необхідне світло рослинам для їх росту.
Якщо ви вирощуєте рослини на відкритому повітрі безпосередньо під сонячними променями, то немає підстав переживати з приводу висвітлення. Рослини отримують весь необхідний спектр випромінювання від Сонця. Якщо ж ви вирощуєте рослини всередині приміщення, то може виникнути недолік освітлення. Рослинам, встановленим на підвіконні або в теплиці, може бути недостатньо денного світла, і вони можуть почати в'янути. В цьому випадку вам знадобиться додаткове освітлення.
Вирощувати в закритому приміщенні за допомогою штучного світла можна, але необхідно підібрати відповідний джерело світла, щоб не платити багато за електроенергію.
Чи знаєте ви різницю між штучними джерелами світла? Чи знаєте ви, що звичайна лампа розжарювання для цих цілей не придатна?
Далі наведемо основні відмінності між джерелами світла. І почнемо ми з усім відомої лампи розжарювання.
Лампа розжарювання
Ця «бабуся» була винайдена на початку 19 століття. Її постійно вдосконалювали, і зараз ми використовуємо модель Томаса Едісона кінця 19 століття. Вона дійшла до наших днів практично незмінною. Це говорить нам про те, наскільки ця лампа ефективна. Але хоч лампа розжарювання і дешевше за вартістю, вона споживає набагато більше енергії, ніж інші типи ламп.
Інший їх недолік полягає в тому, що вони дають неповний спектр випромінювання, необхідний рослинам. Так, їх можна застосовувати для вирощування рослин, але результати будуть менш вражаючими, ніж у більш придатних для цих цілей ламп.
Лампи розжарювання також мають властивість виділяти велику кількість тепла. Якщо ваше приміщення з рослинами недостатньо вентилюється, зайві тепло і волога можуть викликати появу цвілі, що погано позначиться здоров'я ваших рослин і вартості кінцевої продукції.
Ця «бабуся» дешева і доступна, але програє в порівнянні з іншими типами ламп по ефективності.
флуоресцентні лампи
Флуоресцентні лампи мають таку ж довгу історію, але вони набагато ефективніше. ККД флуоресцентних ламп - 22% (у ламп розжарювання - 10%). До того ж сучасні досягнення в технології дозволили усунути багато недоліків флуоресцентних ламп.
У той час як ці лампи мають більшу ефективність, ніж лампи розжарювання, у них все ж є недоліки. Їм необхідний так званий баласт для контролю електричного струму. Без такого баласту вони швидко перегорають. Також у флуоресцентних ламп невелика яскравість, вони повинні мати більший розмір ніж лампи розжарювання, видаючи однакову кількість світла. У перші два тижні вирощування рослин вони придатні, але після, їх яскравості стане недостатньо для досягнення ефективних результатів.
Як лампи для вирощування рослин вони придатні, але не ви не отримаєте хороших результатів. Флуоресцентні лампи більш доречні для вирощування рослин ніж лампи розжарювання, тому що забезпечують більш широкий спектр світла, і вони не виділяють таку кількість тепла як звичайні лампи. Нові види флуоресцентних ламп використовують електронні баласти, які краще застарілих електромагнітних. За допомогою таких баластів лампи рідше перегорають, швидше запускаються і не гудуть.
Останнім часом на ринку з'явилися компактні флуоресцентні лампи з баластами, вбудованими безпосередньо в колбу або тубу з газом. Ще одне цікаве рішення - це CFL лампи, що мають кілька різнокольорових роздільних туб і дають практично повний колірний спектр з однієї лампи.
Лампи на основі LED діодів (Светоіспускающіе діоди)
Концепція цього виду ламп був розроблена ещг в 1907р. але комерційно вигідною LED-технологія стала в кінці 1960 рр. На жаль, ці LED-діоди були досить тьмяним і існували діоди тільки одного спектра - червоного.
Згодом випуск LED-діодів збільшився, і виробники випустили на ринок діоди з різними спектрами. Ці лампи були дуже дорогими і дуже тьмяними для використання їх в освітленні. На початку 90-х з'явилися дійсно яскраві сині LED-діоди, і вже в кінці 20-го століття вони стали широко застосовуватися. Ці сині LED-діоди мають важливе значення, тому що для вирощування рослин необхідні в основному червоний і синій спектри світла, і з їх появою стало можливим вирощування рослин за допомогою технології LED.
LED лампи з використанням LED-діодів бюджетного рівня можуть бути в 2 рази ефективніше ніж лампи розжарювання, а з застосуванням високоякісних діодів ці лампи ефективніше, ніж найефективніші флуоресцентні лампи. Останнім часом на ринку з'явилися спеціалізовані LED-лампи з балансом червоного і синього спектрів спеціально пристосованих для вирощування рослин.
LED-лампи можуть спочатку бути більш дорогими, але, у них найвища продуктивність, і вони не псуються від запуску як флуоресцентні лампи, їм не потрібна «перепочинок» як HID світловим системам.
газорозрядні лампи
Ці лампи загальноприйняті в гідропонному освітленні. Вони більш ефективні і яскравіше ніж флуоресцентні лампи або лампи розжарювання і дешевше ніж LED лампи. Газорозрядним лампам також необхідний баласт як і флуоресцентним. Колби цих ламп виготовляються з кварцового скла. Залежно від того, який газ закачаний всередині лампи, змінюється спектр випромінювання. В основному в цих лампах застосовуються два види газів: пари натрію високого тиску для освітлення рослин в період цвітіння і металогалогенні газ для освітлення в період зростання. На жаль, вони виділяють величезну кількість тепла. Ці лампи широко поширені в більшості магазинів. Такі лампи можна підібрати для певних рослин, різних площ посадки і стадій зростання.
Ви знаєте, що?…
Цей вид ламп також відомий як дугові лампи. Їх так називають, тому що вони випромінюють світло за допомогою електричної дуги, що виникає між електродами.
Фотосинтез і транспірація
Рослинам постійно необхідна енергія для росту, і цю енергію вони отримують за допомогою світла. У природі рослини отримують світло від Сонця, але, якщо ви висадили рослини в приміщенні, вам знадобляться штучні джерела світла.
Фотосинтез і транспірація - основні процеси, що відбуваються в рослинах, які використовують енергію Сонця. Обидва ці процесу вимагають велику кількість енергії, тільки в результаті фотосинтезу значна частина енергії зберігається для майбутнього використання. На інші процеси такі як цвітіння. проростання насіння, певні етапи росту і утворення пігментів витрачається мала частина сонячної енергії.
В процесі транспірації рослини споживають вуглекислий газ з повітря через пори і вологу через кореневу систему і виділяють кисень і водяна пара. Енергія Сонця випаровує вологу зі стінок рослинних клітин. Енергія, витрачена на рух води в рослинних тканинах (ксилема) ні зберігається, ні бере участь в процесах синтезу поживних речовин, асиміляції, зростання або розмноження.
В процесі фотосинтезу (слово «фотосинтез» буквально означає з'єднання (синтез) за допомогою світла вода надходить по стеблу з коренів в листя, де розташовуються хлоропласти з хлорофілом (зелений пігмент), там з'єднується з вуглекислим газом, що надходять в листя з повітря через численні дихальні пори (продихи) рясно розташовані в нижній частині листа. Також через продихи відбувається випаровування і виділення кисню. За допомогою світла з вуглекислого газу і води синтезуються вуглеводи, які зберігаються в рослині і потім вивільненим ються у вигляді енергії, що йде на процеси життєдіяльності рослини.
Енергія Сонця, збережена як хімічна енергія у вигляді поживних речовин (вуглеводів, жирів, білків) постійно вивільняється в живих клітинах рослини в процесі дихання. По суті процес фотосинтезу зберігає енергію, а процес дихання її вивільняє, забезпечуючи життєдіяльність клітин рослини. У процесі дихання вивільняється енергія, необхідна для інших функцій рослини. В кінцевому підсумку життя рослини грунтується на процесі фотосинтезу, тому що за допомогою нього створюються основні поживні речовини.
Ви знаєте, як рослини використовують світло, але яку роль відіграють різні спектри світла?
Сонячне світло складається з хвиль різної довжини. Видимий спектр складається, починаючи з найдовших хвиль, з червоного, жовтого, зеленого, блакитного, синього і фіолетового кольорів. Видимий спектр - це тільки частина випромінювання, що йде від Сонця, і тільки частина видимого спектру необхідна для фотосинтезу. Існує також випромінювання невидиме звичайному оку, як то інфрачервоне або ультрафіолетове. Зелений колір хлорофілу свідчить про те, що хвилі блакитного і червоного спектрів звичайного світла поглинаються, а зеленого - відображаються і стають видимими. Якщо ваші рослини не отримують достатньо світла, то з їхнього вигляду стане це зрозуміло. Визначити це можна за такими ознаками:
- Рослини витягуються і ростуть в напрямку джерела світла і мають довгасті стебла.
- Рослини деформуються і приймають незвичайний вид, що не цвітуть і не плодоносять.
Якщо ви вирощуєте рослини на відкритому повітрі безпосередньо під сонячними променями, то не повинно виникнути ніяких проблем з освітленням. Рослини отримують весь необхідний спектр випромінювання від Сонця.
Якщо ж ви вирощуєте рослини всередині приміщення, то може виникнути недолік освітлення. Рослинам, встановленим на підвіконні або в теплиці, може бути недостатньо денного світла, і вони можуть почати в'янути. В цьому випадку вам знадобиться додаткове освітлення.
Вирощувати в закритому приміщенні за допомогою штучного світла можна. Спеціалізовані джерела світла, про які ми говорили раніше, можуть забезпечити випромінювання близьке до сонячного але жоден з НЕ буде випромінювати повний спектр.
Інтенсивність випромінювання прямо пропорційна відстані до джерела світла. Чим ближче він розташований, тим більше рослини будуть отримувати світла. Але, коли ви використовуєте флуоресцентні лампи, лампи розжарювання або газорозрядні дугові лампи, в разі дуже близьке розташування, ви можете спалити рослини.
LED-лампи в даному випадку мають величезну перевагу, тому що вони виділяють невелику кількість тепла, і рослина може стосуватися джерела світла без шкідливих наслідків.
Якщо ви збираєтеся встановити гідропонну систему в класі, ймовірно, що у вас не буде в наявності відповідних джерел світла або коштів на них. В цьому випадку можна висадити рослини, яким потрібно менше світла ніж іншим. Томатам, наприклад, необхідно багато світла. Наступні культури мають низькі вимоги до освітлення, і тому їх можна висадити в класі без зайвих витрат:
Буряк, морква, салат-латук, кочення капуста, редис, шпинат, цибуля ріпчаста, горох.