Для того, чтобы сделать агропромышленность более эффективной, в теплицах и тепличных комплексах используется дополнительное искусственное освещение. Это позволяет ускорить рост растений и обеспечивает их необходимым светом.
Все растения – это автотрофы, которые эволюционировали, чтобы использовать световую энергию солнца, для получения собственного источника питания посредством фотосинтеза. Поэтому свет – самая важная составляющая окружающей среды, касающаяся роста растений – без него растения просто не смогут выжить. Длины волн света, которые управляют фотосинтезом, в основном находятся в диапазоне от 400 до 700 нм – этот диапазон называют фотосинтетически активным излучением. Внутри листа растения находятся различные пигменты и фоторецепторы, которые реагируют на разные длины волн. Кроме того, эти пигменты и фоторецепторы воспринимают интенсивность поглощаемых фотонов, влияющий на скорость фотосинтеза и общий рост растений. За многие годы эволюции все живые организмы приспособились к свету солнца, поэтому с момента изобретения электрической лампочки и начала использования электричества в освещении, иследователи и инженеры пытались воспроизвести спектр солнца в искусственных источниках. Это оказалось не так-то просто из-за экономических и технических ограничений. Принципиальное отличие спектров источников света состоит в том, что они бывают непрерывные (у тепловых) и линейчатые (у газоразрядных и твердотельных).
До появления светодиодов в освещении массовое применение в досветки в теплицах получили лампы с самым бедным спектром – натриевые (ДНаТ, ДНаЗ). Натриевые лампы обладают лишь одним преимуществом – большой световой эффективностью или светоотдачей, которая составляет, например, у современных ламп до 150 лм/вт. Так как теплицы требуют гигантского количества ламп и, соответственно, очень больших электрических мощностей, то решающей оказалась экономика по оплате за электричество, а не качество самого света и повышение урожайности. Конечно, люминесцентные и металлогалогенные (МГЛ) лампы дают более богатый спектр, но стоимость 1кВт. электрической мощности решила всё. За десятилетия агрономия научилась работать с натриевыми лампами, добилась колоссальных успехов во всём остальном, и сейчас даже с такими источниками света получают хорошие и стабильные урожаи.
В настоящее время российские тепличные комплексы также научились получать высокие и стабильные урожаи на натриевом освещении, но с высокой себестоимостью. Эта себестоимость обусловлена тем, что натриевые лампы выдают очень бедный спектр, который приходится компенсировать высокой освещённостью устанавливая в теплицах светильники с более мощными лампами ДНаТ, ДНаЗ. В следствие этого получилось, что затраты на электричество из-за огромного энергопотребления на освещении доходят до 50% в себестоимости продукции отечественных тепличных комплексов. Также важным недостатком натриевых ламп является – их взрывоопасность. Капли воды, пятна жира, пыль на колбе и даже следы от пальцев могут привезти к взрыву. А учитывая, что натриевые лампы во время работы очень нагреваются и внутри них содержится ртуть, понятно, что последствия такого взрыва могут быть плачевными и для людей, и для растений!
С появлением светодиодов у растениеводов появились невиданные ранее возможности для манипулирования светом, но первые и наиболее массовые светодиодные фитосветильники имели и имеют простейший спектр – комбинацию синих и красных светодиодов. Они до сих пор широко применяются в качестве наиболее дешевого и экономичного решения для освещения небольших теплиц и тепличных комплексов в нашей стране. Однако свет таких светодиодных фитосветильников не комфортен для человеческого глаза так как сине-розовое свечение неестественно для человека, сильно раздражает глаза и даже может вызывать головные боли. Применение светильников с высокой долей синевого света в спектре может быть причиной появления краевого ожога листьев из-за длительного периода, в течении которого устьица листьев остаются открытыми под действием синевого света светодиодов. В результате корни не справляются с обеспечением активности растения и вода с кальцием просто не доходят до крайних клеток. Поэтому в теплицах где есть естественный солнечный свет фитосветильники с синими светодиодами для повышения урожайности применять не эффективно так как когда сезон достветки в осенне-зимний период преобладает пасмурная погода, во время которой много синего спектра от естественного солнечного света.
В 2019 году немецкая компания OSRAM вывела на светотехнический рынок свою новую уникальную разработку для освещения теплиц – светодиоды Phsiospec белого света с полным спектром как у естественного солнечного света. Это принципиально новое решение для светодиодных фитосветильников.
Испытания, которые провела компания OSRAM совместно с Вагенингенским университетом показали, что фитосветильники с полным спектром на светодиодах OSRAM Phsiospec являются на сегодняшний день самым эффективным решением для замены натриевых ламп высокого давления (ДНаТ, ДНаЗ) которые применяют для освещения теплиц. В ходе данных испытаний было выявлено что применение светодиодов Phsiospec способствует повышению урожайности на 15%. Наряду с известной энергоэффективностью светодиодных фитосветильников, повышение урожайности обеспечивает ещё одно очень важное преимущество над натриевыми лампами. В настоящее время большинство тепличных комплексов в России по-прежнему используют натриевое освещение, считая их единственным эффективным решением для досветки. Они с осторожностью относятся к переходу на светодиодные фитосветильники, не будучи до конца уверенными в том, что они могут быть столь же эффективными для выращивания. Результаты испытаний компании OSRAM устраняют все сомнения в возможностях светодиодов полного спектра, так как они, потребляя в 2 раза меньше электроэнергии чем натриевые лампы позволяют повысить урожайность на 15% за счёт спектра максимально приближенного к естественному солнечному. Исследования показали, что даже без изменения условий среды выращивания в плане её оптимизации под светодиоды Physiospec, технология соответствует и превосходит эффективность натриевых ламп для агробизнеса.
А чтобы ещё дополнительно повысить урожайность к светодиодам полного спектра Physiospec в фитосветильник нужно добавить красные светодиоды в соотношении 30:70 (то есть 30% - светодиоды красного света и 70% - светодиоды белого света полного спектра). Светодиоды красного света ускоряют цветение и плодоношение ещё дополнительно повышая урожайность на 5%.
(более подробные технические характеристики данного фитосветильника по ссылке -
СВЕТОДИОДНЫЙ ФИТОСВЕТИЛЬНИК BIO-320W-D120-K2 F-RING IP67)
Свет фитосветильников с таким соотношением комбинации светодиодов белого света полного спектра и светодиодов красного света комфортен для человеческого глаза так как белое свечение с небольшим розовым оттенком не вызывает раздражения. В итоге если для досветки в теплице или в тепличном комплексе установить светодиодные фитосветильники с светодиодами полного спектра и светодиодами красного света можно добиться:
1) Повышения урожайности на 15% за счёт уникального спектра светодиодов Phsiospec максимально приближенного к естественному солнечному
2) Ещё дополнительного повышения урожайности на 5% за счёт светодиодов красного света
3) Возможности располагать фитосветильники значительно ближе к растениям, не «обжигая» их, тем самым повышая эффективность используемого светового потока
4) Ускорения созревания биокультур, не снижая их вкусовых качеств и сохраняя допустимый уровень нитратов
5) Увеличения срока жизни шмелей для опыления в 2-3 раза за счет того, что шмели не погибают, когда садятся на светодиодные фитосветильники
6) Экономии электроэнергии в 2-2,5 раза в сравнении с натриевыми лампами ДНаТ, ДНаЗ
7) Высвобождения дополнительных электрических мощностей
8) Возможности полноценной замены ламп ДНАТ/ДНАЗ-400, ДНАТ/ДНАЗ-600 по принципу «1 в 1»
9) Экономии на утилизации так как светодиодным фитосветильникам не требуется специальной утилизации в отличии от натриевых ртутьсодержащих ламп
Подводя итог можно с уверенностью сказать, что в будущем агрономам светодиодное фитоосвещение сулит ещё куда более головокружительные перспективы, чем просто высокую урожайность. В дальнейшем с помощью подбора «спектральных рецептов» можно будет задавать новые качества растений, улучшая их форму, цвет, вкус и даже витаминный состав. Поскольку в настоящее время данных по световой рецептуре для растений ещё пока не набрано, то самым оптимальным решением для досветки в теплицах сейчас являются светодиодные фитосветильники изготовленные на светодиодах полного спектра с добавлением красного в соотношении 70:30 (70% - светодиоды белого света полного спектра и 30% - светодиоды красного света).