Меню Рубрики

Установки для опромінення рослин

УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРОМІНЕННЯ РОСЛИН В УМОВАХ ЗАХИЩЕНОГО ГРУНТУ

Загальні відомості. Типи опромінювачів і опромінювальних установок, їх характеристики. Розрахунок опромінювальних установок з точковими джерелами випромінювання. Розрахунок опроміню­вальних установок з лінійними джерелами випромінювання.

Прочитайте і опрацюйте

Короткі теоретичні відомості та методичні вказівки

В осінньо-зимовий період, коли рівень природної опроміненості в теплицях недостатній для нормального розвитку рослин, використовують спеціальні опромінювальні установки. Застосування додаткового опромінення в тепличному овочівництві дозволяє на 20. 40 відсотків збільшити урожайність огірків, на 15. 20 відсотків -томатів, на 50. 70 відсотків — салату і зеленої цибулі, на три-чотири тижні прискорити дозрівання овочів, скоротити строки вирощування розсади (повноцінну розсаду томатів отримати за 40. 50 діб замість 60, огірків — за 20. 25 діб замість 35. 40). Штучне опроміненн

рослин у теплицях не може бути замінене яким-небудь іншим агротехнічним заходом. Тільки під дією оптичного випромінювання протікає реакція фотосинтезу, при якій енергія оптичного випромінювання в присутності молекул води і вуглекислого газу трансформується в хімічну енергію органічних з’єднань рослин з виділенням кисню.

У процесі фотосинтезу накопичення його продуктів є інгібітором цього процесу, ККД фотосинтезу знижується не тільки при високому рівні опроміненості, а й з плином часу. Ряд досліджень відмічають зниження фотосинтезу при незмінній опроміненості після двох-трьох годин роботи фотосинтезного апарату. Тому необхідне зниження опроміненості в цей період до десяти відсотків початкового і через одну-дві години рослина знову готова працювати на повну потужність.

Стосовно розсади тепличних культур можна зробити ряд корисних для практики висновків: у період сходів допустиме круглодобове опромінення з метою максимального накопичення біопродуктів рослиною (сім-дев’ять днів); зміна опроміненості на протязі дня, що дозволяє економити значну кількість електроенергії; по мірі наближення моменту висаджування розсади на постійне місце режим опромінення слід наближати до режиму природного дня.

Типи опромінювачів і опромінювальних установок, їх характеристики.

Опромінювальні установки, що використовуються в тепличних господарствах з конструктивними ознаками поділяються на стаціонарні і рухомі. Як правило, у стаціонарних установках використовуються газорозрядні джерела випромінювання порівняно великої одиничної потужності. Такі установки потребують найменших затрат на їх обслуговування, що дає їм переваги порівняно зі спеціальними газорозрядними лампами низького тиску.

Рухомі установки дозволяють при інших рівних умовах не менше ніж у два рази зменшити встановлену потужність для опромінення рослин на однаковій площі при тих же витратах електроенергії. Конструкція таких установок дещо складніша від стаціонарних тому, що необхідний пристрій для переміщення опромінювальної установки з однієї ділянки на іншу.

Запам’ятайте

До опромінювальних установок, що використовуються в теплицях, ставиться ряд вимог.

1.Спектральний склад енергії випромінювання повинен бути сприятливим для здійснення процесу фотосинтезу і не містити випромінювань, які негативно діють на розвиток рослин.

2.Опроміненість повинна рівномірно розподілятися по поверхні рослини і бути достатньою для протікання основних процесів у розвитку рослин і формуванні врожаю.

3.Установка не повинна перегрівати рослини і заважати догляду за

4. Застосування опромінювальних установок повинно бути рентабельним і безпечним в експлуатації.

Характеристики ламп для опромінення рослин

Тип лампи Світловий потік, клм Фіто-потік, мфіт Тип лампи Світловий потік, клм Фітопо-тік, мфіт
ДРЛФ-400 ДРВ-750 19,5
ДРФ-1000 ДРЛ-2000
ДРИ-1000-6 ДМЗ-30000
ДРИ-2000-6 ЛФ-40-1 1,88
ДНаТ-400 ЛФ-40-2 1,72
ДРИ-400-5 ЛБ-40 3,1

Технічні дані опромінювальних установок і опромінювачів

Тип установки Тип опромінювана Кількість опроміню­вачів, шт. Джерело опромінення
УОРТ-1-6000 ОТ-6000 ДМ4-6000
УОРТ-2-3000 ОТ-3000 ДМ4-3000
УОРт-6-1000 ГСП26-1000 ДРИ1000-5
УОРТ-15-400 ГСП26-400 ДРИ400-5
Традиційна ОТ-400 МИ ОТ-400МЕ 15 15 ДРЛФ-400-1 ДРЛФ-400-01
СОРТ-2-23к КОРТ-2000 ДРОТ-2000
СОРТ-2-23Т ОТ-2000 ДРОТ-200
СОРТ-2-12к КОРТ-200 ДРОТ-200
КОП2-001-УХЛ4 «Светотрон» ДРИ 2000-6
ОГСОМООО-УХЛ4″Фотос-1″ ДРИ 1000-6
ОГС01-2000-001-УХЛ4 «Фотос-3» ДРИ 2000-6
ОГСО1-3500-001-УХЛ4 «Фотос-5» ДРИ 3500
ССПОЗ-750-001-УХЛ4 ДРВ-750
ЖСП18-400-001-УХЛ4 ДнаТ-400

Розрахунок опромінювальних установок з точковими джерелами випромінювання.

При проектуванні опромінення рослин у теплицях слід вибрати тип опромінювана, потужність джерел випромінювання, визначити кількість опромінювачів, тривалість їх роботи та витрати електричної

енергії за період вегетації рослин.

У практиці проектування опромінювальних установок часто користувались простим, але дуже наближеним і незадовільним методом, в основу якого закладено нормативи питомої електричної потужності джерел випромінювання у ватах на квадратний метр опромінюваної поверхні.

При виконанні курсової роботи доцільніше розрахунок установок для опромінення рослин здійснювати за ефективною опроміненістю.

Повна потужність опромінювачів визначається за виразом:

де 5 — площа опромінення, м 2 ;

Еф — необхідна опроміненість, мфіт/м 2 ( 10000 — для розсади томатів, 8500 — для розсади огірків, 13700 — для плодів огірків, 16400 -для плодів томатів);

Кв — коефіцієнт використання фітопотоку, Кв = 0,5.. .0,7;

Нф — фітовіддача ламп, мфіт/Вт (див. табл. 2).

де ФфЛ — фітопотік лампи, мфіт/Вт. Кількість опромінювачів:

де Ропр — потужність опромінювача, Вт.

Для обчислення витрати електроенергії за період вегетації рослин необхідно знати тривалість роботи опромінювального обладнання:

де Тп, Тс, Тдр, Тпр — відповідно тривалості проростання насіння, вирощування сіянців, розсади до розстановки і після розстановки (див. табл. 4);

Визначити потужність, кількість опромінювачів, витрати електроенергії на опромінення.

Для опромінення розсади огірків у теплиці вибираємо опромінювальну установку типу УОРТ-6-1000 із шістьма опромі-нювачами ГСП26-1000 і лампами ДРИ-1000-6.

Визначаємо фітовіддачу лампи:

Визначаємо потужність опромінювальних установок: р_ $Еф _ 400.8500 _34?

НфК,-1000 140-0,7-1000 ‘ тШ ‘ Визначаємо кількість опромінювачів:

Для опромінення рослин вибираємо шість опромінювальних установок УОРТ-6-1000. Загальна кількість опромінювачів п =36 шт. Установлена потужність опромінювачів Р = 36 кВт.

Для економного використання електроенергії приймаємо періодичний режим опромінення (опромінювачі вимикаються на дві години після кожних двох годин роботи).

Визначаємо тривалість роботи опромінювачів за період вегетації: Т = тпі„ + Тсіс + Тдрідр + Тпріпр = 2 ■ 24 +10 • 8 +11 • 8 +12 • 7 = 300год. Визначаємо витрати електроенергії на опромінення:

у/ = рт = 36 • 300 = ІОЖкВт ■ год.

Близько 50 відсотків потужності, споживаної опромінювачами, перетворюється в теплову енергію, тому при розрахунку і виборі установок для обігріву теплиць необхідно враховувати цей фактор.

Розрахунок опромінювальних установок з лінійними джерелами випром інювання.

В опромінювачах злінійними джерелами випромінювання використовують газорозрядні лампи низького тиску (типу ЛФ-40, ЛБ-40), які розташовують блоками з кількох ламп горизонтально над опромінюваною поверхнею на відстані 0,05. 0,25 м.

Середню горизонтальну опроміненість Еф під блоком люмінесцентних ламп визначають за формулою:

Фф — фітопотік однієї лампи, фт;

п — кількість ламп у блоці, шт.;

т] — коефіцієнт корисної дії блока ламп, значення якого залежить від втрат фітопотоку випромінювання шляхом його поглинання сусідніми лампами, опромінювачем і оточуючим простором;

Запишемо вираз 2.6 по-іншому:

де рі = Фф / а • в — постійна величина, яка залежить від каталожних даних джерела випромінювання і площі опромінюваної поверхні;

еф = (п — 1)г|бл — відносна опроміненість, яка залежить від висоти Ь, кількості ламп у блоці при даній його ширині і не залежить від світлотехнічних характеристик лампи.

Користуючись виразом 2.7 і графіком рис. 14.5 Л-1, можна визначити кількість ламп у блоці шириною 1 м, що необхідна для забезпечення необхідної опроміненості. Для цього, вибравши тип і потужність лампи, вираховують значення |і. Виходячи з необхідної опроміненості, вираховують еф = Ефг /|х. За графіком залежності відносної опроміненості від питомої кількості ламп у блоці і висоти його розміщення над опромінюваною поверхнею визначають шукану кількість ламп.

Читайте также:  Установка плунжерной пары ямз

Питання для самоперевірки

1. Які основні функції повинні виконувати опроміню вальні установки в теплицях?

2. Які вимоги ставляться до опромінювальних установок, що використовуються для опромінення рослин?

3. Як класифікуються опромінювальні установки за конструктивними ознаками?

4. Які типи ламп використовуються для опромінення рослин?

5. Які типи опромінювачів і опромінювальних установок використовуються для опромінення рослин

6. Поясніть метод розрахунку опромінювальних установок з точковими джерелами випромінювання.

7. Поясніть метод розрахунку опромінювальних установок з лінійними джерелами випромінювання.

1. Спектральний склад енергії випромінювання джерел, що використовуються для опромінення рослин, повинен:

• переважно містити інфрачервоне випромінювання;

• переважно містити ультрафіолетове випромінювання;

• бути сприятливим для здійснення процесу фотосинтезу і не містити випромінювань, які гнітять рослини.

2. Яким наближено повинен бути рівень освітленості для опромінення рослин?

3. Для переходу величин світлової системи до системи фотосинтезних величин застосовується коефіцієнт, значення якого визначається за виразом :

3. Ефективність джерела для опромінення рослин з точки зору енергетичних затрат характеризується виразом:

• Нф = Фф/ Ф.

Лабораторна робота

Дослідження роботи електрообладнання пристрою автоматичного керування опромінювальною установкою теплиці.

источник

Разделы:

Экономика интересует?

Опромінювальні установки для рослин

Фотосинтез є найпоширенішою в природі фотобіологічною реакцією. При фотосинтезі світлова енергія трансформується в хімічну енергію органічних молекул рослин і мікроорганізмів шляхом відновлення вуглекислого газу до вуглеводів, причому в більшості випадків джерелом водню при синтезі органічних молекул служить вода:

Кисень, що виділяється в результаті фотолізу води, – основний, якщо не єдиний фактор формоутворення земної атмосфери і підтримання в ній кисневого балансу. Фотосинтез починається з поглинання кванта світла спеціалізованими хромофорами, які можна розділити на три основні групи: хлорофіли, каротиноїди й фікобіліпи. Комбінації пігментів у різних рослинах і найпростіших організмах досить різні. Але у всіх випадках обов’язкова присутність хлорофілу (або бактеріохлорофілу) – основного пігменту фотосинтезуючого організму, через який реалізується первинна фотохімічна дія світла.

Опромінювальні установки (див. табл. 16) для вищих рослин застосовуються в оранжереях і тепличних комбінатах, при прискореному виведенні нових сортів сільськогосподарських культур і розмноженні дорогого посівного матеріалу в селекційних центрах країни, а також при теоретичних дослідженнях в області фізіології рослин, біофізики, генетики. Особливо важливе значення має світлокультура рослин для промислових центрів Півночі й Східного Сибіру.

Таблиця 16 – Характеристика опромінювальних установок для додаткового опромінення розсади рослин

(з розрахунку на один тепличний модуль площею 230 м2 при опроміненості в області ФАР Е » 20 Вт/ м2

Тип опромінюючого приладу

Нормована питома потужність,

Кількість опромінюючих приладів, шт.

Коефіцієнт використання світлового потоку, %

Витрата електроенергії за період 500 год., кВт год.

В умовах світлокультури енергія оптичного випромінювання (ОВ) є діючим чинником, що робить вплив на ріст і розвиток рослин. Найбільш важливі три основних характеристики випромінювання: спектральний склад, опромінення і тривалість добового опромінення (фотоперіод). Останнім часом надають значення четвертому фактору – структурі світлового поля.

Випромінювання в спектральному діапазоні 400-700 нм відіграє найбільш важливу роль для рослин. Це випромінювання одержало назву фотосинтетично активної радіації (ФАР). В області ФАР розташовані спектри поглинання більшості пігментів — фоторецепторів рослинної клітини.

Одночасно з енергетичною дією на рослину (фотосинтезом) випромінювання ФАР і прилягаючих областей впливає на життєдіяльність рослин через реакції, у принципі від фотосинтезу не залежні, але визначальні як продуктивність (загальна або господарсько-корисна), так і харчова якість рослинної продукції. ОВ викликає в рослинах наступні процеси: фототропізм, тобто індуційований світлом рух частини біологічного об’єкта (рослини); фотоморфогенез, тобто регулярний вплив світла на ріст і розвиток рослин, проростання насіння, ріст стебла, клітинне дихання; фотоперіодизм, тобто ритмічна зміна різноманітних морфологічних, біохімічних і фізіологічних властивостей і функцій організмів під впливом чергування і тривалості світлових і темнових інтервалів, а також фотосинтетичної реакції таких агентів основних процесів фотосинтезу, як хлорофіл, каротиноїди і т.п.. Всі ці процеси мають свої характерні спектри дії, рівні опромінення і т.п.

У більш широкому спектральному діапазоні виділяються наступні умовні ділянки відповідно до їх впливу на фізіологічні процеси:

більше 1000 нм – тільки тепловий вплив;

1000-700 нм – в основному ефект витягування стебла;

700-400 нм – основна для життєдіяльності рослин область спектра (ФАР);

400-315 нм (УФА) –формативний ефект;

315-280 нм (УФВ) – випромінювання шкідливе для більшості рослин;

коротше 280 нм (УФС) — рослини швидко гинуть.

Фітофотометрична оцінка випромінювання основана або на енергетичній, або на ефективній системі величин, що оцінює випромінювання за допомогою селективної функції фотосинтезної ефективності, отриманої розрахунковим шляхом для середнього листка.

вказана система має ряд переваг, властивих системам ефективних величин, однак практичну її цінність для світлокультури істотно знижує відсутність у ряді випадків прямої кореляції між інтенсивністю фотосинтезу та продуктивністю рослин.

Енергетична система оцінки випромінювання приписує рівнозначну дію випромінюванню будь-якого спектрального діапазону в межах спектральної області ФАР від 400 до 700 нм. Використання енергетичної системи величин виправдане при не зовсім ще сформованих відомостях про закономірності впливу спектрального складу випромінювання на рослини.

Джерела ОВ знаходять різне застосування у світлокультурі рослин. Люмінесцентні лампи мають КПД ФАР до 2,2 %, дешеві, довговічні й доступні, але для них характерна низька концентрація потужності, що не дозволяє створити у фітоустановці високі рівні опромінення. Цей недолік подекуди усунутий у рефлекторних люмінесцентних лампах потужністю 150 Вт типу ЛФР 150, застосовуваних для опромінювальних установок стелажної конструкції. Ртутні газорозрядні лампи високого тиску типу ДРЛФ з люмінофором з підвищеною часткою випромінювання в червоній частині спектра мають КПД ФАР 10 % при потужності 400Вт, випускаються з рефлекторним покриттям на зовнішній колбі і входять у комплект опромінювача. Їхні достоїнства – більша концентрація потужності, високий термін служби, низька вартість і сприятливі спектральні характеристики, недолік – низький ККД ФАР. У ще більшій мірі це відноситься до ламп «змішаного випромінювання» типу ДРВ 750, що складаються із ртутного розрядного пальника й змонтованої в зовнішній колбі вольфрамової спіралі, яка відіграє роль баласту. Ксенонові трубчасті лампи типу ДКсТ завдяки великій потужності забезпечують дуже високі опромінення ФАР. Їхні недоліки – висока частка ближнього ІЧ-випромінювання, наявність УФ-випромінювання з довжиною хвилі 300 нм, низький ККД ФАР, що обмежує їх застосування в світлокультурі. Натрієві лампи високого тиску і металогалогенні лампи мають найбільш високий ККД ФАР – 24-30 %, що відкриває їм широкі перспективи використання для світлокультури рослин.

Випромінювання металогалоїдних ламп (МГЛ) типу ДРФ 1000 з добавками іодидів індію і літію сконцентровано в області максимумів спектра поглинання хлорофілу. Фотобіологічні експерименти на овочевих культурах, що належать до трьох різних видів, показали, яка існує можливість подальшої оптимізації спектральних характеристик МГЛ з добавками, максимуми випромінювання яких лежать у діапазонах 400-435 та 580-680 нм. Для вивчення спектра дії ОВ на конкретні сільськогосподарські культури придатні селективні МГЛ, випромінювання яких сконцентровано в окремих діапазонах ФАР.

Читайте также:  Установка вентиляционных решеток пвх

Спектри випромінювання ламп, спеціально розроблених для опромінювання рослин, представлені на рис. 21.

Опромінювальні прилади, призначені для світлокультури рослин у селекційних і промислових теплицях, вегетаційних камерах, шафах і стелажах, представлені в табл. 17, параметри селективних металлогалогенних ламп для фотобіологичних досліджень – в табл. 18, а інших джерел світла для світлокультури рослин в табл. 19.

Таблиця 18– Параметри серії селективних металлогалогенних ламп для фотобіологичних досліджень

Спектральний діапазон випроміню-вання D l , нм

Поток випроміню-вання в діапазоні D l , Вт

Таблиця 19 – Джерела випромінювання для світлокультури рослин

Найбільше поширення в теплицях і вегетаційно–кліматичних спорудах одержали опромінювачі типу ОТ 400, що відрізняються простотою конструкції і надійністю в експлуатації. Для опромінення більших площ тепличних і вегетаційних комплексів використовують опромінювальні установки типу СОРТ1-1000 з ксеноновими лампами ДКсТЛ 10000. Опромінювальні прилади типів ДРТІ 1000, РСП 15 і серії ОГС01 дозволяють з меншими більш ніж в 2 рази витратами енергії в порівнянні з ДРТІ 400 і Сспоз-750 забезпечити необхідні для інтенсивної світлокультури рівні опромінення. Опромінювальний прилад на основі плоского світлодіода дозволяє використати лінійні джерела світла для створення великої світної поверхні.

Іншим можливим напрямком у конструюванні опромінювальних приладів для світлокультури є використання відбиваючих дзеркальних поверхонь-зводів, за допомогою яких досягається коефіцієнт використання світлового потоку порядку 70 %. у цих установках світловий потік високоінтенсивних джерел світла перерозподіляється на робочу поверхню в процесі одноразового відбиття, розташованими в просторі дзеркальними відбивачами.

Розрахунок ОСУ для світлокультури рослин виконують звичними в світлотехніці методами.

Для селекційних досліджень промисловістю випускаєтся декілька типів фітокамер (шкафів) і стелажів, в ОСУ яких застосовуються розглянуті вище джерела випромінювання і опромінювачі. Прикладом таких установок є СУВР, СВ-1Л і ВКШ-73.

Норми опроміненості в установках світлокультури приймають з урахуванням умов природного освітлення. В осінньо-зімовий час частка природного освітлення знижується порівняно з літніми умовами в 60-100 разів при скороченні довжини світлового дня в 2-3 рази. Для компенсації недостатності природного випромінювання при опромінюванні розсади овочевих культур за допомогою штучних джерел ОВ в середніх широтах необхідне створення рівнів опроміненості 25-60 Вт/м2, для квіткових або декоративних рослин вони можуть бути дещо нижче 15-30 Вт/м2. У селекційних теплицях, фітотронах і фітокамерах без природного освітлення повинні бути істотно вищі рівні опроміненості – 100-300 Вт/м2. вживання опромінювальних установок в тепличному овочівництві дозволяє на 20-40 % збільшити урожай огірків, на 15-20% – томатів, на 50-70% – салату, одержати перші плоди томатів у квітні, а огірків – у лютому-березні при посадці рослин у грудні-січні. Досвічування рослин в теплицях в осінньо-зімовий період в умовах Півночі вимагає рівнів опроміненості 100-500 Вт/м2. Досвічування компенсує скорочення довжини світлового дня.

Фотосинтез при штучному освітленні

Одним з основних фізіологічних процесів у зелених рослин є фотосинтез – створення з неорганічних речовин вуглекислоти і води за допомогою променистої енергії органічних речовин – вуглеводів, білків, жирів.

Сумарна формула фотосинтезу має досить простий вигляд:

вуглекислий газ вода хлорофіл органічна речовини кисень

разом з фотосинтезом під дією видимого світла в рослинах відбуваються такі важливі фізіологічні процеси, як утворення хлорофілу, формування листя, квіток, плодів, синтез вітамінів, ферментів та інших фізіологічно активних речовин, необхідних для життєдіяльності рослин. За уявною простотою ховаються численні фізіологічні, біохімічні й біофізіологічні процеси, які в сукупності представляють складну проблему сучасного природознавства, не вирішену повністю і цього часу.

Важливе значення має інтенсивність і спектральний склад радіації. Під різними лампами при рівній інтенсивності фізіологічної радіації листя різних рослин значно відрізняється за товщиною.

Тімірязєв К.А. встановив збіг між поглинанням світла хлорофілом і інтенсивністю фотосинтезу і показав, що спектральна крива фотосинтезу має два максимуми – в червоному промінні більший, а в синьо-фіолетових дещо менший, а також один максимум в зеленій частині видимого світу.

Фотосинтез при ультрафіолетовому та інфрачервоному випромінюваннях, тобто саме в тих областях спектру, які можна регулювати при штучному освітленні, вивчений менше. Ряд досліджень показує, що нижня межа фотосинтезу лежить близько 330-350 нм, а при більш короткохвильовому випромінюванні спостерігається його придушення і руйнування хлорофілу. Разом з тим відомо, що певні дози довгохвильового ультрафіолетового проміння (300-400 нм) для ряду рослин не тільки не шкідливі, але й корисні.

Великий вплив на фотосинтез має інтенсивність світла. В більшості випадків швидкість асиміляції вуглекислоти зеленим листям спочатку слідує за збільшенням інтенсивності фізіологічної радіації, а потім настає момент, коли подальше посилення світла не стимулює фотосинтез, а іноді навіть пригнічує його.

Нижня межа вмісту СО2, при якій починається асиміляція, близько 0,01%. Найефективніше протікає фотосинтез при 0,2-0,3% СО2, що в 8-10 разів більше середнього вмісту його в повітрі. При збільшенні вмісту вуглекислоти до 2-3% починається пригнічення фізіологічних процесів у рослин.

Велике значення для фотосинтезу має температура повітря – максимум інтенсивності фотосинтезу порядку 40 міліграм СО2 на 1 дм2 (площі листа) протягом години – спостерігається при температурі 33-34 ° С. вміст СО2 в повітрі можна визначити за допомогою різних газоаналізаторів.

Велике значення для протікання фотосинтезу має тип ламп. Інтенсивність фотосинтезу багатьох зелених рослин при використанні люмінесцентних ламп знаходиться в межах (19-21) (міліграм СО2 на 1 дм2 протягом 1 години), тоді як при використанні звичайних ламп розжарювання ця величина склала 9-12 міліграм, а неонових і ртутних ламп – 11-13 міліграм. ксенонові лампи забезпечують приблизно удвічі більшу інтенсивність, ніж люмінесцентні лампи.

Поглинання променистої енергії листям

При вивченні дії променистої енергії на рослини завжди треба враховувати, що у фізіологічних процесах – фотосинтез, утворення пігментів, зростання і т.п. – бере участь не все випромінювання, падаюче на рослину, а тільки та його частина, яка поглинається рослинними тканинами.

Найпоширеніші й найефективніші лампи, що використовуються як джерело штучного освітлення рослин у приміщеннях, позбавлених денного світла. Щоб створити за допомогою звичайних ламп розжарювання освітленість, достатню для нормального зростання рослин без природного світла, необхідно над кожним квадратних метром площі, зайнятої рослинами, помістити лампи потужністю 1,0-1,5 кВт. Такі потужні установки випромінюють, крім потрібної рослинам фізіологічної радіації, велику кількість інфрачервоного проміння. Рослини сильно перегріваються, відбуваються опіки тканин, порушується їх постачання водою, вони ростуть слабкими. Люмінесцентні лампи створюють ту ж освітленість при набагато меншій потужності, значно вищі при цьому такі показники рослин, як їх висота, діаметр стебла, довжина міжвузлів – в 2-3 рази більше. Пізніше були розроблені досконаліші лампи типа ДРЛ, ДКсТ.

Основні області застосування:

вирощування розсади овочів;

вирощування овочів і ягід взимку;

вигонка квіткових культур;

вирощування сіянців деревних рослин.

Оптимізація радіаційного режиму культиваційних споруд

Проблема цілорічного постачання населення вітамінною продукцією в районах з екстремальним кліматом тісно зв’язана із застосуванням світлокультури в світлонепроникних культиваційних спорудах (СНКС). Витрати електроенергії при інтенсивній світлокультурі на отримання рослинної продукції ще досить високі, тому оптимізація радіаційного режиму СНКС з метою підвищити ефективність використання ОВ (опромінювального випромінювання) рослинами набуває першорядної ваги.

Радіаційний режим СНКС характеризується наступними параметрами:

1. Спектральна щільність опроміненості в області 0,2-0,3 мкм. Опроміненість в області УФ, ФАР, ІЧ1 (0,7-1,2 мкм), ІЧ2 і в межах D l =3-40 мкм (теплова складова) позначимо відповідно ЕУФ, ЕФАР, ЕІЧ1, ЕІЧ2, ЕТ.

Читайте также:  Установка рамки для смесителя

3. Просторова структура потоку ОВ, зокрема верхнє, бічне, комбіноване опромінювання, частка розсіяного опромінювання.

4. Динамічність опроміненості (зміна значення опроміненості і спектральних характеристик протягом фотоперіоду і вегетації за фазами онтогенезу).

Складність оптимізації радіаційного режиму пов’язана не тільки з різноманіттям варіантів власне радіаційного режиму. Рослини в СНКС вирощуються, по суті, в регульованій аргоекосистемі (РАЕС) і оптимізація радіаційного режиму повинна проводитися з урахуванням всього комплексу умов життєзабезпечення рослин. Взаємозв’язок елементів РАЕС ускладнює дану проблему, яка розв’язується поетапно, з подальшим синтезом поетапних рішень, що є результатами часткових оптимізацій. Часткових тому, що рішення, які стосуються, як правило, оптимізації лише деяких параметрів радіаційного режиму, відносяться до приватних і в основному не оптимальних значень і варіантів коріннєперебуваючого середовища (КС), живильного розчину (ПР) та інших параметрів і елементів РАЕС, крім того, обмежені технічними можливостями дослідника. Таким чином, дійсно оптимальним буде режим, одержаний у процесі оптимізації РАЕС в цілому. Критерій оцінки оптимальності буде розглядатися далі.

Спектральна щільність опроміненості (СПО)

Однією з найскладніших і трудомістких задач є оптимізація СПО. У процесі пошуку якнайкращого варіанта радіаційного режиму необхідний базовий контрольний варіант, який використовують в порівняльних дослідах, що проводяться за єдиною методикою. Мабуть, найвдалішим для цього була б ОУ (освітлювальна установка), імітуюча природне освітлення (ПО). При відсутності такого імітатора, створення якого є складним завданням, розробляються реальні моделі СПО, відмінні від ПО і оптимізовані з використанням різних критеріїв. Вплив СПО оптим. част. від ПО, їх істотність є предметом фотобіологічних досліджень.

На підставі літературних даних можна сформулювати вимоги до СПО оптим. част. При інтенсивному вирощуванні рослин – опроміненість 100-150 Вт/м2 ФАР; РАЕС:

а) опроміненість в УФ області (0,3-0,4 мкм) Е 0,3-0,4мкм 4% від ЕФАР; при тому Е( l ) зростає приблизно лінійно із збільшенням l від Е 0,3мкм=0;

б) рівноенергетичний спектр в області ФАР (0,4-0,7 мкм);

в) Е 0,7-1,2 мкм » 100% ЕФАР, при цьому Е( l ) плавно знижується до Е1,2 мкм » 0;

для складовиих (г) і (д) бажані можливо менші значення.

Одним з основних засобів зміни СПО є теплопоглинальні фільтри: твердотільні (ТТФ) й водні (ВТФ).

Східчастий ТТФ складається з двох лав пластин силікатного скла, розташованих у шаховому порядку; в комбінованих ТТФ суцільне скло відокремлено від східчастого ТТФ повітряним проміжком.

У ВТФ використовується дистильована вода, що прокачується по замкнутому контуру; може застосовуватися також конвективно-випарне охолоджування.

Вибір фотоперіоду пов’язаний перш за все з фотоперіодичною характеристикою вирощуваної культури, при цьому добова доза радіації повинна бути в зоні в оптимумі, що забезпечує максимальні показники (зростання, продуктивність). Одним із способів вибору приватних оптимальних значень дози для того або іншого виду рослин є визначення средньобагаторічного добового приходу сонячної радіації в період вегетації в районі їх культури.

Просторова структура потоку ОВ: верхнє, бічне, комбіноване опромінювання, частка розсіяного випромінювання та інше. Потрібні ще значні зусилля, щоб скласти повне уявлення про роль і значущість цих чинників, особливо розсіяного випромінювання. У СНКС поки найбільш часто застосовується верхнє опромінювання, створюване нерухомими ОП, оскільки воно є найдоступнішим. Якщо ОП переміщуються, то, як правило, по вертикалі, в міру зростання рослин. Значно раціональнішим слід визнати об’ємне опромінювання, при якому реалізується принцип максимальності опромінюваної поверхні рослин. Певною мірою цьому принципу відповідає вживання розсіяного випромінювання.

Динамічність опроміненості передбачає зміну значення і спектральних характеристик опроміненості протягом фотоперіоду і вегетації, за фазами онтогенезу. З’ясування ролі і значущості перерахованих чинників пов’язано з проведенням досить складних в інженерно-технічному відношенні і агросвітлотехнічних порівняльних експериментів, що ретельно планують.

Один з різновидів методу приватної оптимізації полягає у варіюванні параметрів блоку життєзабезпечення коріння (ЖОК) і повітряного середовища для максимального використання посівом енергії оптичного випромінювання з “фіксованими” характеристиками. при цьому враховуються чинники зовнішнього середовища, що впливають на оптичні властивості листя (мінеральне живлення, зокрема вплив різних речовин, що вносяться при обприскуванні листя; температура КС і ін.).

Порівняльні випробування ламп ДнаТ 400 і ДРІ 400-6 в приладах з найефективнішим комбінованим ТТФ показали перевагу використання ДнаТ 400 в інтенсивній світлокультурі, обумовлену відмінністю спектрального складу ОВ. Крім того, у ДнаТ 400 є переваги таких техніко-економічних показників, як фактичний ККД і термін служби. За допомогою ТТФ коригуються головним чином УФ і Ет складові потоку ОВ відповідно до вимог СПО.

Технологія вирощування рослин, що є результатом приватної оптимізації умов ЖОК і повітряного середовища, направлена на максимальне використання енергії ОВ, зокрема, на отримання максимального урожаю при мінімальних витратах на одиницю продукції.

Серйозною проблемою в СНКС є тепловиділення джерел світла (ДС) в навколишнє середовище. Відведення нагрітого повітря зв’язано або з циклічним переміщенням великих повітряних мас, наприклад, в неопалювальні в цей же час приміщення СНКС або з подачею зовнішнього повітря. У першому випадку при невеликих перепадах температури це пов’язано з високими швидкостями повітряного потоку, які можуть перевищувати допустимі в приміщеннях культивації, а також з ускладненою системою повітреводів. У другому, особливо в зимовий час, притік зовнішнього повітря пов’язаний з низькою відносною вогкістю повітря в СНКС і із зниженням продуктивності рослин. Найраціональнішим є використання в СНКС водяних теплофільтрів, що дозволить відвести з приміщення культивації велику частину ДС тепла, що ними виділяється.

Критерії оптимізації вимагають особливого розгляду

Мабуть, переважними є комплексні критерії, що враховують сукупність біологічних, господарських і економічних показників, наприклад КCH, який максимізовується:

, (35)

де у – господарський урожай, кг/м2; N – приведені витрати, грн/ м2; (N=N1+N2+N3, N1 – капітальні витрати, N2 – витрати на електроенергію, N3 – інші експлуатаційні витрати); t n – час вегетації, діб; Кq – безрозмірний коефіцієнт якості продукції, для визначення якого можна використовувати різні способи; Ks – коефіцієнт сезонності, вибір значень якого вимагає спеціального розгляду.

Урожай в одиницю часу у/ t n характеризує фотобіологічний і одночасно господарський потенціал РАЕС, а витрати на одиницю продукції N/у є одним з основних економічних показників. Коефіцієнт сезонності Ks відбиває не тільки зміну значущості тієї або іншої продукції протягом року, але і відмінність інтенсивності процесів зростання і розвитку рослин, пов’язану з часом роки. Наприклад, для томату влітку Ks = 1,0; восени і весною– 1,8; взимку – 3,5.

необхідно розрізняти загальну оптимізацію регульованої агроекосистеми, що охоплює весь комплекс умов життєзабезпечення рослин і дозволяє одержати дійсно оптимальний радіаційний режим СНКС, і часткові оптимізації, що є етапами вирішення загальної задачі.

необхідний імітатор природного освітлення, який повинен стати базовим контрольним варіантом при експериментальній оцінці різних радіаційних режимів, що проводяться за єдиною методикою.

приведені вище вимоги до спектральної щільності опроміненості при інтенсивному вирощуванні рослин є результатом декількох приватних оптимізацій і реально здійснювані за допомогою сучасних ДС.

3. Наведені вище вимоги до спектральної щільності опроміненості при інтенсивному вирощуванні рослин є результатом декількох часткових оптимізацій і реально здійснювані за допомогою сучасних ДС.

источник