Нормы освещенности в пленочной теплице

ПРИМЕНЕНИЕ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ ТЕПЛИЦ.

Невозможно представить современное общество без повсеместного использования света. Свет создаёт нормальные условия для работы и учёбы, улучшает условия быта. Без освещения невозможна работа промышленных предприятий, транспорта. Без искусственного света не может обойтись современное городское хозяйство, нельзя выполнять строительные и сельскохозяйственные работы в тёмное время суток.

В конце 18-го века английские и голландские учёные пришли к выводу, что растения питаются водой, воздухом, светом и в малой части почвой. Путём серии опытов они открыли явление фотосинтеза. Фотосинтез – главный процесс жизнедеятельности растений, отвечающий за их рост и развитие. Более 95% сухого вещества растений создаётся в результате этого процесса.

Русский исследователь К.А. Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служит преимущественно длинноволновая часть спектра (красные лучи), а влияние коротковолновой части (сине-зелёной) менее существенно.

У растений за поглощение света отвечают специальные пигменты. Основные из них – хлорофиллы (a, b), и каротиноиды. Хлорофиллы поглощают свет синего и красного диапазонов, а каротиноиды – только синего диапазона.

· Пигменты с пиком чувствительности в КРАСНОЙ области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений.

· Пигменты с пиком поглощения в СИНЕЙ области отвечают за увеличение зелёной массы.

· ЗЕЛЁНАЯ часть спектра излучения полезна для фотосинтеза плотных листьев и листьев нижних ярусов, куда синие и красные лучи почти не проникают.

· Остальные части спектра растениями практически не используются.

В результате исследований было показано, что наиболее благоприятными для выращивания светолюбивых растений являются интенсивности в пределах 150-220 Вт/м 2 , а оптимальный состав излучения имеет следующее соотношение энергий по спектру:

· 30% – в синей области (380-490 нм),

· 20% – в зелёной области (490—590 нм)

· 50% – в красной области (600-700 нм).

С использованием такого искусственного освещения получены урожаи, в несколько раз более высокие, чем при обычном освещении, причём за более короткие (в 1,5-2 раза) сроки.

Приведённые результаты указывают на возможность применения светодиодных светильников для освещения растений. Современные светодиоды перекрывают весь видимый диапазон оптического спектра: от красного до фиолетового цвета. Диапазон длин волн излучения светодиодов

· в красной области спектра составляет от 620 до 635 нм,

· в оранжевой – от 610 до 620 нм,

· в жёлтой – от 585 до 595 нм,

· в зелёной – от 520 до 535 нм,

· в голубой – от 465 до 475 нм

· и в синей – от 450 до 465 нм.

Таким образом, составляя комбинации из светодиодов разных цветовых групп, можно получить источник света с практически любым спектральным составом в видимом диапазоне.

Фотосинтез — это фотохимический процесс, при котором энергия света поглощается хлорофиллом и каротиноидами в листьях. Эта энергия используется для выработки сахарозы из углекислого газа (CO 2 ), который поглощается листьями. Данный процесс можно представить следующим образом:

6CO 2 + 6H 2 O + световая энергия -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2

углекислый газ + вода + световая энергия приводят к образованию сахарозы + кислорода

В настоящее время в большинстве тепличных осветительных систем используются адаптированные для растениеводства натриевые лампы высокого давления – так называемые аграрные натриевые лампы. Однако у этих ламп только треть затраченной энергии преобразуется в излучение, эффективное для фотосинтеза, а это означает, что вырабатывается также много лишнего тепла. Согласно исследованиям института «Гипронисельпром», для получения оптимальной нормы освещенности в теплице для выращивания;

· рассады, равной 40 Вт/м 2 , необходимо использовать натриевую лампу мощностью минимум 120 Вт, время освещения 14-часов

· а для выращивания на продукцию, равной 100 Вт/м 2 , – лампу мощностью минимум 300 Вт, время освещения 16-часов

В пересчете на всю продуктивную площадь теплицы величина потребления электроэнергии лампами выливается в огромное значение, существенно влияющее на рост себестоимости продукции.

Применение светодиодных светильников может снизить эту величину, в 3 раза. Кроме существенно меньшей потребляемой мощности, светодиоды способны обеспечить большее соответствие спектра излучения аграрного светильника спектру эффективности фотосинтеза, что позволяет снизить требуемую мощность излучения на единицу площади теплицы, и мощность светильника, в результате чего происходит дополнительное снижение потребления электроэнергии и, как следствие, сокращение затрат.

Нормы освещения теплиц. ОСН-АПК 2.10.24.001-04

Дата введения 2004-12-01

Нормы освещения, вт/м 2

Необходимый источник освещения, для теплицы, вт/м 2

Освещение для теплиц. Правила и выбор светильников

Для продуктивной жизнедеятельности растения необходимы свет, тепло и вода. Человек научился обеспечивать нужную ему флору всем необходимым в тепличных условиях. Тепло гарантирует обшивка теплицы, воздух имеется по умолчанию, водоснабжение тоже не проблема. Что касается освещения, то в этом вопросе специалисты расходятся, данная тема остается открытой для агрономов, как профессионалов, так и любителей.

Прогресс ушел далеко от обычных ламп накаливания, создавая люминесцентные установки, инфракрасное освещение и светодиодные потоки. Главная загвоздка в том, что солнечный свет не имеет полноценных аналогов среди источников искусственного освещения. Умелое использование и комбинирование светильников для теплиц и оранжерей гарантирует пользу растениям и, как следствие, хороший урожай.

Не стоит забывать, что при дозировке освещения менее 10 часов растение прекращает свой рост.

В среднем нормы освещения теплиц предполагают, что растению необходимо 12-16 часов в сутки находится под воздействием солнечного света. При этом 6 часов из 24 тепличная флора должна «спать», то есть находиться в темноте.

Подбор освещения в теплице

При выборе и расстановке светильников для теплицы необходимо учитывать специфику растений и их потребности. Если светолюбивой культуре недодать света, то ее плодовая активность значительно понизится. Та же ситуация с перебором освещения для тенелюбивых растений. Каким образом их можно разбить на две группы:

• культуры длительного светового дня (капуста, корнеплоды, чеснок, лук и т.д.)
• растения с коротким световым днем (перец, баклажаны, кабачки, помидоры и т.д.)

В первом случае освещение должно длиться не менее 12 часов в стуки, во втором – 8-10 часов.

Следует учитывать этап роста растения, так рассада не нуждается в таком обилии освещения, как, к примеру, цветущая культура. Солнечный свет имеет в себе полный спектр излучений. Ученые выяснили, что для продуктивного развития, растения не нуждаются в полном его объеме. Поэтому искусственное освещение теплиц ведется осветительными приборами с узким спектром. Для рассеивания света используются рефлекторы.

Каждый участок спектра оказывает специфическое влияние на растения:

1. Под воздействие ультрафиолетовых лучей растения закаливаются и не вытягиваются в длину. Этот спектр повышает содержание витаминов.
2. Синие и фиолетовые лучи благоприятно сказываются на процессе фотосинтеза. Под их воздействием саженцы вырастают более крепкими, по этой причине его применяют на стадии вегетативного роста.
3. Зеленый спектр оказывает отрицательный эффект на фотосинтез и на состояние растения. Под его воздействием стебель становится удлиненным, а листья теряют силу.
4. Процесс наращивания зеленой массы лучше всего протекает при получении растением красного и оранжевого спектров. Это освещение так же благоприятно влияет на фотосинтез и применяется во время цветения и формирования плодов.

Весь смысл спектрального освещения теплицы из поликарбоната сконцентрирован на том, чтобы в определенный этап развития растения поддавать его воздействию того или иного типа излучения. Но, несмотря на гениальность этой мысли, она имеет ряд недостатков. Так при «идеальном» освещении растения испытывают стресс в результате чего, плоды созревают преждевременно. С точки зрения продуктивности этот факт радует, но относительно качества и вкусовых показателей такие плоды очень уступают выращенным в естественных условиях.

Освещение теплицы зимой

Главная проблема в выращивании тепличных растений в зимнее время вовсе не температура, а недостаток света. В холодный сезон световой день слишком мал, для того чтобы растительность получала необходимую норму света.

Использование дополнительного освещения теплицы зимой позволит повысить урожайность, сопротивляемость заболеваниям и контролировать процесс развития растений.

Для того чтобы зимой растение развивалось и плодоносило в соответствии со своими биологическими часами нужно создать для него условия, в которых протекает его наивысшая активность. К примеру, в нидерландских теплицах по выращиванию роз создают световой день марта.

Зимой в теплицах освещением имитируются условия весны

Управление освещением для теплиц зимних производится механическим или автоматическим образом. Некоторые управляющие системы имеют таймеры и светочувствительные датчики, которые ориентируются по наружному освещению. Также хорошо, если имеется возможность регулировки яркости освещения такими средствами, как диммеры. Это позволит максимально воссоздать реальные условия утра, дня и вечера для растений.

Выбор ламп для тепличного освещения

Для того чтобы подобрать оптимальное освещение для теплицы, нужно знать, какими достоинствами и недостатками обладают те или иные источники искусственного света. Далее уже производится расчет освещения теплицы и по полученным требованиям подбираются подходящие источники света. На рынке представлен следующий ассортимент ламп для теплиц:

• лампы накаливания;
• люминесцентные;
• светодиодные;
• натриевые;
• ртутные;
• металлогалогенные лампы.

Далее подробнее о каждом типе.

Лампы накаливания

С осветительными функциями справляются хорошо, плюс дополнительно выполняют прогревающий эффект. Главным минусом является высокая энергозатратность, в дополнение имеют не самый благоприятный световой спектр.

Лампы накаливания излучают красные, оранжевые и инфракрасные спектры. Это провоцирует растения на интенсивный рост вверх и набор зеленой массы, иногда случаются ожоги и деформация листьев. Для плодовых культур этот тип освещения не очень подходит, а вот для выгонки, к примеру, лука – оптимальный вариант. Размещать данный источник света необходимо на расстоянии пол метра над растениями.

Для выгонки лука применяют лампы накаливания

Экономные люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы для освещения теплиц обладают рядом положительных качеств, и выполняют поставленную задачу в теплице. К главному недостатку можно отнести большие габариты таких конструкций наряду с низкой светоотдачей. Это создает ряд неудобств. В борьбе за большую эргономичность были созданы энергосберегающие модели.

К преимуществам этого типа источника света для теплиц является низкая цена и долговечность в эксплуатации. Монтировка люминесцентных ламп выполняется горизонтально или вертикально в зависимости от потребностей растительных культур. Подробнее об использовании люминесцентных ламп в освещении растений читайте в этой статье.

Светодиодные светильники

Светодиодное освещение теплиц является наиболее чувствительным и регулируемым среди существующих аналогов. Об этом можно прочесть подробно здесь. Главным преимущество выступает возможность подстройки того или иного спектра излучений в зависимости от необходимости. Таким образом, в процессе развития растения освещение теплицы светодиодами позволяет усиливать или ослаблять количество лучей разной длины.

Светодиоды имеют устойчивость к механическим повреждениям, долговечны и экономичны относительно потребляемой электроэнергии.

К минусу светильников для теплиц светодиодных можно отнести необходимость большого количество светодиодов, что в сумме выльется в копеечку. На этот источник тепличного освещения возлагаются надежды по созданию копии солнечного света. Эту роль должны выполнить белые светодиоды, но они пока что находятся на стадии разработки.

Натриевые лампы высокого давления

Эти светильники имеют высокую светоотдачу при мощности в 400Вт, что безусловно экономно. Световой спектр натриевых ламп очень схож с солнечным светом и это положительно сказывается на тепличных растениях. Помимо экономии относительно электроэнергии, они имеют долгий срок службы. Имеются специализированные модели с усиленным красным излучением.

ДНАТ лампы – отличное решение для освещения растений

Минусом является сложность в установке такой лампы, на выручку приходят зеркальные натриевые лампы-светильники. Они проще остальных в плане монтажа.

Ртутные лампы высокого давления

Этот источник света можно отнести к альтернативным, он обладает высокой эффективностью и эргономичностью. Ртутные лампы имеют широкое применение и среди всего ассортимента есть те, которые разрабатываются целенаправленно для теплиц (ДРЛФ).

Утилизация такой лампы – это проблемный вопрос. Также существует риск механического повреждения и в этом случае необходимо будет избавиться от растений и тщательно обработать теплицу. Как это делать, читайте тут. Помимо опасного наполнителя, ртутные лампы имеют высокий уровень ультрафиолетового излучения.

Мощные металлогалогенные лампы

Обладают широким спектром излучения близкому к солнечному и регулируемыми мощностями. Недостатком является недолговечность и высокая себестоимость.

Подбор и расстановка освещения в теплице зависят от множества факторов: потребности выращиваемых культур, размеров теплицы, климатического пояса и т.д. Широкий выбор возможных осветительных приборов и правильная их эксплуатация позволит создать оптимальные условия для любого типа растений.

Правильное освещение растений в теплице

Планируя возведение на своем участке теплицы, необходимо знать, каким должно быть освещение в сооружении защищенного грунта, чтобы растения не страдали от недостатка света.

Конечно, лучше, если ваша конструкция укрыта почти прозрачной пленкой типа «Светлица», но и при наличии матового материала можно организовать дополнительное досвечивание рассады.

В сооружениях закрытого грунта световой режим улучшают, уменьшая светонепроницаемые элементы кровли. Освещение растений в пленочных теплицах лучше, чем в остекленных, вследствие меньшего количества светонепроницаемых элементов кровли.

Нормы освещенности в пленочной теплице

Нормы освещенности в пленочной теплице составляют 70—80 % наружной. Этот показатель на 15—25 % выше, чем в парниках, и на 10 % выше, чем в остекленных теплицах. Однако в результате запыляемости пленки освещенность под ней может снижаться на 18—20 % и более, а вследствие загрязненности стекол освещенность внутри теплиц может снижаться до 55 % по сравнению с наружной. В связи с этим теплицы необходимо размещать вдали от источников интенсивного запыления. В остекленных теплицах для соблюдения норм освещения рекомендуется не реже двух раз в год очищать остекление. Для этого рекомендуется применять раствор, приготовленный на основе фторида аммония концентрацией 2—5 % и минеральной кислоты (азотной, фосфорной, соляной, серной) концентрацией 0,5—1 %.

Наивысшая освещенность в теплицах в зимний период бывает при ориентации их конька с запада на восток, весной — с севера на юг. Повышению продуктивности растений способствует меридиональное размещение рядов растений в весенних теплицах.

Для улучшения освещенности в зимних теплицах можно насыпать на поверхность почвы чистые сосновые опилки или соломенную сечку из расчета 150—200 г опилок или 300 т сечки на 1 м2. Эффективность использования растениями света можно увеличить, повышая концентрацию CO2 в воздухе до 0,15—0,25 %, улучшая калийное питание. Применение второго слоя пленки дает высокий тепловой эффект, однако освещенность в сооружениях при этом снижается на 20 %.

Какое дополнительное освещение нужно для рассады в теплице

Рассматривая вопрос о том, какое освещение нужно для теплицы, стоит отметить, что электросветокультура целесообразна только при выращивании рассады. При выращивании овощей она, как правило, неэкономична.

Затраты электроэнергии при этом на 1 кг продукции достигают 150—200 кВт • ч.

В первый период выращивания рассады для дополнительного освещения теплицы лампы ОТ-400 размещают в 2 ряда с расстоянием между ними 1 м и на высоте 0,9—1 м от растений. Их установочная мощность в этот период составляет 240 Вт/м2. После расстановки рассады (20—25 растений на 1 м2) лампы размещают в четыре ряда по схеме 1,6×2 м и поднимают на высоту 1,2—1,3 м. Установочная мощность при этом составляет 120 Вт/м2. Длительность досвечивания до расстановки рассады — 14—16 часов, после расстановки — 12 часов в сутки.

Для повышения освещенности в теплице лампы ОТ-1000 подвешивают на высоте 1,6—2,5 м с расстоянием между лампами 2,5—3 м.

Созданы и внедряются в производство новые светотехнические установки с использованием натриевых ламп высокого давления ДНАТ-400, металлогалогенных ламп ДРИ-400-5, имеющих более высокую светоотдачу, мощность лучистого потока и коэффициент полезного действия.

При выращивании рассады в квартире в январе—феврале обязательно надо применять досвечивание. Как правило, для этого используют люминесцентные лампы.

Освещение теплиц: так ли трудно воспроизвести солнечный свет?

Воздух, свет, вода да тепло – вот и все, что нужно тепличным растениям. Вот только если воздухом их обеспечивает сама природа, тепло гарантировано под непроницаемой пленкой, да и с автоматическим поливом можно разобраться, если постараться – но что делать с освещением? Ведь сегодня ставятся в теплице далеко не только лампы накаливания. Инфракрасное освещение теплиц, точечная подсветка, люминесцентные установки, светодиодный потолок – это далеко не весь перечень того, что может однозначно пойти на пользу подрастающим растениям и принести немалый урожай. И не стоит отказываться от всех новых технологий только потому, что в них трудно разобраться – все намного проще, чем кажется. О чем и будет идти речь.

Итак, любые растения нуждаются в 12-16-ти часовом освещении в сутки. Как только продолжительность дня становится короче 10 часов, растения попросту перестают расти. Но и круглосуточно освещать теплицу не нужно – существует своя норма ночного покоя для растения (6 часов).

Так почему сегодня в теплицах существует так много видов специального освещения, если все эти растения не одну тысячу лет развивались только лишь под солнцем и прекрасно себя чувствовали? Да все дело в специальных исследованиях современных ученых. Самые светлые головы планеты провели ряд интереснейших экспериментов и дружно решили, что любой растительности нужен только «полезный» свет: красная область спектра (волны длиной 600-700 нанометров), пока идет цветения и завязываются плоды и синий (400-500 нанометров) собственно для вегетативного роста. Зачем же тогда солнце и полноспектральный свет, если всю энергию можно тратить только на «нужное» освещение, решили ученые. Так появились специальные подсветки.

Но уже не один раз было замечено оппонентами знаменитых гениев, что искусственно «идеализированное» освещение – это стресс для самих растений, и для полноценного роста им все-таки нужен весь солнечный спектр. А избыточное воздействие монохромным светом к хорошему не приведет. Ведь даже тот же ускоренный рост растения и преждевременное созревание плодов – не что иное, как реакция на умеренный стресс. А потому итоговая продукция отнюдь не радует ни качеством, ни вкусом. Полезных веществ в таких растениях крайне мало, и даже тепличный укроп, который так и не увидел ультрафиолета, по виду будет превосходить своих собратьев с огорода, но на вкус станет напоминать обычную траву.

И с этим не трудно не согласиться: за невкусными, «пустыми» овощами можно в любое время отправиться в любой супермаркет, а вот хлопоты в приусадебной теплице как раз и ведутся для того, чтобы за семейным обедом салат был самым вкусным в мире. Вот почему и общее, и специальное освещение нужно использовать грамотно.

Стоит сразу заметить, что до сих пор ни одним ученым не была создана еще ни одна лампа, которая бы идеально воспроизводила солнечный свет. Но отдельные наработки можно аккуратно использовать в своей теплице для того, чтобы урожай был еще больше и тепличные растения чувствовали себя лучше – особенно, если речь идет о самых холодных регионах России. Ведь от недостатка освещения растения могут даже погибнуть – не говоря уже об излишнем удлинении их стеблей, хрупкости и неправильном созревании плода. Вот почему отказывать от использования специальных ламп все же не стоит – все нужно делать с умом.

Вариант #1 – обычные лампы накаливания

Освещают теплицу, конечно, неплохо. Да еще и подогревают воздух, что тоже не лишне. Но тянут много энергии и в общем имеют для тепличных растений не слишком благоприятный световой спектр – 600 нанометров.

Вообще лампы накаливания излучают много красных, инфракрасных и оранжевых лучей, из-за чего стебли у растений при таком длительном воздействии ненормально вытягиваются, листья деформируются, и даже случаются ожоги и перегрев. Вот почему для выращивания рассады и получения плодов огурца и помидора такие лампы не применяются. А вот для выгонки лука, петрушки и других зеленых культур лампы накаливания вполне подходят – вешать их нужно над растениями на высоте 50 см, досвечивая им 6-18 часов, если естественного света почти нет.

Вариант #2 – ртутные лампы высокого давления

Такие лампы нагреваются очень быстро, даже слишком быстро, но не в этом их главный недостаток. Вся их беда – в повышенном излучении в самой ближней ультрафиолетовой части спектра.

А самое главное – не забывать всегда обеспечивать максимальное попадание в парник или теплицу настоящего солнечного света. И тогда и урожай будет радовать, и его качество.

Вариант #3 – экономные люминесцентные лампы

Спектр этих ламп для тепличных растений довольно благоприятный. К тому же люминесцентные лампы долговечны, недороги, но имеют, к сожалению, невысокую теплоотдачу. По их же принципу работают и энергосберегающие лампы для освещения теплиц, правда освещать они могут куда меньшую площадь.

Монтируются люминесцентные лампы в теплицах либо горизонтально в прямоугольной металлической арматуре, либо вертикально, в стандартной осветительной.

Вариант #4 – натриевые лампы высокого давления

Очень экономичны – уже при мощности 400Вт они имеют достаточно высокую светоотдачу. В теплицах натриевые лампы создают монохроматическое световое поле желто-оранжевого света, которое хорошо имитирует натуральное солнечное освещение. Но в синей части спектра, важной для вегетативного роста растений, они явно слабы.

Вариант #5 – мощные металлогалогенные лампы

У металлогалогенных ламп – особенно широкий спектр излучения и большой диапазон мощностей. Они не зря считаются практически идеальными для теплиц, т.к. их свет максимально приближен к солнечному. Правда, такие лампы не долговечны, да и стоят они дорого. Кроме того, у металлогалогенных ламп нередко есть ограничения по положению горения, что не слишком удобно.

Вариант #6 – светодиодные светильники

С помощью популярной красивой подсветки можно освещать тепличные растения только одним «нужным» светом – синим или красным, либо в их комбинации. Электроэнергии они потребляют мало, но стоят, конечно, недешево. Зато именно на них ученые возлагают свои самые большие надежды, особенно на белые светодиоды, по которым сейчас проводится много исследований.

А вообще впервые опыты со светодиодами в теплице проводились в Дании. В итоге при использовании 50 тысяч светоидов было сэкономлено около 40% энергии на огромной площади, а растения стали расти еще более интенсивнее. Даже у цветов появлялось больше бутонов. И при этом в промышленных теплицах уже меньше использовались химикаты для регулировки роста растений.

Монтируются тепличные светильники традиционно в линейные системы, которые установлены на гибких тросах – это наиболее конструктивный вариант. Причем монтаж выполнять нужно так, чтобы время от времени регулировать высоту и ориентацию источников света.