11. Светокультура сельскохозяйственных растений

    1. Источники облучения

Светокультура растений изучает теоретические основы и ме­тоды выращивания растений с помощью искусственного облуче­ния. В этом случае растения трансформируют лучистую энергию ламп в химическую энергию растений.

Искусственное облучение широко применяется в тепличных хозяйствах, особенно в северных регионах страны, для выращи­вания овощей, а также для ускорения выведения новых сортов, теоретических исследований по биологическим наукам и других целей. Источниками излучения в светокультуре растений служат электрические лампы различных типов. Они должны удовлетворять следующим требованиям.

1. Спектральный состав излучения ламп должен в наибольшей степени способствовать осуществлению основных физиологичес­ких процессов. Для этого необходимо, чтобы в спектре были все участки видимого излучения с преобладанием красных, синих и фиолетовых лучей, а также небольшая доля длинного УФ и короткого ИК излучения. Излучение с длиной волны менее 290 им не должно попадать на растения.

2. Лампы не должны излучать большое количество теплоты, так как это нарушает нормальный обмен веществ в растениях, приводит к преждевременному цветению, плодоношению и, как правило, снижению урожая.

3. Лампы должны быть экономичными, т. е. создавать доста­точную фотосинтетическую облученность при возможно меньшем потреблении электроэнергии и выдерживать продолжитель­ную эксплуатацию.

В настоящее время наиболее широкое применение нашли газоразрядные лампы и в меньшей степени - лампы накалива­ния. Источник лучистой энергии в газоразрядных лампах- из­лучение газов или паров металлов, возникающее при газовом разряде. В лампах накаливания, отличающихся невысокой стои­мостью, простотой в обращении и высокой мощностью лучисто­го потока, источником излучения служит раскаленная вольфра­мовая нить.

Ксеноновые лампы (ДКСТ-5000, ДКСТВ-6000, ДКСТ-20000) из производимых промышленностью газоразрядных источников искусственного света по спектральной харак­теристике в области ФАР наиболее близки к солнечному спект­ру. Растения разных видов, выращенные с применением этих типов ксеноновых ламп, имели при коротком вегетационном периоде продуктивность значительно выше, чем в поле. Однако низкий КПД этих источников (12-13 %) и сложность эксплу­атации препятствуют их широкому применению в светокультуре Растений.

При этом установлены следующие соотношения между еди­ницами измерения световых характеристик (табл.). Например, для лампы ДКСТ-5000 отношение общей освещенности в люксах (лк) к фотосинтетически активной радиации в мкмоль/(м² с) или ФАР(к) равно 74,2, отношение ФАР(к) к суммарной облученнос­ти в Вт/м² (СР) - 3,16 и отношение ФАР(к) к ФАР, выраженной в Вт/м², или ФАР(э)- 4,46. Таким образом, измерив освещенность в люксах, можно легко рассчитать облученность в Вт/м² (ФАР или общую) или поток квантов в области ФАР в мкмоль/(м²·с).

Световые характеристики основных типов ламп (Н. Н. Протасова, Дж. М. Уеллс, М. В. Добровольский, Л. Н Цоглин, 1990)

Тип лампы	ЛК /ФАР(к)	ФАР(к)/СР	ФАР(к)/ ФАР(э)	КПД ФАР, %
ДКСТ-5000	74,2	3,16	4,46	12-13
ДРЛФ-400	76,7	3,03	4,54	12
ДНаТ-400	116	2.90	3.72	28-30
ДМ4-6000	118	2,45	3.00	28-30
ДРИ-2000-6	84,1	2,90	4.11	29-30
ДРОТ-2000	108	2,69	3,37	25

ДРЛФ-400 - дуговые ртутно-люминесцентные фотолампы мошностью 400 Вт. Из-за отсутствия к спектре этих ламп излучения в красной (640-680 нм) области спектра они непригодны для выра­щивания растений при полном искусственном освещении: наблю­дается пустозерница у зерновых, плохо растут плодоносящие томат_ перец и другие овощные. Досвечивание лампами ДНаТ-400 может существенно «улучшить» спектр. Вместе с тем лампы ДРЛФ-400 также используют для досвечивания рассады огурца и томатов в теплицах как источник сине-фиолетовой радиации, которой недо­статочно в солнечном спектре в зимнее время.

ДНаТ-400 - натриевые лампы высокого давления мощностью 400 Вт. Лампы имеют высокий КПД ФАР, но неполноценный по спектру. Для его «исправления» необходимо добавить излуче­ние в синей области и в красном спектральном диапазоне 660-­680 нм. Эти лампы эффективны при досвечивании рассады, но менее приемлемы в генеративной фазе при полном искусствен­ном освещении.

Металлогалогенные лампы(МГЛ). Выпускаются с добавками йодидов метилов, более перспективны в сравнении с вышеперечисленными лампами, так как обладают высоким КПД (25-30 %) и относительно полным спектром.

ДМ4-6000 - это трехфазная МГЛ мощностью 6 кВт с наполнением йодилом натрия и скандия и с достаточно длительным сроком службы. Основной недостаток лампы - неполноценность спектра, обусловленная снижением доли излучения в синей и красной областях.

ДРИ-2000-6 - МГЛ мощностью 2 кВт с наполнением йодидом натрия и скандия. По КПД и спектральным характеристикам эта лампа является лучшей среди МГЛ, применяемых для выращивания растений.

ДРФ-1000 - МГЛ-светильник мощностью 1 кВт с йодидом натрия и скандия в качестве наполнителей, широко применяют для выращивания рассады огурца и томата. Для «улучшения» спектрального состава света необходимо добавить излучение в красной области - 650-680 нм.

Хороший результат по «исправлению» спектрального состава света при выращивании растений дает комбинирование этих ис­точников с люминесцентными лампами красного света ЛК-65 или сочетание последних с лампами накаливания с отношением мощностей 3-4:1.