Искусственное освещение растений. Зачем это нужно и как реализовать
Для того чтобы цветы радовали глаз круглый год, необходимо оптимальное количество света, тепла, влаги, удобрений. Но иногда свету не придают должного значения, а между тем надежное, экономичное и эффективное освещение теплиц, зимних садов и оранжерей способно творить настоящие чудеса. С этой целью обязательно для досветки используется искусственное освещение для растений, о чем и пойдет сейчас речь.
Свет и фотосинтез растений
Процесс фотосинтеза – образование органических веществ из воды и углекислого газа – играет одну из важнейших ролей в жизни растений. Возможен он только при наличии солнечного или искусственного света. У растений фотосинтез происходит с участием хлорофилла – фотосинтетического пигмента, через который поглощается световая энергия. И чем лучше освещение, тем активнее продвигается этот процесс, тем лучше чувствуют себя растительные культуры, активнее их рост, цветение, плодоношение. Конечным этапом фотосинтеза является выделение кислорода.
Но чтобы растение нормально росло, важна не только энергия света сама по себе, спектр тоже играет большую роль. Дело в том, что по спектральному составу свет не однороден.
Человеческому глазу это не видно, но приборы показывают, что световые лучи имеют разную длину электромагнитной волны (измеряется в нанометрах – нм) и разный цвет.
Оранжевые и красные лучи – важней всех остальных для растений, длины их волн составляют 620-595 нм и 720-600 нм соответственно. Лучи этих спектров поставляют энергию для фотосинтеза и несут ответственность за скорость роста, развитие корней, цветение, созревание плодов.
Кроме оранжевых и красных участвуют в фотосинтезе фиолетовые и синие лучи (490-380 нм), в функции которых входят регулировка скорости роста и стимуляция синтеза белков. Пигменты растений, поглощающие в основном энергию синего спектра, отвечают непосредственно за рост листвы. Недостаток синего заставляет растения тянуться за ним вверх, делаясь более тонкими и высокими.
Лучи с волнами 315-380 нм отвечают за производство витаминов и не позволяют стеблю слишком вытягиваться, ультрафиолет с длиной 280-315 нм повышает устойчивость к холодам — таким образом, у каждого спектра есть свое предназначение в развитии растительных культур.
Лампа для выращивания зелени
Эти знания широко используются при выращивании растений при искусственном освещении в теплицах, зимних садах, квартирах с учетом потребностей растений в отдельном световом спектре. Так, например, некоторым из них на стадии вегетативного роста нужен холодный белый свет фитоламп, на стадиях цветения, плодоношения, они больше нуждаются в теплом световом спектре.
Как определить недостаток или избыток освещения для растений
Свет нужен всем растениям, но одни могут прекрасно существовать при его недостатке, в то время как другие в таких условиях долго не проживут. Условно растительные культуры делятся по степени своей потребности в световой энергии на три основные группы:
- светолюбивые – требуют хорошего освещения, без него плохо растут, могут погибнуть;
- теневыносливые – способны выносить небольшое притенение, расти и развиваться на небольшом отдалении от источника света;
- тенеиндифферентные (тенелюбивые) – нуждающиеся в свете гораздо в меньших количествах, чем первые две группы.
Определить недостаток света у растения легко – это сразу начинает отражаться на внешнем виде: зелень листьев тускнеет, стебель начинает вытягиваться, цветоносы отпадают, декоративность комнатных цветов теряется. Адаптируясь к недостаточному количеству света, листья отдельных растений могут не только побледнеть, но и приобрести темно-зеленый оттенок, увеличиться или, наоборот, уменьшиться. Междоузлия вытягиваются, становясь менее прочными. Без достаточного освещения домашних растений светолюбивые цветущие растения перестают цвести.
Все эти явления являются ничем иным как следствием недостаточного фотосинтеза.
Признаки недостатка света
Но переизбыток света тоже вреден для растений. Он может являться причиной разрушения хлорофилла. Это явление можно отследить по желто-зеленому или бронзовому оттенкам листьев, которые при этом становятся короче и шире, чем были раньше, и по более коротким междоузлиям. Само растение становится более приземистым.
Признаки избытка света
Создание искусственного освещения
Для того чтобы создать для растительных культур наиболее благоприятные световые условия с учетом их индивидуальных потребностей, разработаны специальные фитолампы. Пользоваться обычными лампами накаливания в этом случае нельзя: слишком сильно нагреваясь, они могут причинить ущерб растениям, и к тому же, выделяя тепло, они меняют температурный режим помещения.
Выбор специализированного фито освещения для растений сегодня огромен: галогенные, натриевые, энергосберегающие, светодиодные — иногда их комбинируют. Например, галогенные лампы чаще всего используют на этапе вегетативного роста растений – они дают синий и желтый цвета. Натриевые используются на репродуктивной фазе — их излучение красноватого оттенка способствует цветению и плодообразованию, о чем читайте здесь.
Люминесцентные лампы, очень популярные до недавнего времени, из-за постепенного ослабевания светового потока и недолговечности постепенно отходят на второй план. Об их применении в теплицах читайте тут.
Подсветка рассады люминесцентными лампами
Есть наиболее экономичные и долговечные, создающие синие, красные лучи светодиодные лампы, которые хорошо себя зарекомендовали в разных условиях выращивания растений. Они удовлетворяют не только потребность в определенном количестве света, но и в световом спектре, протяженности светового дня. Как подобрать светодиоды для освещения растений, подскажет эта статья.
С помощью таких ламп можно управлять фазами роста, регулировать время, когда растение отдыхает или бодрствует. Многие ошибочно считают, что чем дольше горит свет, тем лучше для растений, но это в большинстве случаев не так: им также, как и людям, нужно время для сна и желательно в одном режиме. Лампы led освещения для растений выпускаются с длиной волн 400 нм, 430 нм, 660 нм, 730 нм.
Такое искусственное освещение улучшает поглощение хлорофилла, ускоряет обменные процессы, содействует росту корней, стимулирует защитные функции.
«Растительная» специфика подразумевает следующие типы освещения:
- постоянное – например, для овощных культур, которые лучше всего растут при естественном дневном свете, им в качестве постоянного освещения подходят спектральные галогенные, люминесцентные лампы;
- периодическое – может применяться в определенный период года (зимой, осенью, ранней весной) в целях поддержания растений, когда световой день становится для них слишком коротким;
- циклическое – обмен веществ у растений имеет циклический характер, поэтому освещение может быть настроено в соответствии с этими циклами, оно должно включаться/выключаться с помощью таймера-реле и зависит от предпочтений растения (короткие дни и длинные ночи или наоборот);
- краткосрочное – досветка в определенные часы, соблюдать спектр не обязательно;
- декоративное – контурная или подсветка снизу для придания растению или группе растений наибольшего декоративного эффекта.
Расстановка источников света в теплице, зимнем саду и для комнатных растений
При расстановке фитосветильников необходимо учитывать следующие показатели:
- размер площади;
- длительность освещение;
- цикличность освещения;
- необходимый световой спектр;
- безопасность расстояния от ламп до растений (не менее 20 см от верхнего листа);
- возможность сокращать/увеличивать расстояние от лампы до растения по мере необходимости;
- угол светового излучения.
Для начала необходимо провести тщательную сортировку растений по видам, их индивидуальным особенностям и периоду вегетации, продумать компактное, удобное размещение растений и лампы – оно не должно мешать перемещению людей, домашних питомцев, техники (если это производство), требуется также соблюдение правил пожарной безопасности.
По отношению к растительным культурам фитолампа может устанавливаться по-разному – это зависит от того, является цель освещения декоративной или имеет вспомогательную функцию.
Искусственное освещение для комнатных растений, размещенных на маленькой площади, и имеющих одинаковую высоту формируется компактными лампами, для высоких растений-одиночек — прожектора одиночного типа. Для растений, стоящих на стеллажах, подставках, подоконниках — светодиодные или компактные лампы, могут также быть использованы и удлиненные люминесцентные с рефлекторами. В больших зимних садах, теплицах и оранжереях целесообразно устанавливать потолочные светильники с мощными газоразрядными лампами.
Источник
Гидропоника. Основные принципы и методы
Почему-то большая часть выживальщиков упорно считает, что после БП можно будет прокормиться охотой и собирательством. При этом предполагается, что большая часть человечества будет уничтожена и конкурентов будет мало. Честно говоря, представить БП, при котором из биосферы будет избирательно изъят исключительно Homo Sapiens — довольно сложно. Куда более вероятен сценарий, при котором пострадают все.
То есть собирать нечего, ловить некого, и что делать, когда будут сожраны последние запасы — непонятно. К счастью, выход есть. Организация нормального сельского хозяйства стало одним из важнейших факторов появления культуры, науки и искусства. А в нашем случае, именно сельское хозяйство станет гарантом выживания. Но, разумеется, с некоторыми поправками, поскольку растениям, в отличие от грибов, не слишком комфортно в замкнутых подземных помещениях.Поэтому придётся прибегать к довольно хитрому методу — гидропонике.
Идея того, что растению для роста не нужен полноценный грунт не нова. Но реализовать её на практике в промышленных масштабах получилось только недавно. Сама суть гидропоники довольно проста — раз растению нужны питательные вещества, значит доставлять их можно напрямую, непосредственно в виде водного раствора. А грунт при этом либо не используется вообще, либо играет исключительно поддерживающую функцию. Да что уж говорить, многие сами выращивали луковицы в стакане с водой — а это как раз простейшая гидропонная система.
Конечно, без хороших познаний в биохимии и агротехнике ничего не получится — нужно соблюдать определённый рН раствора, строго подбирать концентрацию микроэлементов в зависимости от вида растения, регулировать освещение и влажность в помещении. Но если всё сделать правильно, то даже в подземном бункере можно организовать неплохое хозяйство. Главное — знать, как это правильно сделать. Но хватит общих слов, перейдём к конкретике.
Начнём, пожалуй, с основных методов гидропоники, их плюсов и минусов.
Водная культура
Всё максимально просто — вода, питательный раствор, аэратор и какой-то фиксатор, чтобы растение как-то держалось на поверхности. Корни растения полностью погружены в воду, а стебель обхватывает фиксатор. Отлично подходит для различных салатов и болотных растений — клюквы, например. Минус — крайне сложно регулировать подачу минеральных веществ, не подходит для выращивания овощных культур, требует наличия постоянно работающего аэратора, а это лишние затраты электроэнергии, которой у нас и так немного.
Культура питательного слоя
Корни растения частично погружены в воду, которая неторопливо циркулирует посредством специального электронасоса. То есть аэрация осуществляется автоматически, если расположить конструкцию под углом, то и сток воды тоже будет автоматическим. Насос будет периодически закачивать большие порции воды в резервуар, а они будут потихоньку стекать вниз, насыщая корни растений полезными веществами. Толщина слоя воды должна быть где-то 1-2 см — этого будет достаточно и для питания корней, и для поддержания влажности. Минусы способа — высокая зависимость от электричества, корни могут засорять шланги насоса и способствовать развитию застойных явлений. Кроме того, этот метод гидропоники слабо подходит для большинства овощных культур.
Субстратная культура. Базовая
Подразумевает использование субстрата (керамзит, гравий, песок). Он нужен как для поддерживания корневой системы, так и для обеспечивания растения жидкостью за счёт сил капиллярного натяжения. При этом аэрация осуществляется автоматически, поскольку в порах субстрата воздух будет оставаться всё равно. То есть есть вода с раствором минеральных солей, в эту воду частично (на 1-2 см) погружено донышко ёмкости с субстратом и обеспечены условия для попадания воды внутрь. Данный метод ещё называется «горшковой культурой». Так можно выращивать овощные культуры. Главный минус — нужно постоянно следить за уровнем жидкости, а также за влажностью субстрата, поскольку эти параметры могут меняться довольно быстро.
Разновидностью этого метода гидропоники является «фитильная система», при которой жидкость не контактирует с субстратом напрямую, а поступает в него по волокнистому фитилю за счёт тех же капиллярных сил. За уровнем жидкости здесь следить не нужно, но появляется другой минус — скорость, с которой вода проходит по фитилю недостаточна для питания крупных корней, так что данный метод пригоден только для небольших растений. Но как и в случае «горшковой культуры», подкупает полная независимость от электричества.
Субстратная культура. Капельная
Горшок с субстратом в воду не погружен, а жидкость попадает к корням за счёт специальных регулируемых капельниц. Можно электронных, можно и обычных, которые в больницах используются. Главное, чтобы была возможность регулировать скорость доступа воды. Это позволяет контролировать влажность и насыщение субстрата. Подходит для большинства растений, мало зависит от электроэнергии, не создаёт избыточную влажность. Именно поэтому данный метод довольно часто используется в промышленной гидропонике.
Субстратная культура. Периодическое затопление
Наиболее популярный метод гидропоники, однако крайне зависимый от электричества и мастерства агротехника. Растение может находится в двух фазах. Во время первой, жидкости в резервуаре минимальное количество — для обеспечения влажности. Во время второй горшок с субстратом на 15 минут затапливается водой с полезными веществами. И такое повторяется по нескольку раз в день, в зависимости от вида растения. Главная сложность — настроить автоматический режим затопления, а это без электричества сделать не получится.
В дальнейшем мы постараемся ориентироваться на те методы гидропоники, которые наименее затратны с точки зрения привлечения дополнительных ресурсов, в особенности — электроэнергии. То есть на «горшочной», «фитильной» и «капельной» субстратных культурах. Также мы выбрали именно их, поскольку нам предстоит выращивать не салаты и цветочки, а овощи для собственного пропитания, а для этого лучше всего подойдёт именно субстратная культура. Что касается конкретных способов приготовления питательных растворов, составления таблиц и практической части, то обо всё этом читайте в наших следующих статьях.
СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА
Отключение отопления зимой. Часть 2: Что делать
Отключение отопления зимой. Часть 1: Как подготовиться
Выживание при ЧС: Частые ошибки тех, кто планирует отсидеться в своём убежище
1 КОММЕНТАРИЙ
Гидропоника как средство выживания после БП.
Нее-ее-т — гидропоника — это средство выживания после СУПЕР-БП. И то, только в том случае, если к нему хорошо подготовились. Заранее, путем строительства автономных гидропонных комплексов и создания соответствующих запасов. Пожалуй это единственный вариант на тот случай, если поверхность земли превратится в бесплодную пустыню и жизнь станет возможна только в изолированных убежищах. Так что удовольствие это — для избранных, коих число невелико.
Если же на поверхности Земли будет возможна хоть какая-то жизнь и рост и развитие растений, то создание системы гидропоники станет невыгодным по сравнению с классическим земледелием. Почему? Да прежде всего потому, что среди всех отраслей растениеводства, гидропоника, пожалуй, самый зависимый от наличия ресурсов, логистики и квалификации работника.
Нет, с технической точки зрения фитильная система гидропоники крайне проста, да и система периодического затопления — задача для среднего возраста кружка «очумелые ручки». Субстрат, в принципе, тоже можно подобрать, не проблема. Кстати, «приспособленный» не абсолютно инертный субстрат может решить проблему наличия микроэлементов в растворе (как, впрочем, и вызвать немалые проблемы у растений).
Но дальше следует ряд практических вопросов:
1. СВЕТ.
для нормального развития растений нужен свет. законы фотосинтеза никто не отменял. Даже БП. Есть два варианта: размещение в парнике-теплице или под искусственным освещением. В случае парника-теплицы вопрос с освещением в летнее время можно считать решенным. Но в весенне-осеннее, я уж не говорю про зимнее время, необходима досветка, причем в немалом количестве. Даже если использовать специализированные экономичные светодиодные фитолампы (которые вследствие высокой цены далеко не на каждом углу валяются, да и обычные лампы не очень подходят) нужно рассчитывать на энергопотребление 200-300 ватт/кв.м., и все это не менее 6 часов в сутки. Спрятались в бункер — умножаем мощность двое, время увеличиваем до 18 часов. Сколько там топлива в час потребляет мощный генератор. Карманной АЭС нигде не завалялось? Про маскировку я уже не говорю — в ночное время крупные тепличные комбинаты заметны за много километров просто по столбу рассеиваемого света, а после БП любой источник света будет вызывать ненужный интерес.
2. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
чтобы приготовить раствор и поддерживать его в должном состоянии — необходима средних размеров лаборатория и обученный человек, да и набор исходных компонентов, которые тоже на дороге не валяются и по магазинам их не соберешь. Склад химреактивов — не выход, их там и нет толком, большинство поставщиков в регионах работают по доставке «под заказ» с крупных складов (причем с нескольких), но сами запасов не имеют. Нет в принципе можно сделать налет на склад поставщика пестицидов и выбрать там подходящие удобрения для листовой подкормки/капельного полива, благо они оптимизированы под конкретные культуры и часто содержат еще микроэлементы, да еще и при этом полностью растворяются в воде. Ну и менять раствор почаще. Кстати, я не оговорился искать подобные вещи надо на складах пестицидов, но никак не удобрений. Правда если БП приключится поздним летом-ранней осенью — запас подобных удобрений будет минимален (если вообще будет).
3. РАЗМЕЩЕНИЕ
мечтать пристроится на опустевшем гидропонном комплексе конечно неплохо, но шансы что он уцелеет — минимальны. Уж очень хрупки тепличные конструкции. Да и реанимировать его будет весьма накладно.
Бункер? Ага, там как раз осталось подходящее место между набившимися туда выжившими и оставшимися запасами.
На открытом месте? А может если вы уж посадили огород то проще вложиться в капельное орошение? ресурсы — доступнее, затраты меньше, площадь и урожай — пусть и не уровня гидропоники, но гораздо выше. Ну и конечно парник для рассады
Источник