Hasło Ogrodnicze - strona główna  
       
 

Zapraszamy na portal ogrodniczy ogrodinfo.pl

ogrodinfo.pl

Szukaj: w roku: w kategorii:

TEMAT MIESIĄCA

TECHNIKA DOŚWIETLANIA ROŚLIN

Dr hab. Sławomir Kurpaska

Numer archiwalny: 07/2004


W miesiącach wiosenno-letnich wzrost i rozwój roślin w naszym kraju przebiega w warunkach dostatecznej intensywności światła. Z kolei jesienią oraz wczesną wiosną (od września do marca) występuje jego deficyt. W wielu badaniach wykazano, że istnieje silna liniowa zależność między dostępnością światła a spadkiem plonu uprawianych roślin — zmniejszenie intensywności światła o każde 1% przynosi 1% spadek plonu.


Niedostateczna ilość światła powoduje nie tylko spowolnienie procesu wzrostu (wolne tempo fotosyntezy), ale również niekorzystnie wpływa na rozwój roślin — nadmiernie wydłużone, wiotkie łodygi, zmniejszona ilość chlorofilu w tkankach. W słabo wykształconych chloroplastach zmniejszona jest intensywność fotosyntezy, nawet przy późniejszej dostępności światła. Może to prowadzić do ograniczenia produktywności roślin.

Światło ciągłe czy przerywane?

Przy zwiększaniu się powierzchni upraw szklarniowych i wzrastającej specjalizacji ogrodnictwa doświetlanie roś­lin staje się coraz bardziej powszechne, a montowane instalacje oświetleniowe bardziej rozbudowane. Dlatego dąży się do ekonomicznego ich wykorzystania. Jednym ze sposobów może okazać się doświetlanie cykliczne, czyli przerywane. Polega ono na cyklicznym naświetlaniu wydzielonej części szklarni w określonych odstępach czasu. W doświadczeniach wykonywanych podczas uprawy chryzantem cykliczne doświetlanie dało rezultaty porównywalne z doświetlaniem ciągłym. Wstrzymanie kwitnienia następowało, jeżeli rośliny doświetlane były co 30 minut.

Rodzaje doświetlania

W badaniach nad doświetlaniem chryzantem (oraz innych roślin ozdobnych dnia krótkiego) zauważono również, że wystarczy okres ciemności przerwać sztucznym doświetlaniem, aby sterować terminem pełnego rozkwitu. W przypadku uprawy szklarniowej roślin truskawki zadowalające efekty produkcyjne uzyskano przy włączaniu lamp na 15 minut. Do doświetlania fotoperiodycznego, to jest sterowania długością dnia i nocy, wymagana jest gęstość fotonów wynosząca 5–10 μE (m2 x s)*. Innym rodzajem doświetlania upraw pod osłonami jest doświetlanie asymilacyjne. Doświadczenia wykazały, że przedłużanie długości dnia w pierwszej połowie stycznia w przypadku uprawy truskawek przy pomocy oświet­lenia o niskim natężeniu umożliwia uzyskanie zbioru już na początku kwietnia. Jak wynika z badań, fotosynteza przebiega z największą szybkością, gdy gęstość fotonów w zakresie promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR) mieści się w przedziale 400–1000 μE (m2 x s). Krytyczną wartością gęstości światła dla większości roś­lin jest 40–50 μE/(m2 x s). Gdy gęstość fotonów jest niższa od tej wartości, zanika przyrost suchej masy, bowiem tempo oddychania jest większe niż fotosyntezy. Rośliny przestają rosnąć, zrzucają owoce i tracą liście.

Rodzaje lamp

Do doświetlania asymilacyjnego, dla uzupełnienia promieniowania słonecznego, stosuje się lampy o dużej mocy. Ze względu na wysoki koszt, zabieg ten jest ekonomicznie uzasadniony tylko w przypadku rozsad i wybranych gatunków roślin. Z kolei, ingerencja w zakresie długości dnia, w celu regulowania terminu kwitnienia, owocowania, a także sterowania okresem spoczynku zimowego nie wymaga dużego natężenia oświetlenia i mocy zainstalowanych lamp.

Przy wyborze lamp należy kierować się nie tylko ich skutecznością świetlną (czyli stosunkiem strumienia światła do pobieranej przez lampę mocy elektrycznej), ale również składem spektralnym światła, jakie wytwarzają.

Z dostępnych na rynku źródeł światła można wyróżnić następujące:

  • Lampy żarowe. Ze względu na emisję światła głównie w zakresie większych długości fali, intensywne nagrzewanie, małą skuteczność świetlną (8–18 lm/W zainstalowanej mocy) są rzadko wykorzystywane do doświetlania roślin w szklarni. Można ich użyć do doświetlania fotoperiodycznego.
  • Lampy fluorescencyjne (świetlówki). W zależności od barwy luminoforu, można uzyskać światło o żądanej długości fali. Jednak, z powodu małej skuteczności świetlnej (30–50 lm/W), konieczności łączenia w spec­jalne agregaty, a tym samym ograniczania dostępu naturalnego światła do roślin, również i te lampy są rzadko spotykane w uprawach szklarniowych. Można je stosować przy produkcji rozsady w pomieszczeniu sztucznie oświetlanym lub też w szklarni, w której zainstalowany jest mechanizm do ich przesuwania. Mogą być użyte zarówno do doświetlania fotoperiodycznego, jak i asymilacyjnego.
  • Lampy rtęciowe lub rtęciowo-żarowe. Charakteryzują się skutecznością świetlną w granicach od 17–23 lm/W (lampy rtęciowe) do 35–55 lm/W (rtęciowo-żarowe).
    W praktyce mają ograniczone zastosowanie, bowiem mała skuteczność świetlna implikuje konieczność ich gęstego montażu w szklarni. Na przykład jedna lampa 400-W wystarcza do oświetlenia jednego metra kwadratowego powierzchni uprawy. Lampy te są jednak tańsze od sodowych. Powinny być umieszczane od 60–80 cm (250 W) do 120–150 cm (400 W) nad wierzchołkami roślin.
  • Lampy sodowe (nisko- i wysokoprężne). Są najczęś­ciej stosowane w produkcji szklarniowej, bowiem ich skuteczność świetlna wynosi od 90–135 lm/W (lampy sodowe niskoprężne) do 110–140 lm/W (lampy wysokoprężne). Ekstremum emitowanego światła przypada na długość fal 550–630 nm (barwa żółta). Na rysunku 1przedstawiono rozkład spektralny światła wysokoprężnej lampy sodowej typu SON-T Agro wraz z krzywą absorpcji światła przez chlorofil. Lampa ta (szeroko stosowana w doświetlaniu roślin w Holandii), w porównaniu z niskoprężną lampą sodową, wyróżnia się o około 15% większym strumieniem świetlnym oraz o 30% większą emisją w zakresie barwy niebieskiej.

Rys. 1. Spektralny rozdział energii emitowany przez wysokoprężną lampę sodową oraz krzywa absorpcji światła przez chlorofil

Przy doświetlaniu roślin należy zwrócić uwagę, że wraz z czasem użytkowania lamp słabnie wytwarzany przez nie strumień świetlny. Według badań holenderskich, spadek mocy świetlnej (względem początkowej) w przypadku wysokoprężnej lampy sodowej po 24 tys. godzin użytkowania wynosi prawie 15%. Termin wymiany lampy zależy więc nie tylko od jej trwałości, ale również emisji światła. Według producentów, przeciętna trwałość poszczególnych rodzajów lamp wynosi: 1000 godz. lampy żarowe, 7500 godz. świetlówki, 6000 godz. lampy rtęciowe oraz 12 000 godz. lampy sodowe.

Rozmieszczenie lamp w szklarni

Niezmiernie ważnym zagadnieniem jest właściwe rozmieszczenie lamp — natężenie oświetlenia na całej powierzchni uprawnej powinno być równomierne.

enie oświetlenia (E) wynika ze wzajemnych zależności między strumieniem świetlnym emitowanym przez lampę, a wysokością umieszczenia jej nad powierzchnią uprawową w szklarni (h). Opisuje to zależność: E = (światłość x cos3α)/h2, gdzie kąt α jest zawarty między punktem emisji światła a miejscem, do którego dociera emitowana fala świetlna (rys. 2). Światłość (zmienną dla różnych wartości kąta α) można odczytać na podstawie krzywych rozsyłania światłości zamieszczanych w danych katalogowych (rys. 3).

Rys. 2. Promieniowanie docierające do powierzchni podłoża w szklarni

Rys. 3. Krzywa rozsyłania światłości dla różnych lamp i osłon:
1 — lampa żarowa bez odbłyśnika; 2 — lampa żarowa z białym odbłyśnikiem; 3 — świetlówka SUPERLUX; 4 — wysokoprężna lampa rtęciowa z wewnętrznym odbłyśnikiem wysokokątnym; 5 — wysokoprężna lampa rtęciowa z odbłyśnikiem szerokokątnym; 6 — wysokoprężna lampa sodowa z oprawą ORS


Na przykład, jeśli chcemy obliczyć natężenie oświetlenia w punkcie, na który pada światło pod kątem 30°, dla lampy żarowej o poborze mocy 150 W (strumieniu światła 2220 lm), zawieszonej na wysokości 1 m nad powierzchnią podłoża, powinniśmy najpierw odczytać z rysunku współczynnik zamiany. W tym przypadku wynosi on 92 cd/1000 lm, z czego wynika, że światłość jest równa 204 cd (2220 lm x 92 cd/1000 lm). Po podstawieniu obliczonych wartości do wyżej zamieszczonego wzoru otrzymujemy natężenie oświetlenia równe 144 lx. Podobnie postępujemy przy określeniu natężenia oświet­lenia w innych punktach.

Prawidłowe rozsyłanie światłości umożliwiają specjalne oprawy lub też wewnętrzne tytanowe odbłyśniki. W tabeli podano uzyskane w Holandii wyniki badań, w których testowano wysokoprężne lampy sodowe (SON-T Agro) o mocy 400 W, wyposażone w odbłyśnik typu SGR 104, zawieszone na wysokości 2,5 m nad poziomem podłoża, rozmieszczone w prostokąt o bokach 3,2 m x 5,8 m.

Jak można zauważyć, zamontowanie lamp w oprawie kierunkującej rozchodzenie się fali świetlnej prowadzi do minimalizacji różnic w naświetleniu powierzchni podłoża (maksymalne różnice nie przekraczają 26%), przy znacznej oszczędności w rozmieszeniu lamp doświetlających.

Efekty produkcyjne i koszty doświetlania

Oprócz możliwości sterowania długością dnia, w wyniku stosowania doświetlania asymilacyjnego skraca się czas uzyskania przez rośliny pełnej dojrzałości użytkowej, lepszej jakości jest plon oraz poprawia się zdrowotność roślin. Na przykład doświetlane rośliny róż nie wykształcały pędów płonnych, a begonie wytwarzały większą liczbę pędów bocznych. W doświadczeniach prowadzonych w Niemczech wykazano mniejsze porażenie przez szarą pleśń doświetlanych roślin begonii. Zaobserwowano również, że na wielkość i jakość plonu ma wpływ przede wszystkim suma energii świetlnej. Oznacza to, że krótsze doświetlanie o większym natężeniu daje te same efekty, co dłuższe doświetlanie światłem o mniejszej intensywności. W badaniach holenderskich przy stosowaniu doświetlania o natężeniu 10 000 lx uzyskano plon pomidorów w wysokości 90 kg/m2/rok. Według badań przeprowadzonych w Norwegii, gdy stosuje się sztuczne doświetlanie o maksymalnym natężeniu 15 000 lx, przeciętne plony ciętych róż wynoszą rocznie 600 sztuk/m2.

Warto jednak zastanowić się, czy w konkretnej sytuacji doświetlanie jest ekonomicznie uzasadnione.

Jeżeli w szklarni o powierzchni 1000 m2 będziemy doświetlać rośliny przez 5 godzin w ciągu doby (przyjmując rozmieszenie źródeł światła według tabeli i cenę energii elektrycznej równą 0,339 zł/kWh), dodatkowy koszt wyniesie około 40 zł/dobę. Ten wynik finansowy otrzymany został w następujący sposób. W szklarni o powierzchni 1000 m2 należy zainstalować 54 lampy sodowe. Jeśli jedna lampa wymaga 440 W mocy (całkowity pobór mocy), zapotrzebowanie mocy wyniesie 23,8 kW. Mnożąc zapotrzebowanie mocy przez liczbę godzin pracy (5 godzin) oraz jednostkową opłatę za zużytą energię elektryczną (0,339 zł/kWh) otrzymamy koszt sztucznego doświetlenia równy około 40 zł/dobę.

Zasady eksploatacji systemu oświetleniowego

Przed podjęciem decyzji o stosowaniu sztucznego oświet­lenia należy sprawdzić, czy w gospodarstwie dostępna jest wystarczająca rezerwa mocy elektrycznej (pojedyncza oprawa lampy SON-T Agro zużywa 440–480 W). Na przykład, wspomniana wyżej szklarnia o powierzchni 1000 m2 wymaga jednorazowej mocy 26 kW. Ważnym zagadnieniem jest również napięcie w sieci — zazwyczaj większość producentów dopuszcza maksymalnie 2% spadek nominalnego napięcia. Należy zwracać uwagę, aby na drodze światła nie znajdowały się żadne przeszkody, które ograniczałyby dostęp światła. Powierzchnia oprawy lampy powinna być zawsze ustawiona równolegle do podłoża. Jeżeli podejmujemy decyzję o instalacji sztucznego doświetlania szklarni, należy również zastanowić się nad możliwościami wzbogacania atmosfery w dwutlenek węgla.

Wyniki badań nad oświetleniem powierzchni (lx) lampami SON-T Agro

*lampy umieszczone są osią symetrii wzdłuż boku dłuższego

 


* jednostka μE (m2 x s) jest równoważna μmol(m2 x s)
powrót

 

Szkółkarstwo | plantpress.pl | archiwum | kontakt | polityka prywatności
  © 1999-2013 Plantpress Sp. z o.o.
 

NOTA PRAWNA

Materiały umieszczone na tym portalu objęte są ochroną wynikającą z ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych, a właścicielem ich autorskich praw majątkowych jest Plantpress sp. z o.o z siedzibą w Krakowie.

Plantpress sp. z o.o z siedzibą w Krakowie zastrzega w rozumieniu art. 25 ust.1 pkt.1 ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych, iż dalsze rozpowszechnianie aktualnych artykułów opublikowanych na tym portalu jest zabronione niezależnie od celu w jakim rozpowszechnienie miałoby nastąpić, lub użytego środka przekazu.