Многие поставщики светодиодного освещения утверждают, что их светильники полного спектра являются лучшим вариантом для выращивания растений, поскольку они имитируют естественный свет солнца. Обычно в ход идёт такой аргумент: «Растения растут под солнечным светом уже миллионы лет. Зачем нам менять то, что мать-природа считает лучшим?»
Ответственно заявляем: не существует такого понятия, как светодиодный светильник полного спектра.
Прежде чем мы получим поток возмущений в комментах, давайте выясним, что означает полный спектр.
Что такое светодиодный светильник полного спектра?
Полный спектр или фулл-спектр — это маркетинговый термин, который подразумевает, что спектр светильника похож на солнечный свет.
История появления термина
Первоначально этот термин применялся к единственному реальному источнику полноспектрального света — солнцу.
Со временем термин начал приобретать другие характеристики солнечного света. Индустрия коммерческого освещения начала использовать название «полноспектральный» для продажи светильников с индексом цветопередачи CRI более 90. Люди более точно воспринимают цвета под источниками света с высоким CRI, подобно тому, как мы видим цвета в нашем естественном мире при дневном свете. Это полезная характеристика для таких помещений, как офисы, магазины, витрины с продуктами, публичные пространства и т.д.
Одной из причин, по которой светотехники смогли добиться высокого CRI, было создание более плавной и непрерывной кривой спектрального распределения (SDC), напоминающей дневной свет.
С появлением освещения для растений (фитосветильников) компании снова начали заимствовать этот термин. На этот раз они утверждали, что светодиоды полного спектра способны воспроизвести эффект солнечного света для растений.
Однако с растениями не всё так просто.
Если вы что-то назвали Солнцем, это ещё не значит, что это Солнце. Подобная риторика имеет смысл для дизайнеров освещения, заинтересованных в продаже ламп, предназначенных на восприятие человеком, но растениям необходим свет для питания, роста и жизни. В этом месте мы приходим к ряду проблем, которые предлагаем рассмотреть.
Светильники полного спектра не обязательно оптимизированы для растений
Основная проблема многих светильников заключается в том, что они предназначены для создания видимости дневного света, но не приспособлены для интенсивного роста растений.
Не все длины волн света оптимальны для фотосинтеза. Растения используют электромагнитное излучение в диапазоне от 400 до 700 нанометров, известное как фотосинтетически активная радиация или ФАР (PAR). Таким образом, растениям всё равно, насколько ярким кажется вам ваш светильник.
Советуем запомнить такую мантру: PAR — для растений, а люмены — для людей.
Тем не менее, большинство компаний, производящих осветительные приборы полного спектра, делают светильники с учётом визуальной привлекательности.
Когда вы слышите, что диоды в вашем светильнике полного спектра имеют температуру от 3000k до 4500k или 5000k+, это лишь означает насколько «холодным» или «тёплым» является ваш свет по внешнему виду.
На рисунке выше мы видим стандартную кривую светодиода с полным спектром 2800k. Этот светодиод был оптимизирован для создания тёплой визуальной привлекательности путём аккумулирования большей части энергии в оранжево-красном диапазоне волн. Этот спектр оптимизирован для визуального восприятия между 380 и 740 нанометрами. Акцент сделан на свет около 550–600 нанометров, поскольку именно в этом диапазоне наши глаза наиболее чувствительны.
Цель сити-фермеров — улучшить наиболее важные для роста растений характеристики освещения. Это означает не только получение достаточного количества света в диапазоне PAR, но и правильное сочетание спектров света, что подводит нас ко второй проблеме.
Фитосветильники полного спектра не включают в себя полный солнечный спектр
Смысл многих светодиодных ламп полного спектра, представленных на рынке, заключается в том, что, создавая спектральное распределение, похожее на солнечный свет, ваши растения будут хорошо расти. Достойная теория, за исключением того, что лампы полного спектра не похожи на солнечный свет.
Ниже мы видим, что солнечное излучение включает в себя гораздо больше, чем видимый или PAR-диапазон волн.
На рисунке выше показан спектр солнечного излучения на уровне моря и за пределами атмосферы.
Вы можете видеть, что солнечный свет также содержит ультрафиолетовый (УФ) и инфракрасный свет (а также рентгеновские лучи, радиоволны и другие).
Хотя PAR является наиболее важным светом для фотосинтеза, растения всё же реагируют на излучение за пределами спектра PAR. Например, ультрафиолетовый свет вызывает образование защитных соединений в растениях, подобно тому, как люди загорают в присутствии ультрафиолета.
Растения также используют тип света, называемый «дальним красным светом» диапазон (700–800 нм), чтобы вызвать реакцию избегания тени, что заставляет их вытягиваться и может вызвать раннее цветение.
Создание источника света, вызывающего у растений такую же реакцию, как солнце, было бы слишком дорогостоящим при современном развитии технологий.
Светильники полного спектра не обладают динамическим спектром, как солнце
Кроме того, что создание светодиодного светильника полного спектра будет слишком дорогостоящим, если бы такая вещь существовала, её характеристики всё равно не будут точно отражать то, что происходит в природе.
Солнечный спектр находится в постоянной динамике из-за изменений погоды или положения Солнца в небе относительно Земли. На графике выше вы можете видеть, как меняется спектр солнечного света в течение дня или при различных погодных условиях.
Из-за этого явления лучше всего думать о взаимодействии между солнечным светом и растениями как о постоянно меняющемся процессе.
Если вы повесите свои «полноспектральные» светильники в теплице в качестве досвета и если вы возьмёте те же самые светильники и повесите их в помещении, реакция растений будет разной.
Фотоморфогенные реакции растений регулируются совместно, что означает, что определённые проявления растения могут включаться или выключаться в зависимости от количества света в одном диапазоне волн по отношению к другому.
Как происходит поглощение солнечного света растениями
Фотосинтез зависит от поглощения света фоторецепторами и пигментами в листьях растений. Наиболее известным из этих пигментов являются хлорофиллы a и b, но существует множество вспомогательных пигментов, которые также участвуют в фотосинтезе.
Относительное поглощение света хлорофилловыми пигментами, как показано на графике, является одной из причин, почему красный свет стал популярным среди светодиодных светильников. Не весь свет PAR в равной степени способствует фотосинтезу, хотя теперь мы понимаем, что другие полосы света, такие как зелёный, играют важную роль в этом процессе.
Поскольку фоторецепторы растений также имеют свои собственные диапазоны поглощения света, они совместно регулируют процессы, которые создают форму и структуру растений в зависимости от «спектрального коктейля», который они получают.
Например, более высокое соотношение синего света может вызывать интенсивный рост корней, более благоприятную биохимию растений и более прочную структуру. Но эти эффекты могут быть не столь выраженными, если вводить больше красного света.
Почему растениям не нужен полный спектр для успешного развития
Ультрафиолетовый или инфракрасный свет не являются необходимыми для жизни растений. Кроме того, в контролируемой среде растениям создаются идеальные условия для роста, и им не требуется конкурировать с другими видами, чтобы выжить.
Для фотосинтеза растениям требуется свет в диапазоне от 400 до 700 нанометров. Поэтому вам нужно выбрать светильник для выращивания, который обеспечит желаемые результаты, более высокую урожайность и лучшее качество ваших растений.
Какой спектр света лучше всего подходит для выращивания растений?
Сейчас вы, наверное, задаётесь вопросом: «Если я не могу имитировать солнечный свет, то какой световой спектр я должен использовать?» Ответ одновременно прост и довольно сложен.
Растениям для фотосинтеза требуется только свет PAR. Поэтому, если ваш светильник оптимизирован в спектре PAR, вы получите максимальную отдачу, когда речь идёт о минимизации затрат на электроэнергию при максимальном здоровье растений.
Помимо PAR, важно выбрать спектр света, который:
- наилучшим образом подходит для среды, в которой вы выращиваете растения (в теплице или в помещении);
- соответствует фазе роста вашего растения (размножение, вегетативный период, цветение или плодоношение);
- влияет на морфологию тех культур, которые вы выращиваете.
Светильники полного спектра в сравнении с другими светильниками
Повторим, что не существует реальных стандартов для светодиодных ламп полного спектра. Полный спектр — это просто термин, используемый для того, чтобы продать вам светильник.
Хотя вы не можете имитировать солнечный свет, вы можете использовать спектр света в своих интересах.
Узкоспектральные светодиодные лампы для выращивания
Узкоспектральные светодиодные лампы для выращивания используют более высокое соотношение узкополосных светодиодов. Эти лампы чаще всего имеют розовый или фиолетовый оттенок, поскольку они оптимизированы для синего и красного диапазонов волн PAR.
Это узкополосный спектр, который направляет большую часть энергии в синий и красный диапазоны волн, с небольшим количеством зелёного света для вторичных метаболических процессов при использовании в закрытых помещениях.
Эти типы «марганцовочных» светильников были особенно популярны несколько лет назад. Хотя это не означает, что они устарели. Такие светильники лучше всего подходят для дополнительного досвета растений.
В тепличных условиях почти всегда желателен узкий спектр. Солнце уже заполняет полный спектр, поэтому при недостаточном уровне освещённости (осень, зима) имеет смысл вкладывать большую часть энергии в длины волн, наиболее оптимальные для фотосинтеза.
Кроме того, благодаря большей эффективности красных диодов по сравнению с другими вы получите больше выгоды, если речь идёт об энергоэффективности.
Светильники широкого спектра
Светодиодные лампы широкого спектра имеют другое соотношение в распределении длин волн. По внешнему виду это белый свет, хотя на самом деле белый оттенок представляет собой смесь синего, красного и зелёного волновых диапазонов.
Эти лампы также не претендуют на имитацию солнца, но они эффективно заменяют его, обеспечивая высокую урожайность и превосходное качество в любых условиях.
Спектр BL (применяется в светильниках компании Just Grow) — это обогащённый широкополосный спектр, оптимизированный для фотосинтеза в любых условиях. Этот обогащённый широкий спектр разработан, чтобы взять самые важные части ДНаТ, металлогалогенных и узкополосных светодиодных ламп и создать спектральную смесь, которая универсальна для любого применения при выращивании растений.
Данный спектр обогащён красным и синим пиками для стимулирования интенсивного фотосинтеза и структуры растений, в то же время в нём присутствует зелёный диапазон волн, чтобы быть универсальным для любого типа культур или условий выращивания. Кроме того, белый свет позволяет без искажений оценивать состояние растений.
Для того чтобы максимально раскрыть потенциал растений и стимулировать развитие вторичных метаболитов в спектр может быть добавлен ультрафиолет. Для дополнительной манипуляции фитохромами и увеличения скорости фотосинтеза благодаря эффекту Эмерсона в спектр добавляют дальний красный свет.
Светильники широкого спектра — наилучшее решение для продвинутого ситифермера. При достаточной мощности они подходят для полноценного выращивания абсолютного большинства растений.
Управляемый спектр
Современные светодиодные светильники состоят из нескольких групп светодиодов. Управление разными каналами даёт возможность имитировать динамические свойства солнечного света. Это может быть реализовано в виде переключателя «вегетация/цветение», в виде усилителя цветения, как в светильниках X1 PRO, или в прямом управлении разными каналами светильника.
В теории возможности управления спектром безграничны. Сегодня подобные светильники начинают применять в коммерческой сфере, но по большей части являются объектом для научных исследований. Мы полагаем, что будущее — за сотрудничеством между инженерами и агротехниками, когда для каждого растения на разных этапах жизни будет применяться оптимальный спектр.
