Блог о жизни в деревне · 2 февраля 2016 года

Выращивать дома растения несложно.  Овощи, в целом, более требовательны к условиям, чем обычные комнатные цветы (просто потому, что важен результат, а не процесс).  Им нужен правильный полив, подкормка, температурный режим, влажность, длительность светового дня и, собственно, свет.  Почти за всеми этими параметрами понятно как уследить, кроме света.  Я часто сталкивался с полным непониманием проблемы (на уровне «вроде нужно больше ламп, наверное красных, или синих»), поэтому излагаю для чайников то, что мне удалось понять, изучив чужой опыт, теорию и применив это на практике.

Да, для нетерпеливых: люминесцентные лампы пригодны для освещения овощей.  Они потребляют столько же электричества, стоят значительно дешевле и они несоизмеримо доступнее красно-синих светодиодных лент.  Но лампы надо правильно выбирать.


leaf.jpg

(Фото: лист растения.  Листья содержат хлорофилл — пигмент, который участвует в фотосинтезе.  Картинка из интернета.)

Нужна освещённость 6 тысяч люкс или выше.

Красная часть спектра отвечает за рост корней, цветение и созревание плодов, синяя отвечает за вегетативный рост.  Остальные части тоже нужны, но в гораздо меньших дозах и за что они отвечают — не так очевидно.

Теория.  С помощью фотосинтеза растения превращают воду и углекислый газ в сахар.  Нет света — нет питания для растений, как их ни поливай и удобряй.  В доме — особенно зимой — света недостаточно, хотя бы потому, что световой день составляет не 12-16 часов, а иногда меньше 8.  Растения от этого вытягиваются, хиреют, дохнут.  Выживают только те, у которых припасен сахар в семенах или луковицах, например — лук.  Но даже он при истощении запаса дохнет.

У освещения есть несколько параметров: продолжительность (тут поможет розетка с таймером, есть в большинстве хозяйственных магазинов), интенсивность (зависит от количества и мощности ламп, измеряется в люксах на принимающей и в люменах на испускающей стороне), и длины испускаемых волн, то есть спектр (считается, что свет — это электромагнитное излучение).

Интенсивность света в солнечный летний день составляет около 100,000 люкс, но растениям для жизни достаточно 6-10 тысяч.  Это уровень освещённости, который надо получить.  На светильниках пишут интенсивность светового потока, которую светильник может испустить, и она указана в люменах.  Люмен — это люкс на квадратный метр.  Если лампа испускает 1,000 люмен, и освещает при этом площадь в 1 м² — получится освещённость в 1,000 люкс.  Чем выше поднят светильник — тем по большей площади рассеивается свет, тем выше потери.  Считается, что при подъёме на 30 см интенсивность падает на 30%.  Таким образом, чтобы получить освещённость в 6,000 люкс на одном квадратном метре, нужно светильников на 7,800 люмен.  И не стоит забывать про световой день: он зимой краток, поэтому закладывать в целях экономии какие-то приходящие через окно люмены не стоит — зря выбросите деньги, света всё равно не хватит.

Со спектром испускаемого света сложнее всего: его не проконтролировать на глаз, если вы не овощ, а для растений спектр очень важен.  (Говорят, можно собрать спектроскоп на коленке.) В целом, растения усваивают синюю и красную часть спектра, в идеале — 440 и 660 нм; сами они зелёные — то есть зелёный свет они отражают.  Считается, что красный свет нужен для развития корней, цветения и созревания плодов, а синий — для вегетативного роста.  Если лампа слабо излучает синий или излучает не совсем тот синий свет — мощность придётся увеличить (что-то ведь она излучает, но мало).  При невозможности достать подходящие светильники можно идти этим путём.

Теплица, освещённая натриевыми лампами.  Картинка из интернета.

Для подсвечивания растений есть три основных решения.  Одно из самых эффективных — газоразрядные натриевые лампы.  Они очень яркие, светоотдача достигает 200 люмен/Ватт — это важно, когда нужно экономить электричество, например, при подсветке в промышленных масштабах.  Они испускают правильный свет.  Минус их в том, что эти лампы сложно найти в провинции, и они считаются пожароопасными (хотя опытные читатели этой заметки эту информацию опровергают).  Опыта работы с этими лампами у меня нет.


strip-led.jpg

Самый модный способ освещения — красно-синие светодиоды.  Главный рекламируемый плюс светодиодов в том, что они излучают в очень узкой части спектра.  Можно взять светодиоды на 440 и 660 нм, набрать их нужное количество (посчитать люмены) и спокойно и уверенно выращивать любые растения.

Один из минусов светодиодов — низкая доступность.  В провинции обычный светодиод ещё можно наковырять в выключателе освещения, а мощные красно-синие диоды придётся заказывать почтой, вероятно в Китае.  Ещё один минус — неестественный для человека свет.  Людям привычен белый свет, красно-синий их обычно раздражает.  Если растения находятся на видном месте, их много и свет яркий, то долго находиться в таком помещении будет тяжело.  Придётся устраивать какое-то ограждение, а это дополнительно удорожает конструкцию.  В тоже время белый свет, если его в помещении много — это только хорошо.

Но главный минус светодиодов — их высокая цена.  Ниже будет сводная таблица, но в целом освещение на светодиодах выходит в 3-5 раз дороже, чем на описанных ниже люминесцентных лампах, при аналогичном энергопотреблении.  Светодиоды можно купить поштучно (понадобится умение паять), в виде одноцветных лент или в виде готовых красно-синих лент (умение паять всё равно пригодится).  Понадобится также блок питания («драйвер» на жаргоне ботаников).  Если всё это сложить и поделить, получается примерно 2,85 люмен на рубль.  То есть чтобы на 1 м² домашнего дендрария вылить 13,000 люмен придётся выложить 4560 рублей.  Я ещё не учёл стоимость металлической подложки, выполняющей роль радиатора — для этого можно использовать подручные средства, например, кусок ненужной микроволновой печи.

Бывают готовые светильники, с цоколем E27, как на фотографии выше.  Их цена ещё выше, в два с лишним раза выше самодельных ленточных светильников (1,14 люмен на рубль).  Также при выборе диодов и лент стоит проверять их характеристики на сайте производителя самих диодов («чипов» на китайском жаргоне) и ориентироваться на самые низкие показатели: продавцы склонны завышать световой поток в полтора раза.

Соотношение красных и синих светодиодов зависит от желаемых результатов.  Наиболее фанатичные овощеводы регулируют это соотношение в зависимости от фазы растения.  Но обычно используют 4 красных на 1 синий.  Кстати, потребляемая мощность и излучаемый световой поток у казалось бы одинаковых светодиодов разного цвета отличаются, это следует учитывать при покупке.


strip-lum.jpg

Люминесцентные лампы — самые эффективные.  Они бывают длинные трубчатые («линейные») и компактные («энергосберегающие»).  Они дешёвые, яркие и есть везде.  Далеко не все лампы подходят растениям, но даже в нашем райцентре есть из чего выбрать.

У люминесцентных ламп есть такой параметр, как индекс цветопередачи, её достоверности.  Это Ra-индекс, со значением от 0 до 100 (растениям нужно 80 или больше).  На большинстве люминесцентных ламп указан либо Ra-индекс и температура цвета, либо трёхзначный CRI индекс (например, Osram выносит его прямо в название лампы: «L 36W/840»).  Расшифровывается индекс так: первая цифра — это Ra-индекс поделенный на 10 (8 из примера = 80...90), остальные две — температура цвета: 827 = 2700K (жёлтый), 840 = 4000K (холодный белый), 865 = 6500K (дневной).  По спектрограмме с сайта производителя видно, что в синем спектре лампа светит на 50% мощности, а в красном — на 90%.  То есть такие лампы больше подходят для цветения и плодоношения, чем для вегетативного роста.  Лампы с индексом 865 и 880 в этом отношении лучше, соответственно, но в нашей провинции таких не найти.

Спектрограмма Osram L 36W/840

Ещё бывают совсем специальные, растительные лампы (например, популярны лампы Osram Fluora), которые дают вдвое меньше света (1400/3100 люмен, 2.21×) и стоят в пять раз дороже (110/580 рублей, 5.27×).  Действительно ли они в двенадцать раз эффективнее — я пока не знаю, но цифры не сходятся.  Судя по спектрограмме, лампы Fluora действительно лучше подходят для цветущих и плодоносящих растений.  Они выдают 100% красного (против 50% обычной лампы с индексом 840).  То есть, если взять две обычные лампы, это даст тот же результат, но в шесть раз дешевле.

Спектрограмма Osram L 36W/77 Fluora

Плюс линейных ламп в их дешевизне и в отдельном «балласте» (дроссель со стартером): дохнут чаще всего сами лампы, а они стоят в нашей провинции 110 рублей в розницу; у компактных чаще дохнет балласт, но менять приходится всё изделие.  Плюс компактных ламп — в простоте использования и установки.  Как это ни удивительно, стоимость в пересчёте на люмены выходит практически одинаковой.

Минус этих ламп в том, что они светят во все стороны, в отличие от светодиодов, у которых направленность составляет обычно 120°.  Если растений немного — можно добавить ещё пару ламп.  Чаще эту проблему решают изготовлением специального закрытого ящика, «grow box» на жаргоне ботаников.  Стены этого ящика покрывают фольгой (35 р/м² в нашем райцентре), эффективность использования света резко повышается.  Причём используют такие ящики даже при освещении светодиодами.  Кроме лучшего улавливания света ящик позволяет лучше контролировать микроклимат (влажность и температуру).

Итоговая сравнительная таблица параметров разных типов освещения:

СветильникЦенаВтлмруб/Втлм/рублм/Втруб/м² (7,800 лм)отношение
LED лампы по 5W с патроном1833.618050.830.9850.007,9597.92
LED лента 4R1B 5м с драйвером2,10072.06,00029.162.8583.332,7372.73
LED поштучно с учётом драйвера673.07022.331.8322.664,2624.25
Osram Lumilux L 36W/840 T8 c балластом40036.03,10011.117.7586.111,0061.00
Osram Lumilux L 36W/880 T8 c балластом59036.02,35016.383.9886.111,9601.95
Osram L 36W/77 Fluora T8 с балластом87036.01,40024.161.6038.894,8754.85
Navigator NCLP-SF-25-840-E27 с патроном18025.01,4007.207.7756.001,0041.00
Osram NAV-T E40 ДНАТ с пусковым устройством
нужна принудительная вентиляция
3,673150.015,00024.494.08100.001,9111.90
LED Grow панель ES-45W-GP5,00045.01,300111.110.2628.8930,00029.88

Выводы: если нужна максимальная светоотдача на рубль — люминесцентные лампы лидируют, если важен расход электричества — лидируют натриевые лампы.

Ближе к весне я дополню эту заметку результатами экспериментов этого года.  Оставшиеся вопросы:

  • Когда пишут, что растениям нужно 6000 люкс, что это значит? Значит ли это по 6000 красного и синего, или 4800 красного и 1200 синего?

PS: несмотря на то, что освещение — очень важный фактор для успешного выращивания растений, влажность воздуха и подкормка важны не меньше.  Разница лишь в том, что техника и параметры подкормки вызывают гораздо меньше непонимания.