Рассада. Использование и развитие метода Митлайдера в России
Шрифт:
5.3. Электродосвечивание рассады
Свет — главная проблема при выращивании рассады, и начинать улучшение условий в жилом помещении нужно с ее решения.
Многие огородники воспринимают нехватку естественного света при выращивании рассады как нечто неизбежное. Такую покорность обстоятельствам можно понять, ведь солнечный свет, это то единственное, за что нам не надо платить. А электродосвечивание стоит денег, дорога сама электроэнергия, и, в особенности, светильники и лампы. Но уж если мы решили заплатить за освещение рассады, хотелось бы использовать наиболее экономичные источники света. Рассада должна получить максимальную пользу при минимальных материальных затратах с нашей стороны.
5.3.1.
Ответ на этот вопрос кажется очевидным. Растениям нужен солнечный свет, а если это искусственный свет, то, наверное, спектр излучения «хорошей» лампы должен быть как можно ближе к солнечному. Так ли это?
Лучевая энергия солнца, которая доходит до поверхности земли, состоит из ультрафиолетового излучения (длина волны короче 380 нм), видимого света (от 380 нм до 780 нм) и инфракрасного, т. е. теплового излучения (длина волны больше 780 нм). Пик солнечного света лежит в голубой части спектра (475 нм) (рис.5.1).
Рис. 5.1. Спектральное распределение солнечного излучения — (1) и кривая чувствительности фотосинтеза — (2): пик солнечного света находится в голубой части спектра, а максимум фотосинтетической активности — в красной
Глаз человека не воспринимает ни ультрафиолетовые, ни инфракрасные волны, а из видимого спектра наиболее чувствителен к желто–зеленому (555 нм) свету (рис.5.2). Красный свет (650 нм) человеческий глаз чувствует в 10 раз хуже, т. е. нужно в 10 раз больше красного света, чем зеленого, чтобы человек воспринял оба света как равные по интенсивности.
Рис. 5.2. Кривая чувствительности глаза человека имеет пик в желто–зеленой части спектра и снижается в красной и синей области
А к какому свету более всего чувствителен «глаз» растения, т. е. хлорофилл и другие пигменты, улавливающие свет для фотосинтеза? Нужный для фотосинтеза свет показан в сравнении с солнечным спектром на рис.5.1. Представлен спектр действия фотосинтеза (т. е. количество CO2, превращенное в органические соединения) в зависимости от длины волны падающего на лист света. Наиболее активно фотосинтез идет под действием оранжево–красного света (610-700 нм) с максимумом в красной зоне (675 нм). Второй пик активности находится в сине–голубой части спектра (400-510 нм). Рост растений обеспечивается фотосинтезом, значит, растениям в первую очередь требуется свет, обогащенный теми длинами волн, которые нужны для фотосинтеза.
Таким образом, лампа для освещения рассады совсем не обязательно должна имитировать солнечный свет. Желательно использовать более экономичные лампы, спектр излучения которых обогащен красным и синим светом.
5.3.2. Энергетические характеристики некоторых ламп, применяемых для освещения растений
Первая характеристика любой лампы — это количество потребляемой электроэнергии, т. е. мощность лампы, выражаемая в ваттах (Вт). При выборе лампы для освещения рассады важно оценить, насколько эффективно расходуется потребляемая энергия, т. е. какая ее часть переходит в свет, полезный для фотосинтеза. Для начала надо узнать, какая часть электроэнергии переходит в излучение в видимой области.
При оценке эффективности лампы, прежде всего надо узнать, какая часть потребляемой электроэнергии превращается в видимый свет.
Обычно учитывается не все видимое излучение (380-780 нм), а излучение в диапазоне длин волн от 400 нм до 700 нм. Область 400-700 нм называется областью ФАР (фотосинтетически активная радиация). Излучение в области ФАР, как и потребляемая лампой электроэнергия, измеряется в ваттах.
Доля потребляемой электроэнергии, которая переходит в видимый свет (в области ФАР), у разных ламп отличается в несколько раз, но даже у самых экономичных она составляет не более 30% (табл. 22, 4 столбец). Остальное — тепловые потери и инфракрасное излучение ламп.
* ФАР — видимый свет в области от 400 до 700 нм (фотосинтетически активная радиация).
** КПД — коэффициент полезного действия
*** КПД оптики — доля общего светового потока, направленная на растения. Зависит от конструкции лампы, светильника и отражателя.
По этой характеристике меньше всего для освещения рассады подходят обычные лампочки накаливания с вольфрамовой нитью. Видимый свет составляет незначительную часть их спектра, а остальное — это инфракрасное, т. е. тепловое излучение (рис.5.3). В лампочках накаливания львиная доля потребляемой электроэнергии расходуется на ненужное, более того, на вредное для растений инфракрасное излучение. Особенно неблагоприятное физиологическое воздействие на рассаду имеет излучение с длинами волн 700-1000 нм. Эти лучи вызывают вытягивание стебля.
Рис. 5.3. Спектр излучения обычной лампочки накаливания с вольфрамовой нитью (показан относительно кривой чувствительности глаза человека): максимум энергии излучается вне области ФАР (область ФАР выделена пунктиром)
Значительно выше доля электроэнергии, переходящей в видимый свет в области ФАР, у разрядных ламп. Для освещения растений применяют разрядные лампы различного типа. В рассадных теплицах часто применяют ртутные лампы высокого давления ДРЛФ 250 и ДРЛФ 400 (раздел 3.1.9).Эти лампы имеют самый низкий КПД ФАР из всех разрядных ламп (10-12%).
В квартирах обычно используют лампы холодного свечения (люминесцентные). Трубчатые люминесцентные лампы мощностью 40-80 Вт имеют КПД ФАР 20-22%. Кроме трубчатых промышленность производит компактные люминесцентные лампы, напоминающие по своим габаритам обычную лампочку накаливания. Компактные отечественные лампы выпускаются мощностью 12 и 16 Вт. Они имеют КПД ФАР в 1,5 раза ниже, чем указанный в таблице для трубчатых люминесцентных ламп.
Наиболее экономичными являются натриевые лампы высокого давления: 25-30% потребляемой ими электроэнергии переходит в видимый свет в области ФАР.
Доля потребляемой энергии, которая переходит в видимый свет, зависит не только от типа ламп, но и от их мощности. Чем слабее лампа, тем сильнее «непроизводительные потери» и тем меньшая часть электроэнергии переходит в видимый свет. Некоторые технические характеристики отечественных трубчатых люминесцентных ламп приведены в таблице 23.