В наших компаниях работают инженеры по расчету освещенности в теплицах. Всегда в наличии светильники для установки в любой по конфигурации конструкции для выращивания любых культур. Светильники любой мощности.
Появление современных технологий светокультуры выращивания овощей и цветов требуют новых энергоэкономичных систем освещения, которые обеспечивают значительное увеличение облучения растений с помощью увеличения мощности облучения, использования дополнительной (нижней) досветки и разработки более совершенных источников света. Однозначно, что в условиях высоких тарифов на электроэнергию, в условиях высоких эксплуатационных расходов необходимо использовать светильники с электронным балластом, которые позволяют решить проблемы энергосбережения.
При использовании светильников с электронным балластом за счет значительного увеличения коэффициента мощности (cos φ = 0,98) дополнительная экономия электроэнергии по сравнению со светильниками с электромагнитными балластами (за счет их недостаточной компенсируемости) составляет 7-10%.
Необходимо отметить тот факт, что при напряжении в сети больше номинального напряжения, энергопотребление в светильниках с электромагнитным балластом за счет нелинейности дросселя резко возрастает, а при напряжении в сети меньше номинального при использовании светильников с электромагнитным балластом освещенность значительно уменьшается. Кроме того, светильники с электронным балластом имеют возможность управления световой мощностью на лампе. За счет управления световой мощностью в случаях отсутствия необходимости полного освещения в теплице, можно получить дополнительную экономию еще 15-20%. Управление световой мощностью через компьютер решают дополнительно очень интересные проблемы фитомониторинга растений, который позволяет в случае определения стрессовых состояний растений установить необходимый уровень освещенности. Это большая тема, которая будет раскрыта в дальнейшем в новых статьях, посвященных связи фитомониторинга с требуемым освещением.
Солнечная радиация — основной климатический фактор в каждой природно- климатической зоне, который определяет периоды выращивания и набор культур в культивационных сооружениях. Различают прямую, рассеянную и суммарную радиации. Радиация, поступающая на поверхность земли в виде пучка параллельных лучей, определяется как прямая. Часть солнечной радиации, которая поступает на земную поверхность в результате рассеивания прямой радиации взвешенными в воздухе твердыми частицами, молекулами газа воздуха, называется рассеянной. Общее поступление прямой и рассеянной радиации составляет суммарную радиацию. Солнечная радиация представляет собой электромагнитные излучения с волнами различной длины. Область солнечного спектра, на которую приходится практически вся лучистая энергия Солнца с длиной волны 280—3000 нм, называется коротковолновой, свыше 3000 нм — длинноволновой радиацией. Видимая часть спектра — это промежуток спектра с длиной волны 400—750 нм. Глаз человека воспринимает волны этой длины только как разные световые ощущения. Излучение с длиной волны более 750 нм составляет инфракрасную область спектра. Она подразделяется на ближнюю (750—2000 нм) и далекую (свыше 2000 нм). Тепловое, или длинноволновое, излучение приходится на область спектра с волнами длиной 5000—15 000 нм. Для нормального роста и развития растений имеет значение главным образом коротковолновое излучение (380—710 нм), поглощаемое пигментами пластид. Это физиологическая, или фотосинтетическая активная радиация (ФАР). Рассеянная радиация содержит 50—60 % ФАР, прямая — 35—40 процентов.
Свет является основным источником энергии для фотосинтеза. С увеличением интенсивности освещения улучшается качество продукции, увеличивается содержание в ней витаминов, снижается количество вредных для организма нитратов и нитритов, пропорционально возрастает интенсивность фотосинтеза. Повышение освещенности на 1 % дает 1 % прибавки урожая. Для большинства растений эта закономерность сохраняется в пределах интенсивности освещенности 0,132 — 0,264 кал/см2 в минуту (20—40 тыс. лк). При дальнейшем увеличении интенсивности света интенсивность фотосинтеза начинает снижаться, а затем останавливается на определенном уровне.
Обеспечение оптимальной освещенности очень важно для получения высококачественной продукции с минимальным содержанием нитратов. В зимний период при низкой освещенности накопление нитратов в тепличных овощах в 2—4 раза выше, чем летом. Очень высокая освещенность (свыше 60—70 тыс. лк) может задерживать рост растений, вызывать ожоги в результате повышения температуры листьев до губительных пределов.
Учитывая, что на территории Казахстана наблюдается в основном широтное распределений суммарной солнечной радиации: суммы убывают по мере продвижения с юга на север, а также данные о суммарной солнечной радиации, указаны в СНиП РК «Строительная климатология». При естественной освещенности рассаду огурца можно вырастить в пятой- седьмой световых зонах, рассаду томата — в седьмой зоне. В остальных районах необходимо искусственное досвечивание рассады.
Интенсивность света влияет на скорость фотосинтеза. При низкой интенсивности света преобладают процессы дыхания растений (энергия для жизнедеятельности черпается за счет распада ранее синтезированных веществ). При повышении интенсивности света линейно увеличивается фотосинтез. При дальнейшем росте интенсивности фотосинтез увеличивается медленнее, потом не увеличивается, наступает «фаза насыщения». Если продолжать увеличивать интенсивность света, фотосинтез начинает снижаться. При низкой интенсивности света растения получаются вытянутые. У корнеплодных (например, редиса) корнеплоды образуются плохо, растения формируют цветоносные стебли. У томатов и огурца цветы опадают, плоды невелики, вкусовые качества низкие. Интенсивный свет позволяет увеличить урожай, получать крупные плоды высокого качества, значительно снизить сроки вегетации. Интенсивный свет позволяет скоординировать фотосинтез, рост и развитие растений. В то же время для выращивания зелени сильный свет вреден, так как рост листовой поверхности замедляется, качества листьев снижается, они желтеют и становятся жесткими.
Согласно разработкам оптимальная норма облученности в теплице для выращивании рассады — 40 Вт/м2 ФАР с фотопериодом 14 часов, для выращивания на продукцию — 100 Вт/м2 с фотопериодом 16 часов. Средняя суточная интенсивность естественного света — 100 Вт/м2.
При выращивании тепличной продукции в зимнее время используют технологию досвечивания. Светокультура (электродосвечивание) позволяет получать плоды томата и огурца в зимние месяцы (ноябрь-февраль) и таким образом замкнуть круглогодичный цикл поступления свежих овощей из зимних теплиц. Норма световой радиации ФАР для выращивания томатов составляет 900-1100 Дж, в январе наблюдается наименьшая естественная радиация на севере Республики 300 Дж, на юге – 450-500 Дж.
Расчет мощности и количества освещаемых ламп производится из расчета минимального количества освещения для той или иной культуры. Поставщики оборудования предлагают минимальной нормой освещения для выращивания продукции считать 10 000 люкс на 1 кв. м., для выращивания рассады – 6000 люксов. Как правило, используется лампы мощностью 400, 600 Вт.
Отражатели используются для того, чтобы распределять поступающий свет по всему ценозу. Кроме того, получающееся в ходе отражения диффузное излучение гораздо эффективнее, чем направленный свет.
Интенсивность вертикального света резко падает после прохождения света через лист. Верхний лист получает 100% света, следующий за ним 20%, третий лист — только 4%. Обеднение спектрального состава света еще более существенно. При искусственном освещении целесообразно располагать источники излучения так, чтобы излучение падало на ценозу под определенными углами.
Внедрение светокультуры тесно связано с ценами на продукцию и ее себестоимость. Целесообразность выращивания светокультуры необходимо рассчитывать в каждом отдельном проекте. Несмотря на увеличение урожайности при применении досвечивания на 30-40% и получения урожая в зимние месяцы, когда цена реализации продукции на пиковом уровне, стоимость энергозатрат на освещение высокая.
