Ультрафиолетовый свет так же важен для растений, как и удобрения. Особенно широко распространеныискусственный светв теплицах. Стекло и поликарбонат блокируют ультрафиолетовые лучи. Поэтому необходимо дополнительное освещение.
UV LED в сельском хозяйстве
Рынок чипов UV LED (ультрафиолетовых светоизлучающих диодов) за последние 10 лет вырос в пять раз и к 2025 году достигнет 1 млрд долларов. Основной причиной такого роста является растущий интерес к ним в сельском хозяйстве. Ультрафиолетовый свет, при правильной частоте и дозе, может повысить уровень нужных активных ингредиентов в растениях, улучшая их здоровье и защищая от болезней и вредителей. Однако, чтобы полностью использовать потенциал ультрафиолетового света, необходимо знать несколько моментов, связанных с его внедрением и использованием.
С ростом сельского хозяйства в городах и теплицах появляются новые возможности для массового использования светодиодного освещения, особенно ультрафиолетового. Это не только экономит энергию, но и позволяет использовать потенциал и возможности УФ-излучения, особенно УФ-А и УФ-В, во время роста растений.
Исследования показали, что использование ультрафиолетового света позволяет достичь более высокой концентрации ценных активных веществ в растениях, таких как антиоксиданты. Ультрафиолетовый свет также помогает поддерживать здоровье растений, ограничивая рост плесени и некоторых вредителей, и является альтернативой химическим средствам, которые несравнимо более вредны для окружающей среды. Хотя почти все лампы, подходящие для выращивания в помещении, излучают некоторую дозу УФ-излучения, оно почти полностью задерживается материалом линзы (обычно стеклом).
С падением цен на УФ-светодиоды становится все более целесообразным использование этого типа оборудования в сельскохозяйственном производстве, с учетом выбора соответствующей длины волны и дозы излучения, а также адаптации этих параметров к соответствующей стадии роста.
Классификация ультрафиолетовых волн
Ультрафиолетовый свет — это часть электромагнитного спектра с длиной волны от 10 до 400 нм. Этот спектр граничит с видимым светом и включает более короткие длины волн. Ультрафиолетовый свет не виден человеческому глазу, но в природе есть животные, которые могут его воспринимать, например, некоторые виды птиц и насекомых.
Большая часть ультрафиолетового излучения солнца поглощается атмосферой. Поглощающая способность уменьшается с увеличением длины волны — излучение в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (10-120 нм) почти полностью поглощается, в то время как в среднем (200-300 нм) и длинном диапазоне (120-200 нм) оно поглощается в значительной степени.
Разработка технологии УФ-светодиодов
На рынке УФ-излучения по-прежнему доминируют другие источники света, особенно ртутные лампы. Однако в последние годы наблюдается активный рост рынка УФ-светодиодов, что связано как с развитием технологии их производства, так и с растущим давлением со стороны потребителей и производителей, стремящихся найти более экологичный и энергоэффективный способ генерирования УФ-излучения.
Светодиоды, излучающие в верхнем УФ-диапазоне (390-420 нм), доступны с конца 1990-х годов и в основном используются в криминалистике и для проверки подлинности документов и банкнот. Большая часть рынка УФ-светодиодов относится к устройствам, используемым для отверждения материалов с помощью УФ-излучения, где обычно используется диапазон УФ-А с длиной волны 350-390 нм.
Более короткие длины волн (из диапазона UV-B и UV-C) используются, в частности, для дезинфекции продуктов питания, воздуха, воды и поверхностей. Ультрафиолетовые светодиодные лампы стали использоваться здесь совсем недавно — первое коммерческое устройство для дезинфекции воды на основе светодиодных ламп было представлено в 2012 году. Преимуществом светодиодных систем является не только их высокая энергоэффективность, но и малые размеры, что позволяет миниатюризировать устройства.
Что такое УФ-лампа?
Для того чтобы зеленые насаждения росли, процветали и цвели, необходим дополнительный источник света — ультрафиолетовая лампа для растений. Этот бытовой прибор также называют фитолампой или зеленым светильником. Она оказывает большое влияние на жизнь растений и довольно проста в использовании. Этот прибор подходит практически для всех типов и видов комнатных растений и дает им необходимое количество света для жизнедеятельности.
Фитолампа — это ультрафиолетовый осветительный прибор, предназначенный для использования в помещении с целью создания оптимальной системы освещения. Она может быть покупной или самодельной. Искусственное «солнце» запускает процессы фотосинтеза, и растение выделяет энергию и кислород, как если бы оно росло под настоящим солнцем. Не все виды растений нуждаются в дополнительном источнике ультрафиолетового света, а только те, которые требуют длительного светового дня. Как правило, это тропические растения. Стремление минимизировать затраты на электроэнергию привело к изобретению ультрафиолетовой лампы
Польза и действие ультрафиолета
Ультрафиолетовый свет имеет вид светового пучка с различными длинами волн (от 10 до 400 Нм). До 200 Нм — это дальнее ультрафиолетовое излучение, которое не используется в бытовых целях. Длины волн до 400 Нм делятся на:
- коротковолновый – от 200 до 290 Нм;
- средневолновый – от 290 до 350 Нм;
- дальневолновый – от 350 до 400 Нм.
Длинноволновое и средневолновое ультрафиолетовое излучение активно в природе. Растения не могут существовать без УФ-излучения, оно закаляет зелень, делает ее устойчивой к перепадам температур, питает и поддерживает растения. Правильно подобранный источник УФ-излучения может способствовать появлению новых побегов, прорастанию, плодоношению, развитию кроны и корневой системы, замедлению или ускорению цветения.
Освещение для домашнего сада
При выборе или установке УФ-ламп необходимо знать правила освещения растений, иначе осветительный прибор не только не будет способствовать росту, но и погубит мини-сад. Требования к световому потоку лампы для растений:
- он должен быть приближен к естественному источнику света максимально близко;
- необходимо ограничение по времени свечения, индивидуальное для каждого типа растений;
- излучение электромагнитного характера от прибора должно быть подходящим к условиям природной среды;
- нельзя превышать уровень необходимого излучения;
- достаточно минимального удовлетворения потребности в ультрафиолете.
Ультрафиолетовые лампы классифицируются и выбираются в зависимости от их воздействия. Они могут стимулировать или подавлять цветение, ускорять прорастание, всходы и плодоношение.
Причина 2 для использования УФ-А: он может повысить питательность ваших растений
Подобно тому, как небольшое количество ультрафиолетового света может быть полезно для человека, поскольку оно помогает нам вырабатывать витамин D, растения реагируют на небольшие дозы ультрафиолета выработкой антиоксидантных соединений, таких как флавоноиды и фенольные соединения (эти соединения, кстати, придают фруктам и овощам их яркие фиолетовые, красные и синие цвета). К счастью для нас, многие из этих соединений являются мощными антиоксидантами и очень полезны для здоровья. Флавоноиды тесно связаны с увеличением продолжительности жизни, снижением веса, более здоровым сердцем, снижением заболеваемости раком и профилактикой нейродегенеративных заболеваний. Другие фенольные соединения играют важную роль в профилактике и лечении рака.
Экспериментальное воздействие УФ-А на питательные соединения растений
Причина 3 для использования УФ-А: он может увеличить вкус ваших растений / УФ-А может повысить уровень терпена
Те же самые «солнцезащитные» соединения, о которых говорилось выше, являются также источником большей части аромата растений. Причина 4 для использования УФ-А: он может сделать ваши растения более устойчивыми к грибковым инфекциям.
УФ-А облучение может увеличить толщину «кожи» или эпидермиса растения, делая его более устойчивым к грибковым инфекциям. (Victório, Cristiane Pimentel, et al. «Effect of supplemental UV-A irradiation on the development, anatomy and metabolite production of Phyllanthus tenellus cultured in vitro». Фотохимия и фотобиология 87.3 (2011): 685-689).
Вы можете задаться вопросом: «Как УФ-А может увеличить рост растений, если растения не очень фотосинтетически активны?». Магия УФ-А заключается не в том, насколько он фотосинтетически активен (хотя он в значительной степени активен для большей части спектра УФ-А и хорошо поглощается хлорофиллом a и каротиноидами). Важнее то, что он делает с вашими растениями.
УФ-излучение информирует ваши растения об изменениях в характере роста, химическом составе и транспирации.
Свет для растений — это не просто энергия, это информация. Растения разработали невероятные способы «видеть», что происходит вокруг них, чтобы регулировать свой рост и оптимизировать потребление энергии. Первое, что «видят» растения, — это другие растения. Если другое растение находится выше или рядом с ними, они могут регулировать количество, размер и распределение листьев, химический состав листьев и место, где должен расти новый рост. Все это позволяет растению захватить максимальное количество света, несмотря на этого конкурента.
Дело не только в том, чтобы определить направление самого яркого света, но и в том, какие длины волн света присутствуют и где. Когда свет попадает в растение или покидает его, ультрафиолетовый, синий и красный свет в основном отфильтровываются, в то время как зеленый и инфракрасный свет проходят через лист. Таким образом, растение знает, что оно находится под прямым или интенсивным солнечным светом с высокой долей ультрафиолетового, синего и красного света. То же самое верно и в обратном направлении: Если ультрафиолетовый, синий и красный компоненты низкие, а зеленый и инфракрасный компоненты высокие, растение думает, что оно находится в тени. Наиболее распространенная реакция растения, которое считает, что оно находится в тени, — это значительное удлинение стеблей и их оттягивание назад. Если эта реакция происходит, а растению не мешают (например, в зоне выращивания с большим количеством зеленого и инфракрасного света), оно тратит энергию и снижает урожай.
Ультрафиолет А, наряду с синим цветом, активирует ряд фоторецепторов (молекул, которые обнаруживают свет и посылают сигналы в растение). В настоящее время идентифицированы критохром, фототропин, ZTL/FKF1/LKP2 и в меньшей степени фитохром. Эти фоторецепторы вызывают ряд изменений, включая увеличение выработки хлорофилла, формирование более крупных листьев, которые улавливают больше света, и открытие стоматитов в листьях, которые пропускают больше углекислого газа.
Экспериментальное влияние УФ-А на рост растений
Ультрафиолетовое излучение может заставить ваши растения светиться, и это свечение может повысить эффективность фотосинтеза. Как и под черным светом (который естественным образом излучает ультрафиолет), фенольные соединения в листьях флуоресцируют (хотя и незаметно для человеческого глаза). Этот сине-зеленый свет, который затем излучается, запускает фотосинтез в других частях листа. (Манта, Силаджа В., Грегори А. Джонсон и Томас А. Дэй. «Действие флуоресценции и спектральные данные, свидетельствующие о том, что УФ-индуцированная фиолетово-сине-зеленая флуоресценция усиливает фотосинтез листьев». Фотохимия и фотобиология 73.3 (2001): 24 9-256).
Защита от грибка
Каждый садовод знаком сборьбой с вредителямии болезнями растений. Даже при полной стерильности и использовании защитной одежды урожай может быть уничтожен грибками или бактериями. Как это может произойти? Патогенные микроорганизмы часто передаются просто воздушно-капельным путем. Для их размножения достаточно нескольких благоприятных условий. Эксперименты показали, что использование ультрафиолетового света повышает устойчивость к грибкам в 4 раза. Это становится возможным благодаря утолщению листовой пластины. Это препятствует прорастанию грибковых спор. Процесс закаливания занимает некоторое время, но зато рассада впоследствии не болеет.
Солнечный свет передает информацию растениям. Он позволяет им видеть и узнавать об окружающем мире. Например, они определяют, следует ли им расти, чтобы лучше улавливать лучи. В ходе экспериментов ученые смогли получить любопытные данные. Например, растения оценивают наличие «соседей». Если они выше или ниже, то саженец начинает регулировать свой рост и количество листьев. Это относится к размеру и расположению листовых пластинок. Главная цель любого растения — выжить и произвести потомство. Поэтому оно должно получать как можно больше солнечного света. По этой причине каждое растение должно быть посажено на определенном расстоянии. В противном случае побеги начнут душить друг друга. Глубина посадки не имеет значения. Стебли будут вытягиваться — и листья одних растений будут загораживать солнце другим. Растения различают не только яркость света, но и его длину волны. На основе этих процессов побег может определить, находится ли он на ярком свету или в тени. Если последнее, то он начинает активно вытягиваться. Ультрафиолетовый и синий спектр воздействует на фоторецепторы листа. Они определяют наличие света и активируют фотосинтез. Это запускает цепочку изменений.
- вырабатывается хлорофилл;
- листья увеличиваются в размере;
- открываются устьица на листовых пластинах для поглощения углекислого газа.
Выбор лампы
Итак, прежде всего, для выращивания растений в основном используются не ультрафиолетовые лампы, а УФ-лампы, но как выбрать правильную? УФ-лампы используются в ситуациях, упомянутых выше (для стресса и запуска процессов). Для ускорения роста растений источник света должен иметь длину волны около 440 нм (синий) и 660 нм (красный), которые находятся не в УФ-диапазоне, а в видимом диапазоне. Это связано с тем, что данное излучение используется для фотосинтеза, так называемое фотосинтетически активное излучение (PAR).
На следующем рисунке показан оптический диапазон и активность различных растительных процессов, которая увеличивается за счет того, что хлорофилл (самый распространенный пигмент) сильнее поглощает красный и синий цвета.
Поглощение различными типами растительных пигментов — хлорофиллом a, хлорофиллом b и каротиноидами — наиболее наглядно показано на рисунке ниже. Каротиноиды поглощают только часть зеленого спектра и передают его энергию для фотосинтеза.
Здесь видно, что зеленый диапазон видимого излучения почти не поглощается, т.е. не отражается, хлорофиллами. Именно по этой причине «трава зеленая, а небо голубое». С научной точки зрения, фотоны с короткой длиной волны имеют очень высокую энергию и могут повредить клетку (как коротковолновое ультрафиолетовое излучение) и отфильтровываются озоновым слоем. Энергия длинноволновых фотонов низкая. На верхней диаграмме показана скорость поглощения, а на нижней — активность фотосинтеза.
Итак, давайте кратко подытожим, какая длина волны за что отвечает в процессе роста растений:
- 640–660 нм – красные цвета, для репродуктивного развития и укрепления корневой системы взрослых растений;
- 595–610 нм – цвета близкие к оранжевому нужны для цветения и созревания плодов;
- 440–445 нм – сине-фиолетовые оттенки нужны для вегетативного развития;
- 380–400 нм – ближний УФ-диапазон, для регулировки скорости роста и образования белков;
- 280–315 нм – средний ультрафиолет для растений, повышающий морозостойкость.
Итак, для роста растений используются лампы с красным 660 нм и синим 440 нм в качестве основных пиков спектра.
Сочетание этих цветов дает фиолетовое или розовое свечение. Отсюда следующее недоразумение: их часто называют ультрафиолетовыми лампами для растений. Более того, пики на этих длинах волн не имеют четкой локализации, они, так сказать, плавные, как холмы, и охватывают вышеупомянутые прилегающие области.
На практике эти лампы сегодня выбираются либо из отдельных светодиодов с соответствующими длинами волн, либо из светодиодов со всем спектром.
Лампа для растений из дискретных монохромных светодиодов для растений на 440 и 660 нм
Примечание: В светодиодной лампе для растений с полным спектром все лампы имеют одинаковый цвет.
Рекомендации по использованию
Но не все цветы и другие растения нуждаются в дополнительном освещении. На рисунке ниже вы можете увидеть признаки недостатка и избытка света; подробнее об этом вы можете узнать в руководствах для цветоводов по отдельным видам растений.
Общая рекомендация по использованию УФ-ламп и ламп заключается в том, чтобы обеспечить достаточное количество светового дня для соответствующих видов растений. Также обратите внимание, что в фазе прорастания рекомендуется освещение с преобладанием синих оттенков, в то время как в фазе цветения и плодоношения должны преобладать красные волны. Другими словами, для каждого периода следует подбирать соответствующие лампы. Время работы УФ-ламп также должно быть основано на потребностях растения. Многие растения хорошо растут без УФ-облучения, но, например, укроп вырастает не таким ароматным, как при УФ-облучении.
Облучение растений УФ-лучами не всегда необходимо и используется для достижения конкретных результатов, описанных в первой части этой статьи.
Также обратите внимание, что при использовании светодиодных ламп выделяется не так много тепла, как, например, при использовании DNaT. Поэтому при использовании ДНаТ необходимо также следить за температурой листьев, чтобы они не перегревались. Продолжительность дополнительного освещения для цветов определяется экспериментально и индивидуально. Например, дополнительное освещение можно проводить в утренние и вечерние часы, если растения получают достаточно света днем.
Рекомендации для аквариума во многом идентичны рекомендациям для аквариума.
Рекомендации для аквариума во многом совпадают, но необходимо также учитывать предпочтения и реакции рыб и других обитателей аквариума.
Даже если в вашей широте или в конкретной комнате недостаточно света в течение дня, лампы для растений будут работать в течение всего дня.
↑
Есть ли вред для человека
Посетители нашего сайта часто спрашивают, не вредно ли использование ультрафиолетовых ламп для цветов и особенно ламп для растений. Именно это мы и хотим выяснить! Ультрафиолетовые лампы могут выделять озон. Это газ, который опасен при вдыхании, раздражает слизистые оболочки, повреждает сердечно-сосудистую систему и даже может привести к смерти. Ультрафиолетовый свет также опасен для зрения. Поэтому следует избегать пребывания в помещении с работающей ультрафиолетовой лампой и по возможности проветривать помещение.
Стерилизация помещения с помощью ультрафиолетовых ламп
Однако следует помнить, что большинство УФ-ламп являются люминесцентными и содержат пары ртути. Если такая лампа разбилась, необходимо собрать обломки, очистить их жидкостью и проветрить помещение. Разбитая лампа не представляет большой опасности.
Люминесцентные лампы не оказывают существенного воздействия, за исключением того, что свет может раздражать глаза. Не стоит обращать внимание на такую лампу. В остальном дальнейших рекомендаций нет.
