для чего нужны розовые лампы
Большое красно-синее надувательство
Когда идёшь по улице и обращаешь внимание на окна домов, во многих из них можно заметить характерный розовый свет — народ выращивает рассаду под фитолампами.
Читатель прислал на тест огромную фитолампу, на которой было написано «60W». Я её протестировал и удивился.
Лампа стоила довольно дорого — 1750 рублей. На коробке сверху наклейка с названием «R-LED Фитолампа пром — два спектра 60 W».
На боку наклейка с ещё одним названием «ZW0145-00-0» и загадочной надписью «Output power 60W».
Для начала я измерил мощность лампы. Вместо обещанных 60 Вт оказалось всего 14 Вт. Спектрометр показал световой поток 470 лм, но это значение не очень применимо к фитолампам. Пик синего цвета в спектре приходится на 455 нм, пик красного на 633 нм.
Я попросил одного из ведущих специалистов по фитосвету Антона Шаракшанэ iva2000 посчитать по спектру, сколько микромоль/с даёт такая лампа и сравнить её эффективность для освещения растений с обычной белой светодиодной лампой.
Антон прислал вот такой результат:
«1000 лм для данного спектра соответствует 36,5 мкмоль/с.
При 14,09 Вт потребляемой мощности лампа дает 470лм, что соответствует 17,2 мкмоль/с и эффективности 1,0 мкмоль/Дж.
Примерно такой же поток дает «средняя» светодиодная лампа белого света с потоком 1200 лм«.
Получается, что нет никакого смысла тратить почти две тысячи рублей на такую фитолампу. Если купить за 80-100 рублей любую дешёвую светодиодную лампу с тёплым светом и реальным световым потоком 1200 лм, она будет давать столько же света растениям, а потреблять будет даже чуть меньше.
Возможно я ошибаюсь, но у меня складывается ощущение, что все сине-красные фитолампы, продающиеся гораздо дороже обычных белых ламп такой же мощности, это большое-большое надувательство.
Лучи поддержки. Зачем над растениями вешают фиолетовые лампы
Редкий любитель растений — будь у него собственная ферма или только пара кадок на подоконнике — обходится без удобрений. Однако растения питаются не только через корни, но и через листья, которыми поглощают углекислый газ и свет. Значит ли это, что их можно «подкормить» не только удобрениями, но и светом? И можно ли таким образом заставить их дать еще больший урожай?
Какой свет вкуснее?
Ответ на этот вопрос независимо друг от друга нашли во второй половине XIX века Климент Тимирязев и Теодор Энгельман. Они раскладывали солнечный свет на спектр, освещали разными его частями растения и измеряли, насколько те активно фотосинтезируют (то есть поглощают углекислый газ, выделяют кислород и производят сахар). Методики они использовали немного разные, но получили похожие результаты. Оказалось, что не каждый участок спектра заставляет лист поглощать углекислый газ и выделять кислород с одинаковой эффективностью. Лучше всего это получалось у красного и синего света, а хуже всего — у зеленого. Дело в том, что пигменты, которые ловят свет для фотосинтеза — хлорофиллы и каротиноиды — хорошо поглощают красный и синий свет, а на зеленый почти не реагируют.
Сколько света разной длины волны поглощают фотосинтетические пигменты
OpenStax College, Biology / CC BY-SA 3.0
Позже все тот же Тимирязев выяснил, что у красного цвета есть еще одно ценное свойство. Заключенную в красных лучах энергию лист почти целиком использует на образование биомассы — в то время как в синем свете энергии слишком много, поэтому половина «теряется» в виде тепла. А значит, можно сэкономить: если освещать теплицы одним красным светом, электрическая энергия будет использоваться эффективнее и не пропадет, а растения станут продуктивнее — смогут накапливать больше питательных веществ, чем если бы они росли под обычным солнцем.
Есть только одно но: свет нужен растениям не только для фотосинтеза. А еще и для того, например, чтобы определить, в какую сторону расти, когда цвести и давать плоды. Кроме того, свет запускает открывание устьиц (через которые лист обменивается газами с воздухом) и регулирует суточные ритмы движения листьев и открывания цветков. Для этого в клетках растений есть особые молекулы — фоторецепторы, которые меняют экспрессию генов и обмен веществ в клетке в ответ на световые лучи. Основные фоторецепторы растений, как и пигменты фотосинтеза, работают с красным и синим светом, но могут улавливать еще зеленый, ультрафиолетовый и дальний красный.
Получается, что жизнь растения зависит от суммы световых сигналов разного цвета, но какой эффект производит каждый из них в отсутствие других, физиологи растений во времена Тимирязева не знали — и не вполне понимают до сих пор. Поэтому замена естественного света на сугубо красные лучи может привести вовсе не к увеличению урожая, а к строго противоположному результату — теоретически в таких условиях растения должны чахнуть или по меньшей мере давать меньше плодов, чем обычно.
Как прокормить космонавта
Первые попытки «подкормить» растения лучами определенного света начались в ХХ веке. Для «усечения» спектра использовали светофильтры, которые позволяли превратить обычный белый светильник в цветной. Выяснилось, что физиологи были правы: одной части спектра для полноценной жизни может не хватить. Оказалось, что только на красном и особенно зеленом свету растения растут плохо, получаются хилыми, с удлиненными стеблями и мелкими листьями — как если бы росли в тени. На синем свету растения чувствовали себя лучше всего — не хуже, чем на белом. Правда, светофильтры выделяли из света лампы довольно широкие области спектра — например, синий фильтр пропускал еще и ультрафиолет — поэтому все равно оставалось неясным, без каких именно лучей ничего не получится.
Все изменилось, когда появились светодиоды. Ими сразу заинтересовались инженеры и агрономы, которые конструировали космические оранжереи. Правда, первые диоды были как раз красного света — то есть растения (по крайней мере, те, на которых это уже проверяли) должны были под ними мельчать и хиреть. Но у диодов нашлись и другие преимущества перед обычными лампами. Они не только экономичнее, но и занимают мало места, почти не нагреваются при работе, у них пластиковые (а не стеклянные) линзы и они не содержат токсичной ртути (этим небезопасны люминесцентные лампы). Все это особенно актуально для космических кораблей и орбитальных станций, где пространство и электроэнергия ограничены, а требования к безопасности высоки. Поэтому в начале 90-х агрономы из Висконсинского университета в Мадисоне решили еще раз попробовать «скормить» растениям красные лучи.
Одна из главных задач растений в космосе — обеспечивать космонавтов клетчаткой и витаминами, которые сложно сохранить в сублимированных продуктах. Поэтому в первых экспериментах выбор пал на салат, который быстро растет, достаточно неприхотлив и богат витаминами. Салат высадили под светильник из красных светодиодов, и ничего толкового не вышло: растения получились мелкие и непригодные в пищу.
Вскоре дешевые синие светодиоды, достаточно яркие для растений, все-таки появились — так у космонавтов появились полностью светодиодные красно-синие светильники. Их, например, использовали, чтобы выращивать листовую капусту на третьем этапе эксперимента «Марс-500», в котором имитировали полет на Марс. Сейчас в оранжерее Veggie на американском сегменте МКС стоит как раз такой светильник, а астронавты успешно выращивают под ним салат — правда, пока для опытов, а не на завтрак.
Астронавт Эндрю Морган поливает салат, который выращивали на МКС в 2019 году в рамках эксперимента Veg-04B
NASA Johnson / flickr
Одними витаминами космонавтов не прокормить, поэтому во второй половине 90-х годов ученые перешли от салата к карликовой пшенице. Она содержит достаточно белка и калорий, а также может пополнять запасы кислорода в космическом корабле или на планетарной станции. Часть семян пшеницы высадили под красные светодиоды, часть — под красные с добавлением синих, а оставшуюся часть — под традиционные люминесцентные лампы, для контроля. И совершенно неожиданно на красном свету взошли хоть и более мелкие по сравнению с контрольными, но полноценные растения, которые смогли зацвести и дать семена.
Пшеница, растущая под красными светодиодами в рамках эксперимента NASA
Физиологи растений до сих пор — а с того эксперимента прошло 24 года — не знают, как пшеница умудрилась полноценно вырасти без синего света. У нее немного другой набор фоторецепторов, и там, где салату необходим именно синий свет, рецепторы пшеницы, видимо, оказываются достаточно чувствительны и довольствуются красным.
Кому что светит
Когда светодиоды стали достаточно дешевыми, а их производство — массовым, ими заинтересовались не только исследователи космоса. Агрономы и физиологи растений заставили расти под диодными светильниками самые разные культуры: редис, томаты, огурцы, подсолнечник, базилик, розы, хризантемы и многие другие.
Цветок циннии, который вырастили на МКС
NASA Johnson / flickr
Стало ясно, что собрать фитосветильник из светодиодов — задача не такая простая, как казалось сначала. Многие виды и даже сорта растений требуют для себя другого спектрального состава света, чем их ближайшие родственники. И чаще всего эти тонкости выясняются уже в процессе подбора — предсказать их не получается. Вероятно, это связано с тем, что у разных растений набор фоторецепторов немного отличается: может не совпадать количество рецепторов для разного света, и функции между ними могут быть по-разному распределены.
Поэтому если современный агроном захочет построить теплицу там, где нет или мало солнечного света, ему придется крепко задуматься о том, каким именно светом ее освещать. Казалось бы, можно было обойтись белыми светодиодами, чтобы не мучаться с подбором условий. Но и их спектр не совершенен: он не воспроизводит спектр привычного растениям освещения, это смесь синего и желто-оранжевого света, которую человеческий глаз принимает за белый.
Спектр типичного белого люминофорного светильника. Люминофор, которым покрыт синий светодиод, поглощает часть квантов синего света и переизлучает их в желто-оранжевой части спектра — таким образом итоговый поток света становится близким к белому
Deglr6328 / wikimedia commons
Синего света в таком светильнике будет для растений многовато, а красного наоборот — слишком мало. Поэтому в таких условиях универсальными считаются светильники на основе белых светодиодов с добавлением красных (по крайней мере, для космических оранжерей). Согласятся ли с этими рекомендациями сами растения, покажет время.
Дотошные садоводы, которые займутся тщательным подбором светильника под конкретное растение, обнаружат, что спектр может изменять самые разные свойства растений. Например, для выращивания крупных растений с большим числом листьев может быть полезно добавить зеленый или белый свет: красный и синий эффективно поглощаются хлорофиллом, и их почти целиком «съедят» верхние листья; а кванты других цветов (в первую очередь зеленого) проникнут в глубину кроны и обеспечат фотосинтез нижележащим листьям. С помощью красных диодов можно сделать тимьян более ароматным, а добавляя в спектр ультрафиолет, можно усилить окраску листьев у красного салата, ускорить созревание томатов и повысить содержание в них каротиноидов и антиоксидантов.
Те же, кто хочет «подкормить» светом свои растения на балконе, подоконнике или в теплице, решают более простую задачу. Эти растения получают от солнечных лучей весь спектр света, нужного им для регуляции роста и развития. А фитосветильник служит просто приятным дополнением, «усилителем» фотосинтеза — особенно если на дворе зима, а растения привыкли к южным широтам и не успевают напитаться энергией и дать урожай за короткое северное лето. В такой ситуации для «досветки» прекрасно подойдут красные и синие лучи. Потому-то окна некоторых квартир и зажигаются фиолетовым светом по вечерам: их хозяева включают красно-синие фитосветильники. Наш глаз воспринимает их свет как фиолетовый, и кому-то это может показаться неэстетичным — но растениям такая поддержка нравится.
Лучи поддержки
Зачем над растениями вешают фиолетовые лампы
Зимой в окнах жилых домов вместо теплых желтых огней часто можно увидеть зловещее фиолетовое сияние. Это светятся фитолампы, с помощью которых цветоводы-любители надеются подбодрить свои комнатные растения и рассаду. Рассказываем, почему они используют такой необычный свет, действительно ли он помогает растениям и как в этой истории поучаствовали космонавты.
Редкий любитель растений — будь у него собственная ферма или только пара кадок на подоконнике — обходится без удобрений. Однако растения питаются не только через корни, но и через листья, которыми поглощают углекислый газ и свет. Значит ли это, что их можно «подкормить» не только удобрениями, но и светом? И можно ли таким образом заставить их дать еще больший урожай?
Какой свет вкуснее?
Ответ на этот вопрос независимо друг от друга нашли во второй половине XIX века Климент Тимирязев и Теодор Энгельман. Они раскладывали солнечный свет на спектр, освещали разными его частями растения и измеряли, насколько те активно фотосинтезируют (то есть поглощают углекислый газ, выделяют кислород и производят сахар). Методики они использовали немного разные, но получили похожие результаты. Оказалось, что не каждый участок спектра заставляет лист поглощать углекислый газ и выделять кислород с одинаковой эффективностью. Лучше всего это получалось у красного и синего света, а хуже всего — у зеленого. Дело в том, что пигменты, которые ловят свет для фотосинтеза — хлорофиллы и каротиноиды — хорошо поглощают красный и синий свет, а на зеленый почти не реагируют.
Сколько света разной длины волны поглощают фотосинтетические пигменты
OpenStax College, Biology / CC BY-SA 3.0
Позже все тот же Тимирязев выяснил, что у красного цвета есть еще одно ценное свойство. Заключенную в красных лучах энергию лист почти целиком использует на образование биомассы — в то время как в синем свете энергии слишком много, поэтому половина «теряется» в виде тепла. А значит, можно сэкономить: если освещать теплицы одним красным светом, электрическая энергия будет использоваться эффективнее и не пропадет, а растения станут продуктивнее — смогут накапливать больше питательных веществ, чем если бы они росли под обычным солнцем.
Есть только одно но: свет нужен растениям не только для фотосинтеза. А еще и для того, например, чтобы определить, в какую сторону расти, когда цвести и давать плоды. Кроме того, свет запускает открывание устьиц (через которые лист обменивается газами с воздухом) и регулирует суточные ритмы движения листьев и открывания цветков. Для этого в клетках растений есть особые молекулы — фоторецепторы, которые меняют экспрессию генов и обмен веществ в клетке в ответ на световые лучи. Основные фоторецепторы растений, как и пигменты фотосинтеза, работают с красным и синим светом, но могут улавливать еще зеленый, ультрафиолетовый и дальний красный.
Получается, что жизнь растения зависит от суммы световых сигналов разного цвета, но какой эффект производит каждый из них в отсутствие других, физиологи растений во времена Тимирязева не знали — и не вполне понимают до сих пор. Поэтому замена естественного света на сугубо красные лучи может привести вовсе не к увеличению урожая, а к строго противоположному результату — теоретически в таких условиях растения должны чахнуть или по меньшей мере давать меньше плодов, чем обычно.
Как прокормить космонавта
Первые попытки «подкормить» растения лучами определенного света начались в ХХ веке. Для «усечения» спектра использовали светофильтры, которые позволяли превратить обычный белый светильник в цветной. Выяснилось, что физиологи были правы: одной части спектра для полноценной жизни может не хватить. Оказалось, что только на красном и особенно зеленом свету растения растут плохо, получаются хилыми, с удлиненными стеблями и мелкими листьями — как если бы росли в тени. На синем свету растения чувствовали себя лучше всего — не хуже, чем на белом. Правда, светофильтры выделяли из света лампы довольно широкие области спектра — например, синий фильтр пропускал еще и ультрафиолет — поэтому все равно оставалось неясным, без каких именно лучей ничего не получится.
Все изменилось, когда появились светодиоды. Ими сразу заинтересовались инженеры и агрономы, которые конструировали космические оранжереи. Правда, первые диоды были как раз красного света — то есть растения (по крайней мере, те, на которых это уже проверяли) должны были под ними мельчать и хиреть. Но у диодов нашлись и другие преимущества перед обычными лампами. Они не только экономичнее, но и занимают мало места, почти не нагреваются при работе, у них пластиковые (а не стеклянные) линзы и они не содержат токсичной ртути (этим небезопасны люминесцентные лампы). Все это особенно актуально для космических кораблей и орбитальных станций, где пространство и электроэнергия ограничены, а требования к безопасности высоки. Поэтому в начале 90-х агрономы из Висконсинского университета в Мадисоне решили еще раз попробовать «скормить» растениям красные лучи.
Одна из главных задач растений в космосе — обеспечивать космонавтов клетчаткой и витаминами, которые сложно сохранить в сублимированных продуктах. Поэтому в первых экспериментах выбор пал на салат, который быстро растет, достаточно неприхотлив и богат витаминами. Салат высадили под светильник из красных светодиодов, и ничего толкового не вышло: растения получились мелкие и непригодные в пищу.
Вскоре дешевые синие светодиоды, достаточно яркие для растений, все-таки появились — так у космонавтов появились полностью светодиодные красно-синие светильники. Их, например, использовали, чтобы выращивать листовую капусту на третьем этапе эксперимента «Марс-500», в котором имитировали полет на Марс. Сейчас в оранжерее Veggie на американском сегменте МКС стоит как раз такой светильник, а астронавты успешно выращивают под ним салат — правда, пока для опытов, а не на завтрак.
Астронавт Эндрю Морган поливает салат, который выращивали на МКС в 2019 году в рамках эксперимента Veg-04B
Как выбрать фитолампу для растений
Сейчас, в конце зимы, почти в каждом доме окна светятся розовым светом фитоламп. В феврале многие садоводы начали выращивать рассаду, а короткий световой день заставляет искать варианты с подсветкой. Без фитолампы крепкую рассаду не вырастить, но далеко не всякое досвечивание даст нужный результат. Рассмотрим, какие фитолампы для растений годятся только для оранжерей, какие можно использовать для рассады, как их правильно выбирать и как применять максимально эффективно.
Содержание
Как правильно досвечивать рассаду
При выборе фитолампы для рассады проще всего определиться с ее формой. Тут все просто. Если горшочки с рассадой рядком стоят на полке специального стеллажа, или на подоконнике, или на другой узкой и длинной поверхности (а рассаду обычно выращивают именно так), то нужна фитолампа линейного типа.
Иногда ряды рассады досвечивают двумя цокольными лампами (или несколькими).
Сложнее определиться с выбором источника освещения. Смысл досвечивания в том, чтобы ламп искусственного освещения в том, чтобы до начала светового дня или по его окончании они заменяли растениям солнечный свет, который состоит из волн разного цвета и разной длины. Для роста и развития растений наиболее важны красный и синий цвета спектра, поэтому для выращивания растений годятся далеко не все лампы.
Розовый «фито» просто эффективен в плане затрат на электроэнергию, так как там нет дополнительного спектра. Для растений 100 ват розового сопоставим с 200 ватт белого, а для вас дешевле в два раза.
Лампы накаливания – наихудший выбор для подсвечивания рассады и для растений вообще. Спектр излучения ламп накаливания ограничен, в основном, желтым и зеленым спектром; синего в нем нет. Вторая проблема в том, что значительная часть электроэнергии в этих лампах превращается в тепло. Приходится отодвигать их от растений как можно дальше, от этого и так невысокая эффективность досвечивания падает еще. Растения, которые выросли под обычной лампой накаливания, легко распознать: они тянутся к свету и всегда чрезмерно вытянутые.
С люминесцентными лампами обратная история, в их спектре преобладает синий, но они излучают мало света в красной и оранжевой областях, а красный рассаде все-таки нужен (а комнатным растениям просто необходим, особенно тропическим экзотам вроде лимонов и кофе).
Иногда в оранжереях комбинируют «люмки» холодного света и лампы накаливания, которые нагревают воздух.
Светодиодные фитолампы
В последние годы растет популярность фитолпамп, в которых используют светодиоды. Долгое время они считались «хорошими, но дорогими», но несколько лет назад светодиоды резко подешевели. В спектре таких фитолап есть и синий, и красный, их называют биколорными. На упаковке обычно размещается спектограмма, которая показывает длину волн и в синем спектре, и в красном. Оптимальной для рассады считается длина волн:
На FORUMHOUSE вопрос о спектакльном соотношении для досветки рассады и для освещения зимних садов дискутировался несколько лет. Кажется, теперь в этом вопросе поставлена точка, и оптимальная картина выглядит так:
Соотношение цветов в спектре фитолампы
Применение
Досвечивание растений в оранжереях и зимних садах на протяжение всего срока их жизни. Большое количество красного цвета стимулирует рост зеленой массы, ускоряет и облегчает цветение, повышает урожайность.
Обеспечивает быстрое прорастание и цветение, идеально подходит для выгонки луковичных.
Для выращивания зелени и листовых зеленых овощей. Красный цвет в спектре обеспечивает быстрый рост зеленой массы, синий тормозит цветение и наращивает корневую массу.
Для выращивания рассады томатов и перцев. Благодаря высокому содержанию синего, развивается корневая система, а рост зеленой массы тормозиться. Рассад получается коренастой, с короткими междуузлиями. Такие лампы применяют и для того, чтобы затормозить вытягивание рассады.
Значение цветов спектра для растений
Хотя синий и красный – главные цвета в спектре для нормального роста и развития растений, но другие цвета в диапазоне от УФ-С (370- 410 нм) до ближнего ИК-А (700-780 нм) важны каждый по-своему. Чтобы успешно решать задачи выращивания рассады и комнатных растений при помощи фитоламп, надо знать, как воздействуют на них разные участки спектра.
Главное преимущество светодиодных источников в том, что из них можно составлять любой спектр, задавать любые режимы и управлять ими. Здесь важно еще не ошибиться с мощностью диода. Продаются диоды мощности 1 Вт, 3 Вт или 5 В, и 3 Вт для рассады предпочтительнее – на освещение квадратного метра рассады уходит 10-20 таких светильников.
На квадратный метр для досветки нужно таких 10-20 с расстоянием до рассады не более 10-15см. Либо на все ваши 2м2 4-8 длинных люмок (которые по 36 Вт), с таким же расстоянием до листа. Можно до 20 см, смотрите по состоянию растишек.
Пользователь FORUMHOUSE Лифтанутый, большой эксперт в вопросе досвечивания рассады, эмпирическим путем вывел формулу:
Как рассчитать расстояние от рассады
Освещенность высчитают так: она обратно пропорциональна квадрату расстояния от лампы до поверхности, и если передвинуть лампу, которая висела в 25 см от рассады, на 50 см, то освещенность уменьшится в 4 раза. Также здесь важен угол расположения лампы: можно провести аналогию с солнцем, которое в зените светит ярче, чем повиснув над горизонтом. Корректировать расстояние фитолампы нужно, сверяясь с самочувствием рассады, но вот это вполне рабочая таблица:
Расстояние до растений
Охват площади (диаметр)
В среднем, досвечивать рассаду фитолампами рекомендуют по 8-13 часов в день. Чтобы весь свет доставлялся по назначению, над светильниками приклеивают фольгу.
Выводы
В климатебольшинства российских регионов досвечивание необходимо и рассаде, и комнатным растениям. Для рассады важны в первую очередь синий и красный цвета спектра. Светодиодные светильники позволят подбирать нужный спектр и подобрать оптимальный режим.
Фитолампу для рассады можно сделать своими руками, и такой прибор будет в несколько раз дешевле покупного. На FORUMHOUSE мы подробно рассказывали, как своими руками сделать бюджетную фитолампу. Узнайте, как правильно высаживать рассаду в теплицы и ОГ. Присоединяйтесь к обсуждению фитоламп, ламп накаливания и светодиодов для подсвечивания растений. Посмотрите видео о том, как правильно закалять и подкармливать взрослую рассаду.