Specialista na fytosvětlo

Dobře rozumím tomu, kolik světla a v jakém množství je třeba rostlinám zajistit, pokud jsou pěstovány uvnitř – obvykle ve fázi sazenic před sezónou letní chaty. Jde o to, že pokud pěstujete sazenice na parapetu, nevyhnutelně se začnou natahovat a otáčet směrem k oknu. To je způsobeno nedostatkem světla, které rostliny potřebují k růstu. Takto podlouhlé rostliny budou v době, kdy budou vysazeny na otevřeném terénu, oslabeny a budou potřebovat čas, aby získaly sílu a přešly k dalšímu růstu a plodu. A čas, který si příroda vybojovala pěstováním v teplých domácích podmínkách, stráví adaptací. V takovém případě je často lepší se sazenicemi vůbec nezabývat, ale semena rovnou zasadit do země.

Pokud ale rostlinám dopřejete další světlo, pak má rané pěstování sazenic smysl – rostliny budou po výsadbě zdravé a silné. To znamená, že vás potěší brzkou a dobrou sklizní.

Jak to všechno začalo

Před několika lety začala v Rusku revoluce LED – lidé začali měnit konvenční žárovky na LED. A já jsem se k této vlně chystal připojit – plánovali jsme s kamarádem otevřít obchod s LED lampami. To, co by tento obchod odlišovalo od ostatních, by byla světelná laboratoř, která by umožňovala testovat všechny typy lamp a prodávat pouze ty, které jsou skutečně účinné a neškodí zraku.

Začali jsme vytvořením laboratoře. Zrekonstruovali jsme malou místnost a zkonstruovali podomácku vyrobený goniometr a spektrometr.

Goniometr spolu s luxmetrem umožňuje měřit osvětlení vytvářené lampou při různých úhlech osvětlení. Čím širší úhel osvětlení, tím zpravidla lépe.

A spektrometr umožňuje kontrolu spektra lampy. Čím hladší přechod z jedné barvy do druhé, tím lépe pro oči.

Tyto obrázky jsme digitalizovali pomocí programu, který jsem speciálně vytvořil, a dospěli jsme k následujícím charakteristikám lamp:

A všechno by bylo v pořádku, ale právě v tu chvíli (2014) kurz rublu prudce klesl a většina Rusů neměla peníze na nákup LED lamp. Takže jsme podnikání opustili, jakmile to začalo, ale znalosti o světle zůstaly.

Jak vybrat lampy pro dodatečné osvětlení rostlin

Ale vraťme se k sazenicím. Osvětlení rostlin lampami se nazývá doplňkové osvětlení – v případě, že na rostliny po část dne dopadá i přirozené světlo – zvenčí okna. Pokud není okno, říkají, že rostliny jsou pěstovány v podmínkách plné světelné kultury. Rozdíl je v tom, že nějaké „volné“ světlo dopadá z okna na rostliny. Proto, aby bylo možné pěstovat dobré sazenice pomocí umělého osvětlení, je nutné odpovědět na následující otázky:
– kolik světla už máme
– kolik potřebujete přidat?
– která lampa bude vydávat požadované množství a kvalitu světla
Zároveň je nutné rostliny nepřehřívat a nevysušit.

Určujeme úroveň přirozeného světla

Úroveň osvětlení se měří v luxech. Ve skutečnosti tento ukazatel není pro rostliny nejlepší, ale o tom později. Ale v luxech je snadné změřit, jak jasně slunce svítí zvenčí okna. K tomu potřebujete speciální zařízení – luxmetr. Nebo jen obyčejný smartphone. Každý smartphone má světelný senzor, který určí požadovanou úroveň expozice, než cokoliv vyfotíte. Můžete si nainstalovat aplikaci „luxmetr“ a poté vám smartphone zobrazí úroveň osvětlení v luxech. Je pravda, že údaje ze smartphonu mají poměrně velkou chybovost.

Přibližnou úroveň osvětlení lze ale určit i matematicky. Věda, která se tím zabývá, se nazývá aktinometrie. Takže když znáte zeměpisnou šířku vaší polohy, můžete vypočítat úhel slunce nad obzorem v kteroukoli danou dobu.

A když znáte úhel slunce nad obzorem a poměr zatažených a jasných dnů, můžete zjistit průměrnou úroveň osvětlení pro každý měsíc v roce nebo dokonce pro deset dní:

Vezměme také v úvahu ztrátu osvětlení při průchodu oknem a na jakou světovou stranu je okno orientováno a zjistíme, jaké množství „volného“ světla mohou rostliny přijímat:

Mimochodem, čím blíže je úhel dopadu světelných paprsků na listy rostlin k 90 stupňům, tím lépe. Takže v posledních týdnech zimy a brzy na jaře je výhodné umístit sazenice šikmo ke sklu:

Vypočítáme, kolik světla chybí

Sazenice obvykle začínají růst v únoru až březnu, některé rostliny dokonce až v dubnu. V rizikové zemědělské zóně, která zahrnuje většinu Ruska, je v tomto ročním období nedostatečné přirozené světlo pro pěstování normálních sazenic. Proto je před nákupem doplňkových světelných zdrojů nutné určit, kolik světla by mělo být přidáno.

Nejprve musíte zjistit, kolik světla sazenice potřebují. Každá rostlina vyžaduje svou vlastní úroveň světla po různé časové úseky. Například rajčata, papriky a okurky by měly být osvětleny zhruba 14 hodin denně. Ale bylinky jako celer, petržel a kopr prakticky nepotřebují odpočinek – mohou být osvětleny nepřetržitě.

Mimochodem, když mluvíme o rostlinách, místo slova „osvětlení“ používají „záření“, i když pro běžného člověka je rozdíl v podstatě malý. A k měření ozáření nepoužívají lux, ale mikromoly (určitý počet fotonů světla) dopadajících na plochu 1 m2 za 1 sekundu (pro stručnost jednoduše mikromoly). To je důvod, proč výše uvedená tabulka ukazuje mikromol, nikoli lux.

Problém je však v tom, že pomocí jediné matematické operace není možné převést luxy na mikromol a zpět (jako metry na kilometry). Převodní faktor závisí na spektru záření lampy (nebo slunce). Spektrum, připomenu, je závislost intenzity záření na vlnové délce. Různé lampy (žárovky, LED, zářivky) poskytující stejné množství luxů tedy ve skutečnosti poskytnou různá množství mikromolů, takže pouze pomocí luxmetru (smartphone) lze rostliny podrůst.

Abyste se takovému problému vyhnuli, musíte nejprve znát spektrum vašeho světelného zdroje (lampy):

Za druhé, křivka citlivosti luxmetru:

A za třetí je nutné vypočítat konverzní faktory pomocí různých složitých vzorců, včetně použití integrálních výpočtů.

Svého času jsem tuto práci dělal pro nejběžnější typy lamp a vše shrnul do jedné tabulky. Chyba při výpočtu převodních faktorů z luxů na mikromoly a naopak nepřesahuje 6 %.

Takže s vědomím, že se sazeničkám rajčat vašeho souseda daří dobře pod chladnými zářivkami, které poskytují 22000 9500 luxů, můžete dosáhnout stejných výsledků instalací plnospektrálních LED, které poskytují XNUMX XNUMX luxů.

Rostliny absorbují světlo různých vlnových délek s různou účinností.

Tím však věda o fytosvětlu nekončí. Výše jsme hovořili pouze o světle, které dopadá na povrch listů. Ale během procesu fotosyntézy se část světla dopadajícího na listy ztrácí a jen část je skutečně absorbována a zajišťuje růst rostliny. Úroveň ztráty závisí na spektru světelného zdroje.

Vědci zatím nedospěli ke shodě v tom, které spektrum osvětlení je nejlepší – existují různé názory na účinnost absorpce fotonů s různými vlnovými délkami. Někteří lidé věří, že hlavním faktorem je absorpce fotonů fotosyntetickými pigmenty, jiní se zaměřují na rychlost fotosyntézy (měření úrovně produkce kyslíku). Lze také vzít v úvahu rychlost syntézy chlorofylu a další procesy fotomorfogeneze. Pokud všechny tyto faktory zkombinujeme, dostaneme následující křivku „ideálního“ spektra rostlinného záření:

Pokud lampa svítí se spektrem naznačeným zelenou křivkou, nedojde ke ztrátě světla v důsledku absorpce fotonů. Pro srovnání je na stejném grafu znázorněno spektrum slunečního záření. Je jasné, že ne všechno sluneční záření rostliny potřebují.

Z této skutečnosti vychází použití speciálních rostlinných lamp starších generací a LED. Až dosud mnoho skleníků používá hlavně oranžové lampy DNaT:

Doma se téměř nepoužívají – lampy vydávají příliš mnoho tepla. Ze stejného důvodu se nepoužívají běžné žárovky. Spotřebovávají příliš mnoho elektřiny a vyzařují příliš mnoho světla na zbytečných vlnových délkách.

Nejčastěji začínající agronomové používají zářivky pro dodatečné osvětlení – jsou ekonomičtější a nejsou tak horké.

Můžete použít buď běžné spirálové rtuťové výbojky nebo „trubice“:

Spektrum takových lamp však také není nejúčinnější – vždyť jsou určeny pro lidi, ne pro rostliny. Lepší účinnost vykazuje pouze speciální rostlinná lampa „fluora“. Je to ale také nepřiměřeně drahé.

LED žárovky jsou energeticky účinnější než ostatní a nevyzařují tolik tepla. Ale spektrum jednoduchých bílých LED stále není tak blízko „ideálu“:

Proto se v poslední době stále více rozšiřuje organizace doplňkového osvětlení pomocí monochromatických nebo plnospektrálních LED. Monochromatické vyzařují pouze jednu barvu – nejčastěji se používá modrá a červená s emisními vrcholy na určitých vlnových délkách (440 a 660 nm). Jednoduché modré a červené LED z osvětlení vánočního stromku nebudou fungovat. Někdy, aby se zlepšila chuť a stimulovaly procesy kvetení a plodů, se k modrým a červeným monochromatickým LED diodám přidává malý počet monochromatických LED jiných barev – žluté, zelené. Instalují také LED, které vyzařují záření v ultrafialovém (pozor, zdraví nebezpečné!) a infračerveném rozsahu. Například bez ultrafialového světla bude vůně bylin minimální.

Řešení využívající monochromatické LED diody jsou nejúčinnější, ale ne nejjednodušší. Modrá, červená a doplňkové barvy se musí „namíchat“, než se dostanou k listům. To znamená, že LED diody budou muset být zavěšeny výše, než by bylo jinak možné. A ztratí se velká výhoda LED – nízká teplota a vysoká intenzita záření v blízkosti zdroje světla (čím blíže k lampě, tím více světla!).

Proto se používají i tzv. „plnospektrální“ LED (svítí fialovo-fialovou barvou). Jedna taková LED vyzařuje světlo na různých vlnových délkách – hlavně v modré a červené části spektra, ale trochu i v mezilehlé žlutozelené a dokonce i v infračervené. Zároveň není problém s mícháním květin – rostliny lze umístit doslova hned vedle LED diod (1-3 cm) a získat tak fantastickou úroveň osvětlení. Pravda, to poněkud snižuje energetickou účinnost – celospektrální LED diody jsou potaženy fosforem, který část energie spotřebovává.

Porovnání spekter monochromatických a plnospektrálních LED s „ideálním“ absorpčním spektrem:

Je možné matematicky odhadnout stupeň blízkosti emisního spektra lampy a „ideálního“ spektra:

Jak vidíte, nejblíže „ideálnímu“ spektru jsou plnospektrální LED a rostlinné zářivky „fluora“.

Vyberte typ a počet žárovek

Nyní můžete přejít k výběru typu lampy. Pokud se chystáte pěstovat pouze sazenice a vaše rostliny pokvetou a přinesou ovoce ve vaší dači, pak by bylo dobrou volbou zvolit monochromatické modro-červené lampy. Jinak je lepší vzít plnospektrální LED. Je důležité si uvědomit, že LED jsou energeticky účinné pouze během jejich provozní doby. A samotné lampy (kupované nebo domácí) jsou docela drahé. Ceny LED diod nyní postupně klesají. Protože však vyžadují dobrý odvod tepla, náklady na hliníkové radiátory jsou stále vysoké a nevykazují žádný trend ke snižování nákladů.

Pokud tedy nechcete investovat velké množství peněz do LED (vybavení plochy 1 metr čtvereční dalším osvětlením může stát 10–15000 XNUMX rublů, bez nákladů na práci!), můžete použít zářivky. Jsou mnohem levnější; k jejich instalaci stačí dokoupit buď běžné objímky (pro spirálové) nebo lampy (pro elektronky). To však spotřebuje více elektřiny a rostliny budou horké – budete muset zorganizovat systém odvodu tepla, například instalací ventilátorů:

Po instalaci lamp zvoleného typu a určení, kolik luxů poskytují (plus osvětlení z okna), můžete převést lux na krtky a porovnat výslednou hodnotu s normami pro rostliny. Například pro okurku:

Pokud luxmetr (smartphone) ukazuje nižší hodnotu, musíte zvýšit počet nebo výkon lamp.

Od jediné lampy po pěstební box

Pro pěstování dobrých sazenic je nutné zorganizovat dostatečné a kvalitní dodatečné osvětlení. Samotné světlo ale nestačí. Sazenice se také hodně natáhnou kvůli vysokým teplotám (v bytech pod lampami často teplota přesahuje 25 a dokonce 30 stupňů). Listy kvůli nízké vlhkosti vyschnou. Pro mnoho rostlin je optimální teplota růstu ve fázi sazenic pouze 15 stupňů, vlhkost – 70-80%. Samozřejmě, v zimě a na jaře můžete mít okno neustále otevřené, ale je nepravděpodobné, že se lidé v takové místnosti budou cítit pohodlně. A neustálý průvan má negativní vliv na rostliny. Výhodnější variantou je proto pěstování sazenic v nevytápěné místnosti, na zaskleném nebo i nezaskleném balkonu či lodžii.

V tomto případě okamžitě řešíme potřebnou vlhkost – venku je přesně to, na co jsou rostliny geneticky uzpůsobeny. A zdá se, že řešíme problém s přehříváním – nadměrnou teplotu z lamp bude kompenzovat studený venkovní vzduch. Ale na konci zimy a začátku jara může být teplotní kompenzace příliš velká – tepelný výkon lamp nebude stačit na vytápění. Proto jsou konstruovány speciální izolované growboxy (skříňky na sazenice), ve kterých je instalován regulovatelný přídavný topný systém.

Nejjednodušší způsob, jak si zorganizovat vytápění, je pomocí flexibilních topných pásků – jsou nízkopříkonové (jen to, co potřebujete), flexibilní a odolné proti vlhkosti – lze je umístit přímo do podnosu s hrnci, nebojí se v něm vody.

Intenzitu přitápění lze regulovat pomocí jednoduchého regulátoru napětí. Čím méně je potřeba zahřívání, tím více je potřeba snížit napětí.

Konečnou teplotu v growboxu můžete ovládat pomocí teploměrů s dálkovými čidly

Tento systém umožňuje udržovat komfortní dvacetistupňovou teplotu v growboxu instalovaném na nezaskleném balkoně, i když je venku -20 stupňů.

Potřebujete příklad?

V roce 2017 jsem pěstoval sazenice jahodníku v growboxu na balkóně pod plnospektrálními LED. Výsev je koncem ledna, výsadba sazenic začátkem února. Teplota byla udržována na 15-18 stupních.