Вплив спектру світла на зростання рослин

Світло – це видима частина сонячного випромінювання. Кожному кольору відповідає певна довжина хвилі: - ультрафіолет - 380-420nm - синій - 430-490nm - зелений - 500-560nm - жовтий - 570-600nm - оранже -620nm - червоний - 620-680nm - дальний червоний (ІЧ) - 700-750nm Кожен спектр електромагнітного лікування несе певну енергію, розподіл її в сонячному спектрі нерівномірно і залежить від висоти стояння сонця чим вище тим більше ультрафіолету та синіх променів, чим нижче тим більше червоних, так само різний діапазон світіння має різну поглинання рослинами. За спектром всю сонячну енергію можна підрозділити на три основні частини: a)ультрафіолетові промені (100-400nm) b)видиме випромінювання (400-760nm) c)інфрачервоне випромінювання (більше 700nm) За фізіологічною дією на рослини, певні ділянки спектра розрізняються наступним чином: 1)промені з довжиною хвилі до 280nm - пригнічують і вбивають рослини 2)промені з довжиною хвилі 280-315nm - так само згубні для більшості рослин 3)промені з довжиною хвилі 315-400nm - виконують регулятору роль, рослина стає коротшою, а листя товщі 4)промені з довжиною хвилі 400-500nm - другий максимум поглинання хлорофілом 5)промені з довжиною хвилі 500-600nm - зона спектру слабшого фотосинтезу 6)промені з довжиною хвилі 600-700nm - зона максимального поглинання хлорофілом і максимальної фотосинтетичної активності 7)промені з довжиною хвилі 700-750nm - виконують регуляторну роль. Довжина хвилі ультрафіолетових променів, що доходять до землі, в яких рослина потребує, коливається в межах 280-400nm. Важливу роль впливу освітлення рослин грає можливість поглинати енергію що у електромагнітному випромінюванні. Ефективністьенергії фотона і поглинання цієї енергії рослинами:

УФ-ультрафіолет (400-410nm) має ефективність фотона всього 35-40% і таку ж поглинання 35-40%
синій (430-440nm) має високу ефективність фотона 70-75% і ще більшу поглинання 80-85%
королівський синій (450-460nm) має високу ефективність фотона 70-75% і дуже високу поглинання 95-97%
синій(460-470nm) має високу ефективність фотона 65-70% але нижчу поглинання 35-40%
зелений(520-530nm) має високу ефективність фотона 70-75% але дуже низьку поглинання 20-25%
помаранчевий (610-620nm) має дуже високу ефективність фотона 95-98% і поглинання 35-40%
червоний(630-640nm) має дуже високу ефективність фотона 95-98% та поглинання близько 50%
червоний(640-650nm) має дуже високу ефективність фотона 90-92% і високу поглинання 65-70%
глибокий червоний(650-660nm) має дуже високу ефективність фотона 80-85% і дуже високу поглинання 80-85%
глибокий червоний(670-680nm) має дуже високу ефективність фотона 80-82% та високу поглинання 75-80%
ІЧ-інфрачервоний (720-730nm) має дуже низьку ефективність фотона всього 15-20% і настільки ж низьку поглинання близько 20%

З чого можна зробити висновок, що найкориснішим для рослин будуть два діапазони синій (430-440nm по 450-460nm) і червоний (630-680nm), так само хороший результат можуть дати синій (460-470nm) завдяки високій ефективності фотонів і оранжево- червоний(610-630nm) завдяки максимальній ефективності фотонів та помірній засвоюваності. УФ та ІЧ можуть бути використані хіба що як додатковий досвіток на стадії цвітіння, ІЧ та зелено-оранжевий можуть бути використані в невеликій кількості та хіба що длякращої засвоюваності далекого червоного (650-660nm), ІЧ дякую ефекту Емерсона, а зелено-оранжевий завдяки вмінню пробивати лист і доносити енергію до нижніх ярусів рослин

Червоний спектр більшою мірою впливає на цвітіння плодів, витягування рослин та отримання готовими хлоропластами енергії для фотосинтезу, сині спектри активують білковий синтез у рослині та утворення хлоропластів, а також закладення нових пагонів. Однак рослини сприймають не тільки червоні та сині спектри, хоч вони і є найефективнішими, але й інші спектри теж несуть свою певну і важливу функцію у повноцінному зростанні рослин. Розглянемо який спектр світла яку функцію виконує для фотосинтезу:

промені від 400nm до 500nm потрібні для фотосинтезу біомаси і регуляції рослин (405nm перший пік фітохромної реакції (ФДК)
промені від 600 до 700nm також необхідні для фотосинтезу, розвитку та регуляції процесів у рослині (630nm другий пік поглинання хлорофілу В \ 660nm другий пік фотохромної реакції (ФК) і поглинання хлорофілу А)
інфрачервоні промені від 700 до 750nm виконують регуляторну роль і збільшують швидкість обміну речовин, стимулюючи процес перебігу ауксинів у кореневу масу, перетворення глюкози та крохмалю у вуглеводні сполуки, що прискорює процес як вегетативного росту так і цвітіння(730nm другий пік фі
промені від 500 до 600nm менш важливі, проте вони корисні для фотосинтезу листя нижніх ярусів і густих посівів

Білі світлодіоди такожможна використовувати для підсвічування рослин, світлодіоди теплого білого кольору 2700-3500К мають переважно червоні та зелено-оранжеві спектральні складові та меншу кількість синіх складових, холодні білі 6000-8000К навпаки мають переважно сині та зелено-оранжеві складових спектру та мало червоного, ней0 5000К найбільш наближень до сонячного світла спектр з більш рівномірним розподілом червоно-синього-зеленого спектру, світлодіоди 2700К-14000К допоможуть компенсувати нестачу другорядних спектрів, їх краще використовувати замість зелених, жовтих або помаранчевих світлодіодів. Головним показником ефективності світла для рослин є фотосинтетично активна радіація(ФАР), тоді як люмен це лише одиниця сприйняття світлового потоку людським оком і для світлодіодів показник lux/lum поняття відносно, наприклад зелений світлодіод спектру 540nm має високий показник 118lux, але за показником ФАР(umol) він дуже слабкий, а наприклад, синій світлодіод спектру 440nm може давати всього 30-50lux люксів, але ФАР(umol) у нього буде в кілька разів більше ніж у 540nm, або взяти червоний діод спектру 650nm він всього 30 -40lux, але показник ФАР(umol) у нього ще вище, ніж у синього 440nm. Світло з різною частотою випромінювання по-різному впливає на зростання та розвиток рослин - фотосинтез. Здебільшого рослини поглинають синій та червоний колір, а зелений відбивають або пропускають. В результаті зелене світло використовується листям найменш ефективно, але не менш важливе ніж синє і червоне. Сприйняття колірних складових світла рослинами та людським оком сильно відрізняється, тому люксметри для точного виміру опромінення поверхні не підходять, особливо у випадках використання світлодіодів.