Спектр излучения и биомасса салата
Очевидным фактом является влияние спектра излучения световых приборов на количественные и качественные характеристики хозяйственно-полезного урожая в овощеводстве закрытого грунта. Наименьшая стоимость светотехнического оборудования для искусственного освещения теплиц достигается на основе «белых» светодиодов. Однако коэффициент полезного действия (КПД) белых светодиодов в значительной степени зависит от распределения энергии в спектре излучения. Если мощность излучения концентрируется преимущественно в правой области спектра фотосинтетической активной радиации (ФАР), речь идёт о светодиодах с коррелированной цветовой температурой (КЦТ) 2000К, то КПД светодиодов оказывается на 15 — 20% ниже, чем у светодиодов с КЦТ 5000К, у которых энергия излучения в значительной степени сосредоточена в левой области спектра ФАР.
Таким образом, светодиодные светильники с фотобиологически более активным излучением в области ФАР, как правило имеют более низкий КПД (преобразование энергии электрического тока в энергию излучения сопровождается большими потерями). Возникает вопрос: в каких пределах целесообразно перераспределение энергии по спектру излучения слева направо для снижения энергоёмкости хозяйственно-полезного урожая? Исследования показывают, что целесообразно разрабатывать светильники для светокультуры с промежуточным спектром излучения в этом диапазоне, оптимизированным для конкретной светокультуры.
Ниже приведены в качестве примера результаты выращивания салата сорта Амфицион в условиях искусственного освещения облучательными приборами на основе светодиодов без участия солнечного света на гидропонике методом подтопления.
Условия проведения экспериментальных работ
- Светокультура: салат сорта Амфицион
- Плотность посева: 300 см2/ед. (от посева до уборки без пересадки)
- Вегетативный период: 34 дня
- Параметры рабочего раствора: pH = 5,5; EC = 1,5…2,0
- Температура воздуха: 22 — 240С (днём) / 18 ± 200С (ночью)
- Влажность воздуха: 60 — 80%
- Концентрация углекислого газа: 400 ± 50 ppm
Светотехнические параметры
| Параметр | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Удельная мощность потребления, Вт/м² | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Энергетическая облучённость, Вт/м² | 40 | 38 | 32 | 37 | 33 | 36 | 36 |
| Фотонная облучённость, мкмоль/м² | 182 | 209 | 149 | 172 | 146 | 159 | 150 |
| Излучаемая мощность, % | |||||||
| 400 - 500 нм | 25 | 15 | 7 | 15 | 9 | 21 | 18 |
| 500 - 600 нм | 46 | 46 | 31 | 39 | 26 | 32 | 20 |
| 600 - 700 нм | 26 | 36 | 53 | 41 | 54 | 39 | 47 |
| 700 - 800 нм | 2 | 3 | 9 | 5 | 11 | 8 | 15 |
| Продолжительность фотопериода, ч | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| Дневная доза облучения (DLI), МДж/м² | 1,74 | 1,65 | 1,39 | 1,60 | 1,41 | 1,56 | 1,54 |
Опытные данные по выращиванию салата Амфицион
Анализ полученных данных показывает, что спектр излучения светодиодных светильников оказывает существенное влияние на рост биомассы салата. При переносе энергии по спектральному диапазону ФАР слева направо (от «синей» области к «красной») продуктивность салата возрастает, а энергоёмкость хозяйственно-полезного урожая снижается. Но оптиальным является некоторое соотношение энергии в «синей» и «красной» областях. Оптимизация в направлении снижения энергоёмкости хозяйственно-полезного урожая возможна при сочетании фотобиологической активности спектра излучения светильников и их энергоэффективности (КПД).
Для снижения знергоёмкости хозяйственно-полезного урожая рекомендуется управлять индексом листовой поверхности (ИЛП), что достигается в технологии выращивания пеовоначальной плотностью посадки растений и снижением плотности растений в течение вегетационного периода, увеличивая удельную площадь на 1 растение по мере развития фитоценоза. При первоначальной плотности посева 300 см2/ед. фитоценоз развивается постепенно до полного заполнения участка выращивания. Световой поток, падающий на посевы, взаимодействует с растениями в течение вегетационного периода от 0 до почти 100% (КПД фотоприёмника). Средняя величина может составить примерно 50%. Если бы степень взаимодействия светового потока и фитоценоза составляла до 90% в течение всего вегетационного периода, то при использовании светильников с фотобиологически активными спектрами можно стремиться снизить затраты ФАР на 1 кг сырой биомассы салата до 20 — 25 МДж/кг, а целевой показатель энергоёмкости хозяйственно-полезного урожая можно рассматривать на уровне 15 кВт*ч/кг.
Последующее выращивание показало, что при использовании рассадного отделения с плотностью посадки 50 см2/ед. в течение 10 — 14 дней и затем с плотностью посадки 300 см2/ед. в течение 20 — 25 дней позволило сократить расход электроэнергии до 30%, выйдя на показатель 20 кВт*ч/кг сырой фитомассы салата Амфицион.
Другие статьи
