Noi sisteme de iluminat

Suntem în pragul unei revoluții tehnologice în felul în care asigurăm culturile noastre de interior cu lumina de care au nevoie. Furnizorii promite căi mai eficiente de utilizare a energiei electrice, iar noile becuri colorate și luminile cu LED-uri duc piața la furtună. Întrebarea este dacă aceste promisiuni sunt realiste și dacă cultivatorii au abilitățile de a beneficia de ele.

Plante și lumină, cum funcționează

Lumina este o formă de radiație și, ca atare, poate fi împărțită în diferite categorii de lungimi de undă: lumină vizibilă, radiație invizibilă, aproape infraroșu și infraroșu.

Pentru plante, lumina este esențială în sensul cel mai larg al cuvântului. Fără ea, niciunul dintre procesele sale vitale nu ar fi posibil:

• Planta foloseste lumina, apa si CO2 pentru a face carbohidrati si oxigen (fotosinteza)
• Culoarea (lungimea de undă) și cantitatea de lumină determină forma unei plante (foto-tropism)
• O plantă "știe", pe baza lungimii zilei, când să producă hormoni și flori de înflorire (foto-periodicitate)

Ce este fotosinteza?

Când lumina atinge frunzele unei plante, aceasta este absorbită de celulele care conțin clorofilă. Cele două forme cele mai importante de clorofilă, clorofila a și b, sunt cele mai sensibile la lumina albastră și roșie (vezi figura 1).

figura 1: Cele două forme cele mai importante de clorofil sunt cele mai sensibile la lumina albastră și roșie. Clorofila este critică în fotosinteza, care permite plantelor să obțină energie din lumină.

Teoretic, aceste două culori ale luminii ar fi suficiente pentru a permite plantei fotosinteza, dar în realitate fiecare lungime de undă din spectru are o funcție proprie în plantă. De obicei, lumina verde și uneori galbenă sunt parțial reflectate în spate, motiv pentru care cele mai multe plante apar verzi pentru ochiul uman.

Fototropism

Modul în care crește planta nu este determinată numai de genele sale, ci depinde și de lungimile de undă de lumină la care este expusă, inclusiv de lumina vizibilă și invizibilă.

UV-o lumină (315-380 nanometri) și lumină UV-b (280-315 nm) au un efect pozitiv asupra creșterii noilor ramuri și au în continuare un efect similar asupra plantelor ca lumina albastră, deși există unele diferențe. Prea mult UV-c (<280>

Lumina roșie (700-800 nm) pătrunde mai adânc în cultură decât alte lungimi de undă, rezultând o plantă sau părți ale unei plante să crească și să se întindă spre sursa de lumină.

Foto-periodicitate

Multe plante cu flori utilizează o proteină fotoreceptoare pentru a simți schimbările sezoniere în timpul nopții sau în perioada de fotografie, pe care le iau ca semnale pentru a fi înflorite. Aceste plante sunt clasificate ca plante de lungă durată sau plante de dimensiuni reduse, deși mecanismul actual de reglementare este guvernat de ore de întuneric, nu de lungimea zilei.

O plantă de o zi lungă necesită mai puțin de un anumit număr de ore de întuneric în fiecare perioadă de 24 de ore pentru a induce înflorirea - aceste plante, de obicei, flori în primăvara târzie sau vara devreme. Plantele de zi scurte se înfloresc când perioada de noapte este mai lungă decât o lungime critică. Acestea necesită o perioadă consolidată de întuneric pentru a începe dezvoltarea florilor, dar lungimea specifică a perioadei întunecate cerute diferă între specii și chiar soiurile unei specii. Plante neutre de zi, indiferent de lungimea nopții.

Noi evoluții ușoare

Acum, că avem o mai bună înțelegere a lumii și a modului în care aceasta influențează creșterea și înflorirea plantelor, putem privi unele dintre noile tehnologii de iluminare care au apărut în ultimii ani.

Figura 2: Lămpi de sodiu de înaltă presiune într-o seră

Cel mai frecvent tip de iluminat fotosintetic din horticultură este lămpile de descărcare de înaltă intensitate (HID). Acestea conțin un amestec de gaze și metale închise într-un tub de sticlă. Deoarece electricitatea trece între electrozii de la capetele tubului, amestecul gaz-metal se încălzește și emite lumină. Lămpile HID pot fi fie sodiu de înaltă presiune (lumină galbenă) sau halogenură metalică (lumină albă). Uneori, o combinație a ambelor tipuri de becuri este instalată pentru a oferi un spectru mai uniform, în timp ce reflectorii sunt utilizați pentru a direcționa lumina spre plante (vezi figura 2).

Mai bine bulbi

Figura 3: Fluorescența crește ușor

Până de curând, luminile fluorescente cresc (figura 3) au avut o putere scăzută și au fost prea mari și voluminoase pentru a fi de mare folos ca o lumină de creștere pentru ceva mai mult decât începerea răsadurilor.

Acest lucru sa schimbat odată cu apariția unor noi lămpi fluorescente compacte sau CFL și T5 fluorescente cu spectru complet. Aceste becuri îmbunătățite cresc în popularitate atât pentru propagare, cât și pentru creșterea plantelor, deoarece sunt eficiente din punct de vedere energetic și extrem de eficiente, mai ales atunci când sunt utilizate în numere.

Deși nu sunt la fel de eficiente ca lămpile HID, fluorescenții au proprietăți mai bune de randare a culorii și produc mult mai puțin căldură în comparație cu lămpile HID. Acest lucru le permite să fie plasate mai aproape de plante crescând foarte mult eficiența lor.

LED-ul și efectul asupra creșterii

Aplicarea diodelor emițătoare de lumină (LED-uri, a se vedea figura 4) ca sursă potențială de iluminare asimilabilă în sistemele de producție a plantelor potențial deschide o serie de noi posibilități. LED-urile produc lumină într-o gamă foarte lungă de undă de undă și nu emite radiații de căldură în mod direct.

Căldura produsă de LED-uri datorită eficienței lor reduse de conversie a energiei poate fi extrasă prin răcire convectivă. Ca urmare, LED-urile pot fi aplicate în locuri relativ întunecate aproape de cultură, pentru a crește fotosinteza frunzelor în locuri unde lumina de asimilare nu penetrează în mod normal. În teorie, acest tip de iluminare inter-culturi ar putea crește semnificativ fotosinteza culturilor.

Figura 4: O lumină LED

În prezent, cele mai multe LED-uri disponibile în comerț emit lumină roșie și albastră. Chiar dacă acestea sunt lungimile de undă pe care le folosesc plantele pentru fotosinteza lor, acestea sunt folosite numai în combinație cu alte forme de iluminare, cum ar fi iluminarea suplimentară sau iluminarea directă. Deși noile sisteme cu LED-uri acoperă un spectru mult mai larg, acestea se află în cea mai mare parte în stadiul experimental.

Lămpi cu plasmă

Lămpile cu plasmă produc un spectru de lumină similar cu cel al soarelui și, prin urmare, uneori sunt denumite lumina soarelui artificial. Lămpile cu plasmă utilizează o cantitate mică de sulf care este excitată de un magnetron, provocând apariția de plasmă care emite lumină.

În condiții de laborator, în comparație cu plantele cultivate sub tuburi fluorescente și lămpi de sodiu de înaltă presiune, plantele cultivate sub lumina artificială a soarelui sunt caracterizate de pețioli mai lungi, o viteză mai mare de desfacere a frunzei și o investiție mai mică în masa frunzelor față de suprafața frunzelor. Aceasta înseamnă că plantele cresc și acumulează mai multă substanță uscată, chiar dacă fotosinteza pe suprafața frunzei nu este mai mare.

Diferențele mari în răspunsul plantelor la spectrul de lumină artificială a soarelui în comparație cu sursele de lumină cultivată protejate utilizate pe scară largă subliniază importanța unui spectru mai natural, dacă scopul este de a produce plante reprezentative pentru condițiile de teren.

Concluzie

O plantă are nevoie de lungimi de undă specifice de lumină în funcție de stadiul de creștere în care se află planta. LED-urile, becurile cu plasmă și becurile special colorate necesită o dezvoltare ulterioară înainte ca acestea să poată fi făcute în produse pentru cultivatori. LED-urile sunt deja disponibile pentru utilizarea ca iluminare suplimentară sau iluminare direcționată, însă cultivatorul trebuie să decidă ce plante are nevoie în acel moment.