Отношение растений к свету. Светокультура

К теневыносливым также относятся некоторые корнеплодные (редис, репа) и пряные растения (петрушка, мелисса, мята). Некоторые теневыносливые растения – ценные кормовые культуры. Выращиваемая для этих целей вика посевная используется к тому же ещё и в качестве сидерата. Относительно теневынослива вишня обыкновенная (одно из немногих теневыносливых плодовых деревьев); теневыносливы некоторые ягодные кустарники (смородина, ежевика, некоторые сорта крыжовника) и травянистые растения (земляника садовая, брусника). Примером комнатных теневыносливых растений могут быть цикламен, азалия, зигокактус шлюмбергера или декабрист, камелия, гиппеаструмы, филодендрон лазящий, монстера и др. К садовым теневыносливым растениям относятся бук лесной, грабы обыкновенный, восточный и каролинский, ель европейская, сербская и колючая, кедр атласский и ливанский, кипарисовик Лавсона, клен полевой, остролистный и серебристый, пихта белая и бальзамическая, тис ягодный, коротколистный, и остроконечный, бирючина обыкновенная, японская, овальнолистная, глиниция китайская, гортензия метельчатая, девичий виноград, кальмия узколистная, самшит, сирень, рододендрон и многие другие.

Фотопериодизм

Среди высших растений широко распространен фотопериодизм, связанный с адаптацией их к сезонным режимам условий освещения. К  фотопериодическим реакциям относятся  цветение, клубнеобразование, формирование репродуктивных органов, переход в состояние покоя и др.

По реакции  на продолжительность дня растения делят на три основных группы: длинного дня, короткого дня и нейтрального дня.

Растения длинного дня цветут и плодоносят при продолжительности дня не менее 12 часов. К ним относятся озимые и яровые злаки первой группы (пшеница, рожь, ячмень, овес), все культуры семейства крестоцветные (капуста, редька, горчица и др.), все маковые, горох, фасоль, чечевица, вика, картофель, сахарная свекла, лен.

В группу растений короткого дня входят виды, цветение которых ускоряется при сокращении дневного освещения (менее 12 часов): злаки второй группы (кукуруза, могар, просо, суданская трава и др.), все тыквенные, соя, клещевина, фасоль, кунжут, хлопчатник, южные сорта конопли, много сортов табака, хмель, из овощных - батат, красный перец.

Продолжительность вегетационного периода у короткодневных растений убывает по мере продвижения к югу, а у длиннодневных - к северу.

К растениям нейтрального дня относят виды, не обладающие фотопериодической чувствительностью и зацветающие почти одновременно при любой длительности дня (конские бобы, гречиха, подсолнечник, сафлор, нут).

Кроме этих групп, различают растения промежуточные (стенофотопериодические), зацветающие при средней продолжительности дня; растения короткодлиннодневные, быстро зацветающие при воздействии на них сначала коротким, а затем длинным днем (например, скабиоза); растения длиннокороткодневные, которые быстро зацветают после пребывания их вначале в условиях длинного, а потом короткого дня.

Фотопериодическая реакция видов и разновидностей растений связана с их географическим происхождением. Растения короткого  дня происходят из тропических и  субтропических стран. В умеренных  широтах преобладают растения длинного дня.

Светокультура растений

Светокультура растений – выращивание растений при искусственном освещении. Применяется для раннего выращивания рассады овощных культур, их зимней культуры (особенно в условиях Крайнего Севера), для выгонки цветочных растений, круглогодичной селекции и семеноводства растений при оптимальном световом режиме, а также в научных целях. Искусственным освещением пользуются также в теплицах и оранжереях в зимние месяцы для удлинения короткого дня и восполнения слабого солнечного света. Впервые лампы (керосиновые) для выращивания растений применил (1868) русский ботаник А. С. Фаминцын. В 20 в. американский исследователь Р. Гарвей (1922) и советский физиолог растений Н. А. Максимов (1925), вырастившие растения "от семени до семени" при искусственном освещении, использовали мощные лампы накаливания. В промышленности светокультуру используют лампы накаливания, люминесцентные, ксеноновые, ртутные и др.

Облучательные установки для высших растений применяются  в оранжереях и тепличных комбинатах, при ускоренном выведении новых сортов сельскохозяйственных культур и размножении ценного посевного материала в селекционных центрах, а также при теоретических исследованиях в области физиологии растений, биофизики, генетики.

 В условиях светокультуры энергия оптического излучения, наряду с питанием, наличием диоксида углерода, влажностью и температурой воздуха является важнейшим фактором, оказывающим влияние на рост и развитие растений. Наиболее важны четыре основные характеристики излучения: спектральный состав, облученность, продолжительность суточного облучения (фотопериод) и пространственная структура светового поля.

Лампы для освещения  растений бывают двух видов - лампы  накаливания, в которых есть спираль, и газоразрядные лампы, где свет генерируется при электрическом разряде в смеси газов. Лампы накаливания могут прямо включаться в розетку. Газоразрядные лампы требуют специальной пускорегулирующей аппаратуры (называемой также балластом) - эти лампы нельзя включать в розетку, несмотря на то, что некоторые из них своими цоколями напоминают лампы накаливания. Только новые компактные люминесцентные лампы со встроенным балластом можно вкручивать в патрон.

Лампы накаливания

К этим лампам, помимо обычных ламп накаливания, которые  вкручиваются в люстру на потолке, относятся и некоторые другие лампы:

• Галогенные лампы, в которых внутри колбы находится смесь газов, позволяющая увеличить яркость и срок службы ламп. Не стоит путать эти лампы с газоразрядными металлогалоидными, которые часто называют металлогалогенными. В новых лампах используется смесь газов криптона и ксенона, за счет этого яркость свечения спирали еще выше.
• Неодимовые лампы, колбы которых изготовлены из стекла с примесью неодима (Chromalux Neodym, Eurostar Neodymium). Это стекло поглощает желто-зеленую часть спектра, и освещаемые объекты визуально кажутся ярче. В действительности лампа дает не больше света, чем обычная.

Лампы накаливания  не стоит использовать для подсветки  растений. Они не подходят по двум причинам - в их спектре отсутствуют синие цвета, и у них малая светоотдача (10-12 Лм/Вт). Все лампы накаливания сильно греются, поэтому их нельзя размещать вплотную к растениям - иначе растения получат ожоги. А размещение этих ламп на расстоянии более одного метра от растений практически ничего им не дает. Поэтому в комнатном цветоводстве такие лампы применяются исключительно для подогрева воздуха в тепличках и оранжереях. Другое применение лампы накаливания - совместно с люминесцентной лампой, в спектре которой мало красного света. Например, комбинация лампы холодного света и лампы накаливания обладает достаточно хорошим спектром. Тем не менее, лучше использовать натриевую лампу вместо лампы накаливания. В последнее время в продаже появились специальные лампы для подсветки растений, например OSRAM Conсentra Spot Natura со встроенным рефлектором. Эти лампы отличаются от обычных ценой. Но принцип действия, а, следовательно, и эффективность этих ламп такая же, как и у обычных ламп накаливания.

Люминисцентные  лампы общего назначения

Лампы этого типа известны каждому - это стандартные источники света в помещениях. Люминесцентные лампы более приспособлены для подсветки растений, чем лампы накаливания. Из "плюсов" можно отметить высокую светоотдачу (50-70 Лм/Вт), низкое тепловое излучение и большой срок службы. Недостатком таких ламп является то, что их спектр не совсем эффективен для подсветки растений. Тем не менее, если света достаточно, то спектр не столь уж важен. Для работы этих ламп требуются светильники со специальной пускорегулирующей аппаратурой (ПРА, балласт). Эта аппаратура бывает двух типов - электромагнитная (ЭМПРА - дроссель со стартером) и электронная (ЭПРА, электронный балласт). Вторая много лучше - лампы не мерцают при включении и работе, увеличивается срок службы ламп и количество света, излучаемое лампой. Некоторые электронные балласты позволяют регулировать яркость свечения ламп, например, от внешнего датчика освещенности.

    Мощность  лампы зависит от ее длины.  Более длинные лампы дают больше  света. Применять следует, по возможности, более длинные и мощные лампы, поскольку у них выше светоотдача. Иными словами, 2 лампы по 36 Вт лучше, чем 4 лампы по 18 Вт.

 Лампы должны  быть расположены не выше полуметра  от растений. Оптимальное применение  люминесцентных ламп - полки с  примерно одинаковыми по высоте  растениями. Лампы крепятся на  расстоянии до 15 см для светолюбивых  растений, и на расстоянии 15-50 см  для предпочитающих полутень. При этом подсветка монтируется по всей длине полки или стеллажа.

Люминисцентные  лампы специального назначения

Эти лампы отличаются от ламп общего назначения только покрытием  на стеклянной колбе. За счет этого  спектр этих ламп приближен к спектру, который требуется растениям.

    Цены  на специальные лампы, как минимум,  вдвое выше, чем на лампы общего  назначения, но иногда это себя  оправдывает. В качестве примера  - личный опыт одного из авторов  (А. Литовкин): "Когда к моим  растениям подкралась первая зима, я заметил, что они стали если не чахнуть, то уж явно остановились в развитии. Решено было их подсвечивать: приобретён светильник на две лампы (1200 мм). В нем сначала были установлены лампы отечественного производства с холодным белым светом. Растения заметно оживились, но в рост трогаться не торопились. Затем (примерно через месяц) лампы общего назначения были заменены на OSRAM Fluora. И после этого растения, как говорится, "попёрли".

    Если  вы устанавливать лампу вместо старой, то имеет смысл использовать специализированную лампу для растений, поскольку при одинаковой мощности такая лампа дает больше "полезного" для растений света. Но при установке новой системы лучше поставить более мощные обычные лампы (лучше всего компактные люминесцентные большой мощности), поскольку они дают больше света, что более важно для растений, чем спектр.

Компактные  люминисцентные лампы

Эти лампы бывают как со встроенным балластом, так  и без него. В Москве представлены лампы ведущих мировых производителей и лампы отечественного производства (МЭЛЗ), по характеристикам почти не уступающие зарубежным аналогам, а по цене существенно дешевле.

 Лампы со  встроенным балластом отличаются  от протяженных люминесцентных  ламп общего назначения только  меньшими габаритами и простотой использования - их можно вкручивать в обычный патрон. К сожалению, такие лампы выпускаются для замены ламп накаливания при освещении помещений, и их спектр похож на спектр ламп накаливания, что не оптимально для растений.

    Лучше  всего эти лампы использовать для подсветки нескольких компактно стоящих растений. Для получения нормального светового потока мощность ламп должна быть не менее 20 Вт (аналог 100 Вт для лампы накаливания), а расстояние до растений не более 30-40 сантиметров.

    В  настоящее время в продаже есть компактные люминесцентные лампы большой мощности - от 36 до 55 Вт. Эти лампы отличаются повышенной светоотдачей (на 20%-30%) по сравнению с обычными люминесцентными лампами, долгим сроком службы, отличной цветопередачей (CRI>90) и широким спектром, в котором есть необходимые растениям красные и синие цвета. Компактность позволяет эффективно использовать лампы вместе с рефлектором, что немаловажно. Эти лампы являются оптимальным выбором для освещения растений при небольшой мощности осветительной системы (до 200 Вт суммарной мощности). Недостатком является дороговизна и необходимость использования электронного балласта для ламп большой мощности.

Газорязрядные лампы

На сегодняшний  день, газоразрядные лампы - самый  яркий источник света. Они компактны по размерам; их высокая светоотдача позволяет осветить одной лампой растения, занимающие большую площадь. Вместе с этими лампами необходимо использовать специальные балласты. Следует отметить, что такие лампы имеет смысл использовать, если вам необходимо много света; при суммарной мощности менее 200-300 Вт лучшее решение - использование компактных люминесцентных ламп.

    Для  освещения растений используются  три типа ламп: ртутные, натриевые  и металлогалоидные, иногда называемые  металлогалогенными.

Ртутные лампы

Это наиболее исторически  старый тип из всех газоразрядных  ламп. Бывают лампы без покрытия, которые обладают низким коэффициентом  цветопередачи (под светом этих ламп всё кажется мертвенно-синим), и  более новые лампы с покрытием, которое улучшает спектральные характеристики. Светоотдача этих ламп невелика. Некоторые фирмы выпускают светильники для растений с использованием ртутных ламп, например, OSRAM Floraset. Если вы проектируете новую систему освещения, то лучше воздержаться от ртутных ламп.

Натриевые лампы високого давления

Это один из наиболее эффективных, с точки зрения светоотдачи, источников света. Спектр этих ламп воздействует преимущественно на пигменты растений красной зоны спектра, отвечающие за корнеобразование и цветение. Эти лампы изготовлены со встроенным отражателем, допускают эксплуатацию в светильниках без защитного стекла (в отличие от других натриевых ламп), имеют весьма значительный ресурс (12-20 тыс. часов). Натриевые лампы дают большое количество света, поэтому потолочным светильником большой мощности (250 Вт и выше) можно осветить сразу большую площадь - наилучшее решение для подсветки зимних садов и больших коллекций растений. Правда, в таких случаях их рекомендуется чередовать с ртутными или металлогалоидными лампами для балансировки спектра излучения.