«Измерения оптического излучения в светокультуре растений»

Введение
Различные параметры оптического излучения и их сочетания по-разному влияют на рост, развитие растений в целом и интенсивность протекающих в нем биохимических процессов. В экспериментах на различных культурах выявлена существенная асимметрия билатеральных структур, зависящая от спектрального состава излучения. Наиболее удобным для измерений БП является оптическая плотность билатеральных структур. Растения, выращенные под различным спектральным составом излучения, демонстрируют различные значения ФА, тем меньшие, чем более оптимален данный спектр для растения. Статистически достоверно меньшим значениям ФА (большей стабильности развития растений) соответствует большая интенсивность роста. Измерение энергетических величин, характеризующих оптическое излучение, называется оптической радиометрией. Измерение величин, характеризующих излучение по производимому им зрительному ощущению (в условиях, определяемых известными соглашениями), именуется фотометрией. (И русской литературе термин «фотометрия» часто применяется в более широком смысле как паука об измерении оптического излучения). Оптическая радиометрия как область измерений охватывает, кроме фотометрии, и такие основные вилы измерений, как колориметрия, спектрофотометрия и спектрорадиометрия излучения сложного спектрального состава, а также источников квазимонохроматического (светоизлучающие диоды) и монохроматическою (лазеры) излучений.Раздел 1. Общие сведенияИзмерение лучистой энергии, падающей на растения и поглощаемой ими, исключительно важно для физиологии растений и особенно для светокультуры растений. Однако до настоящего времени нет приборов или методов, которые позволяли бы в абсолютных энергетических единицах определить количество энергии данного спектрального состава, падающее на зеленый лист. Нет и единой общепринятой системы величин и единиц измерения. Измерение лучистой энергии, поглощаемой зеленым листом, — одна из труднейших и до сих пор окончательно не решенных проблем светофизиологии растений. Еще в конце прошлого века К. А. Тимирязев говорил о том, что по отношению к растениям надо пользоваться не словом «свет», а понятием «лучистая энергия» и измерять ее в объективных единицах. Теперь это положение имеет еще большее основание, так как исследованиями последнего времени установлено сильное действие на растения не только видимого излучения, но также частично ультрафиолетового и инфракрасного излучений, т. е. вообще оптического излучения в широкой зоне. Оптическое излучение независимо от его источника (солнце или какой-либо искусственный) — часть спектра электромагнитных колебаний. По спектральному составу его можно разделить на три части: ультра­фиолетовое, видимое и инфракрасное.Ультрафиолетовое излучение (УФ)Ультрафиолетовое излучение в свою очередь делится на три области:ближнюю с длиной волн от 380 до 315 нм среднюю с длиной волн от 315 до 280 нм дальнюю с длиной воли короче 280 нм Видимое излучение (свет) Спектр видимого излучения можно условно разделить на следующие области:фиолетовую (380—430 нм);желтую (570—600 нм);си­нюю (430—490 нм);оранжевую (600—620 нм);зеленую (490—570 нм);красную (620—780 нм).Инфракрасное излучение (ИК)Это излучение делится на:коротковолновое (760—2500 нм);средневолновое (2500—25000 нм);длинноволновое (25000—34000 нм). Термин «оптическое излучение» принят Международной системой единиц (СИ), рекомендованной к употреблению в Советском Союзе и во многих странах мира. Вместе с тем до сих пор в метеорологической, биологической и сельскохозяйственной литературе употребляются другие термины: «свет», «радиация», «лучистая энергия». Однако поскольку на растение действуют все участки Инфракрасное радиационное излучение оптического излучения, эти термины применять не рекомендуется. Их необходимо знать только потому, что они встречаются в технической («свет») и метеорологической («радиация») литературе. В порядке преемственности и постепенного перехода к современным (представлениям следует ознакомиться с энергетическими и эффективными величинами, используемыми для оценки излучения, оказывающего влияние на основные физиологические процессы у растений. Энергетические величины являются чисто физически­ми и не учитывают специфику действия излучения на различные объекты. Спектральная чувствительность приборов для измерения этих величин постоянна в каждой определенной области спектра, что графически соответствует П-образной кривой чувствительности: Поток излучения (лучистый поток) — основная вели­чина, под которой понимается мощность излучения, или энергия излучения, переносимая в единицу времени. По­ток излучения измеряется в ваттах (Вт — W), 1 Ватт = 1 Дж/с. Облученность (плотность облучения) равна отношению потока излучения к площади равномерно облучаемой поверхности. Измеряется в Вт/м2 (W/м2) и других единицах (табл. 1). Она может быть:а) интегральной, когда создается суммой излучений всех длин волн, имеющихся в спектре данного источника;б) спектральной, когда создается или однородным (монохроматическим) потоком излучения, или потоком излучения узкого участка спектра. Количество облучения — величина энергии излучения, попавшей на единицу облучаемой поверхности в течение времени облучения. Измеряется в Вт*с/м2. Если, пользуясь энергетическими величинами, измеряют излучение только по его энергии, независимо от реакции объекта излучения, то эффективные величины позволяют оценить излучение по величине вызываемого им эффекта. В светокультуре растений пользуются световыми и фотосинтетическими величинами. Реакция приемника будет пропорциональна произведению потока однородного излучения на его спектральную чувствительность при данной длине волны. Видимый участок спектра — свет — характеризуется следующими величинами. Световой поток — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм). В качестве эталона люмена принят световой поток, излучаемый аб­солютно черным телом площадью 0,5305 см2 при темпе­ратуре застывания платины 2046 К- Лучистый поток с длиной волны 555 нм, равный 1 Вт, эквивалентен 683 лм светового потока. Чтобы учесть световую энергию, надо знать не только плотность светового потока, падающего на приемник, но и время его действия на приемник. Световая энергия измеряется в люмен-секундах (лм * с) или в люмен-часах (лм-ч). Световая отдача. При характеристике искусственных источников излучения—ламп различных типов — дается оценка не только излучаемого лампой светового потока (лм — lm), но и ее световой отдачи, которая определяет экономичность лампы. Световой отдачей лампы называется отношение излучаемого ею светового потока к ее электрической мощности (лм/Вт — lm/W). Чем больший световой поток излучает лампа на единицу мощности, тем выше ее экономичность. Сила света — пространственная плотность светового потока, т. е. световой поток, отнесенный к единице телесного угла. Силу света измеряют в канделах (кд — cd) . Кандела — единица силы света, которую создает световой поток в один люмен, равномерно распределенный вну­три телесного угла в один стерадиан. Кандела (свеча) есть сила света в перпендикулярном направлении плоской поверхности абсолютно черного тела площадью 1,6667 мм2 при температуре 2046 К. Освещенность — отношение светового потока к площади поверхности, на которую он падает. Эта величина служит для оценки условий освещения. Единицей освещенности служит Люкс, или метросвеча. Один люкс (лк — 1х) соответствует освещенности, создаваемой световым потоком в люмен на площади 1 м2.В зарубежной литературе, кроме люкса, иногда применяются другие единицы освещенности: футо-свеча (fed), которая создается световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в один квадратный фут. Она соответствует 10,76 лк; несколько реже встречается люкс Гефнера (Н1х), который равен 0,88 метрического люкса. Приведенные выше световые величины необходимо знать, так как ими в светотехнической литературе до сих пор оцениваются светотехнические свойства ламп. Однако эти величины и основанные на них приборы могут ис­пользоваться в светокультуре весьма относительно, так как спектральные кривые поглощения лучистой энергии и основных физиологических процессов в зеленом листе (фотосинтез, образование пигментов и др.) резко отличаются от спектральной кривой видимости человеческого глаза, на которой основаны все фотометрические величины. Поэтому теперь часто используют энергетические величины, хотя этот метод не всегда позволяет учитывать специфику действия излучения на зеленые растения. В современной ботанической литературе участок оптического излучения от 300 до 700 нм известен как физиологическая радиация. При этом облученность измеряется или в эргах в 1 с на 1 см2 облучаемой площади (эрг/с * см2), или в ваттах на 1 м2 (Вт/м2). Однозначное обозначение (Вт/м2) облученности и электрической мощности источников искусственного из­лучения приводит иногда к .недоразумениям. Поэтому для измерения облученности желательно принять единицы, производные от Вт/м2: мВт/см2 или мВт/м2. Близкие границы (380—710 нм) имеет излучение, называемое фотосинтетически активной радиацией — ФАР (PAR), которое измеряется в этих же единицах. В некоторых странах границы ФАР немного отличаются от принятых в СССР с колебаниями от 300 до 800 нм (Bickford a. Dunn, 1972).Фотосинтетически активное излучение измеряют с помощью энергетических и световых величин. В последнем случае иногда приходится пересчитывать эти величины по специальным таблицам, что весьма осложняет оценку излучения. Необходимо создать величины и единицы, которые бы позволили характеризовать оптическое излучение по его поглощению зеленым листом или по фотосинтезу. В Институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) сделана попытка создания системы величин, которая по аналогии с системой световых величин ис­пользует спектр действия фотосинтеза. Эффективный поток в этой системе назван фитопотоком. Фитопоток характеризует содержание энергии (в интегральном оптическом излучении), осуществляющей фотосинтез. За единицу фитопотока 'Принят фит (фт), равный потоку излучения в 1 Вт при длине волны 680 нм, обладающей максимальной фотосинтетической эффективностью. Эта эффективная облученность получила название фитооблученности. Единица фитооблученности — фт/м2. Эффективная отдача источника излучения названа фитоотдачей, которая измеряется в фт/Вт. Таким образом, к сожалению, пока нет унифицированных методов и приборов, позволяющих непосредственно определить количество воспринимаемого растениями из­лучения в абсолютных энергетических единицах. Для более точной оценки оптического излучения его часто делят на отдельные участки в соответствии с их влиянием на физиологические процессы. Так, голландский Комитет по исследованию действия оптического из­лучения на растения предложил изучать спектры по следующим зонам:Заканчивается многолетний период, когда натриевые лампы занимали в теплицах монопольное положение. Практически большая часть их спектра излучения находится в зоне высокой чувствительности человеческого глаза и, соответственно, прекрасно учитывается приборами для измерения светового излучения (люксметрами), которые обеспечивают высокую точность измерений и содействуют соблюдению требований технологии выращивания растений в условиях светокультуры.Наступает период, когда в сооружениях защищенного грунта все больше будут использоваться светодиодные системы излучения с различными спектрами. Один из наиболее распространенных – спектр с двумя пиками излучения в синем и красном диапазоне ФАР, возможны и многие другие варианты спектра. Это означает, что от привычной нам всем системы световых величин, где освещенность измеряется в люксах, во многих случаях, придется отказаться. В этом случае световая система величин должна быть заменена новой, учитывающей особенности спектральной реакции растений. Предложения о создании такой системы величин для измерений ФАР высказывались за рубежом и у нас в стране несколько десятилетий назад и основывались не на эффективной функции «спектральной чувствительности фотосинтеза» (часто забывают о том, что вид этой функции, полученной разными авторами, весьма существенно различается, поэтому ни о какой ее стандартизации нельзя серьезно говорить), а на учете количества излучаемых или падающих на поверхность растений фотонов, принадлежащих области ФАР.При одинаковой мощности излучения в пределах 400÷700 нм вид функции спектральной чувствительности должен представляться в виде прямой линии, наклон которой определяется соотношением количества фотонов, например, красного (700 нм) и фиолетового (400 нм) излучения.В соответствии с логикой, заложенной в данную фотосинтетическую фотонную систему величин, при одинаковой мощности излучения максимальной эффективностью обладает красный диапазон ФАР. Он создает максимальное количество фотонов, обеспечивает максимальный фотосинтез (максимальное образование О2 и органического вещества) и, следовательно, максимальную продуктивность. Конечно, в этом условность системы. На практике наибольшее количество фотонов, упавшее на растение, совсем не обязательно означает наибольшую продуктивность даже для вегетативного растения. Важен еще спектральный состав падающего излучения и фотопериод, не говоря уже о прочих основных факторов внешней среды, воздействующих на растения.Общее количество генерируемых «фотосинтетических» фотонов в удобном для практики представлении получило название микромоль (мкмоль), отсюда фотосинтетический поток фотонов (PPF) – мкмоль/с, фотосинтетическая фотонная облученность (PPFD) – мкмоль/(с∙м2) и т.д. В таблице 1 приведены соответствующие друг другу величины в световой и новой системах. Таблица 1. Соответствие световой и фотосинтетической фотонной систем величинСветоваяФотосинтетическая фотоннаяСветовой потоклмФотосинтетический фотонный поток мкмоль/сОсвещенностьлм/м2 = лкФотосинтетическая фотонная облученность мкмоль/(с∙м2)Световая отдачалм/ВтФотосинтетическая фотонная отдачамкмоль/(с∙Вт)На практике, как правило, приходится иметь дело со значениями PPFD – порядка несколько сотен мкмоль/(с∙м2), а суточная доза PPFD составляет уже один – три десятка моль/м2. Еще два слова о новой величине, которая характеризует эффективность фитооблучателя или источника излучения. Это отношение фотосинтезного потока фотонов к потребляемой мощности (PPF/W), которое имеет размерность мкмоль/Дж. Для натриевого тепличного светильника этот показатель составляет 1,6÷1,8 мкмоль/Дж, для светодиодного фитооблучателя значение 2,0 мкмоль/Дж считается очень хорошим уровнем. Нет необходимости скрывать, что новые единицы не совсем привычные для российского тепличного сообщества, первыми в нашей стране стали использовать голландские специалисты. К сожалению, несколько лет назад в рекламных проспектах, в презентациях и устных выступлениях некоторые новые величины приводились некорректно, размерности указывались неправильно: вред этого очевиден. Нам приходилось неоднократно устно выступать против этих элементов «технического вульгаризма». Хочется сделать это еще раз письменно, в надежде, что этот период остался в прошлом.Российские теплицы, как известно, вступили в новую стадию развития. Макротехнология светокультуры набрала максимальные обороты и будет сохранять их многие годы. Количество тепличных площадей со светокультурой превысило уровень 500 га, это больше чем в Голландии и, вероятно, в Китае. Искусственное освещение в новых овощных и цветочных теплицах используется до 5000 час. в год и в самые «темные» месяцы года может превышать 90% от суммарной ФАР, падающей на растение.В связи с этим я категорически против дальнейшего употребления термина «досветка». Это технический вульгаризм, не соответствующий истине, должен быть изъят из оборота. Вместо «досветка» следует писать «искусственное освещение при светокультуре»; немного длиннее, но зато правильно. Кроме технического аргумента есть и эмоциональный: упрощая название предмета или явления, мы рождаем упрощенное к ним отношение. Последствия, к сожалению, могут быть весьма неприятные.Другой характерный признак этапа развития тепличного сектора, который мы вместе сейчас переживаем, связан с началом массового использования светодиодных фитооблучателей. В 2017 г. их будет установлено в теплицах более сотни тысяч штук. Развитие светокультуры и внедрение в практику светодиодных фитооблучателей подчеркнули важность формирования нормативной базы технологического освещения промышленных теплиц. До недавнего времени она, практически, отсутствовала.Более того, в известных «Методических рекомендациях по технологическому проектированию теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады (Москва. 2014)» раздел 6.1 «Световой режим» изложен с грубыми ошибками. В 2016 г. ВНИСИ был разработаны и в 2017 г. вышли в свет два государственных стандарта в области тепличного освещения (это первые стандарты за всю отечественную историю!):ГОСТ Р 57671-2017 Приборы облучательные со светодиодными источниками света для теплиц. Общие технические условия. ПНСТ 211-2017 Облучение растений светодиодными источниками света. Методы измерений. Как видно, оба стандарта посвящены светодиодной светотехнике для теплиц. В ГОСТ Р 57671-2017 приведены классификация светодиодных облучателей для теплиц, рассмотрены электротехнические и светотехнические требования, требования к конструкции, методы испытаний и т.д. Основным новым элементом этого стандарта является сформулированное впервые понятие фотосинтетического фотонного потока (PPF) и требования (в том числе, количественные) к эффективности светодиодных фитооблучателей.В предварительном национальном стандарте (ПНСТ 211-2017) приведена классификация осветительных установок со светодиодами в сооружениях защищенного грунта и рассмотрены три основных типа установок (верхнего освещения, междурядного и освещения многоярусных фитоустановок типа «City Farm»), предлагаются методы и схемы измерения фотосинтетической фотонной облученности (PPFD).Хотел бы коротко коснуться перспективности внедрения в практику светодиодных облучателей, используемых в этих установках. Светодиодные облучатели верхнего освещения (toplighting).Существуют значительные технические трудности в создании мощных облучателей для замены традиционных светильников с НЛВД. Облучатели с принудительным воздушным охлаждением и, тем более, водяным вряд ли смогут конкурировать с существующими традиционными фитосветильниками. Эффективные конструктивные решения для отвода тепла путем естественной конвекции позволили создать светодиодные облучатели для замены приборов с НЛВД мощностью 600 Вт, обеспечивающих экономию установленной мощности, однако и здесь решающим становится экономический фактор. В качестве паллиативного варианта рассматриваются комбинированные системы типа НЛВД + светодиодный излучатель.Тем не менее, несмотря на все негативные экономические и экспертные оценки, в настоящее время вводится в эксплуатацию крупная, не имеющая аналогов в мире, осветительная установка со светодиодными облучателями типа toplighting на одном из отечественных тепличных комбинатах. Светодиодные облучатели для междурядного освещения (interlighting) в светокультуре огурца и томатов.В последние годы реализованы несколько пилотных проектов с апробацией указанной системы освещения, результаты которых оказались достаточно противоречивы. Становится ясно, что экономический эффект от замены светодиодными облучателями натриевых мощностью 250 Вт может быть получен только, если будет одновременно предложена рациональная технология их применения. В пользу рассматриваемой замены свидетельствуют агрономические (отсутствие ожогов листьев) преимущества и бóльшие удобства эксплуатации. Светодиодные облучатели для систем многоярусного освещения (shelf)Для фитоустановок этого типа светодиодные облучатели не имеют конкуренции, сами установки весьма перспективны для нашей страны с большим количеством малых городов и поселков, удаленных на сотни километров от крупных городов, в зоне которых расположены тепличные комбинаты. Люминесцентные лампы, которые, казалось бы, могли бы рассматриваться как альтернатива для многоярусных систем, в 1,5÷2 раза менее эффективны, содержат ртуть и не могут использоваться в фитоустановках по экологическим соображениям. НЛВД малой мощности 50÷70 Вт также недостаточно энергетически эффективны, содержат много ИК-излучения и будут приводить к перегреву растений в компактном объеме. Отметим, что вопрос применения светодиодных облучателей в установках, как их иногда называют «City Farm» необходимо решать комплексно с конструктивными решениями по отводу тепла при переходе от нижнего яруса к верхним.Настало время перейти к практическим вопросам измерения фотосинтетического фотонного излучения светодиодных фитооблучателей. В мире известно несколько производителей и, соответственно, типов приборов для измерения PPF и PPFD; один тип прибора готовится к производству в России. ВНИСИ получил в распоряжение и провел сравнительные испытания («сличения») следующих приборов интегрального и спектральных типов: Li-COR (США), UPRtek (Тайвань), GLoptic (Германия-Польша), Spectrum Technologies (США) и ТКА (Россия). Ни один из этих приборов пока не включен в Госреестр средств измерений.Была сформирована широкая программа измерений, для реализации которойООО «БЛ ГРУПП» изготовил 6 типов разноспектральных светодиодных излучателей («синий», «зеленый», «желтый», «красный», 2 типа «белых» с различной цветовой температурой); использовались для измерений также тепличный облучатель со стандартной НЛВД, были проведены измерения PPFD естественного излучения в ясную и облачную погоду, натурные измерения состоялись также в одном из тепличных комбинатах.Подробные результаты сличения будут опубликованы в журнале «Светотехника». Таким образом, проведенная работа еще раз показала, что для обеспечения единства и надежности измерений, обеспечивающих соблюдение требований технологии и достижение заданной продуктивности при выращивании растений в условиях светокультуры, необходимо пользоваться измерительными приборами, прошедшими официальную калибровку и внесенными в Госреестр. Испытательный центр ВНИСИ, имеющий международную сертификацию, в течение многих лет проводит все необходимые виды испытаний и измерений параметров световых приборов и источников света, предусмотренные Государственными стандартами.По заявкам многих организаций и фирм проводятся, в частности, измерения светотехнических параметров тепличных светильников с НЛВД в световых величинах. Раздел 2. Фотонная система величин и единицВатт — объективная мера для измерения количества энергии, выделяемой лампой ежесекундно.Энергия в свободном состоянии измеряется в Джоулях, и один Джоуль в секунду называется Ватт.Лампа накаливания мощностью 100 Вт генерирует 100 Дж энергии каждую секунду. Однако, как много световой энергии производится при этом?Около 6 Дж в секунду = 6 Вт. Мы видим, что мощность составляет всего лишь 6 %. Большинство же оставшейся энергии выделяется в тепловой форме.Многие газозарядные лампы, например, натриевые газозарядные лампы или металлогалогенные лампы значительно более эффективны по сравнению с лампами накаливания, потому как, соответственно, 30 и 40 % выделяемой энергии преобразуют в свет.Поскольку растения используют энергию в диапазоне 400 - 700 нм, то свет на этом спектральном участке называется фотосинтетически активной радиацией или просто ФАР. Для измерения энергии, выделяемой в этом диапазоне в секунду используется величина Вт ФАР. Это объективная мера для растений в противоположность субъективной мере, измеряемой в люменах, для определения влияния на восприятие человека. Ватт ФАР прямо указывает на количество энергии, которую растения могут использовать в реакции фотосинтеза.  Исходящие 400 Вт лампы накаливания равнозначны 25 Вт света, а из 400 Вт энергии, излучаемой металлогалогенной лампой, около 140 Вт приходятся на свет. Если принять во внимание тот факт, что на ФАР приходится основная "видимая" часть спектра, то логичным заключением будет то, что металлогалогенная лампа производит 140 Вт ФАР. Газозарядные лампы имеют несколько меньший показатель: 120-128 Вт, потому что свет желтый и содержит большее количество люменов."Освещенность" измеряется в Вт ФАР на метр квадратный, однако это не совсем верное понятие для определения эффективности света при выращивании растений, поэтому в садоводстве чаще используется термин "облученность", измеряемая в Вт/м2 или Ватт на метр квадратный.Следующий важный принцип, который следует понять для того, чтобы определить точное количество света, необходимое растениям — это осознание того, что свет распространяется не чем-то цельным, но пучками, именуемыми "фотонами". Эти пучки являются минимальными носителями энергии, путем которой свет и передается. Поскольку реакция фотосинтеза протекает путем поглощения атома фотона, то целесообразно будет подсчитать их количество, которое ежесекундно принимает на себя растение.Поскольку только фотоны света ФАР участка спектра являются активатором реакции фотосинтеза, то имеет смысл измерить только их количество. Теоретически лампы могли бы быть настроены на количество фотонов, излучаемых ежесекундно, но на сегодняшний день такие лампы не производятся.Биологи-исследователи говорят о фотонном потоке, которым облучается поверхность, — важной части исследуемого вопроса, обозначаемой ФФП ФАР (Photosynthetic Photon Flux, PPF), где ФФП не что иное, как фотосинтетический фотонный поток—величина, показывающее количество фотонов приземляющееся ежесекундно на 1 квадратный метр облучаемой поверхности.Другая важная величина — конверсия фотонного потока (YPF PAR or Yield Photon Flux). Этот показатель явственно демонстрирует нам насколько эффективно растение использует полученный фотонный "капитал". Поскольку "красные" цвета более активно способствуют запуску фотосинтеза, данные измерения уделяют внимание прежде всего подсчету именно их.Поскольку фотоны крайне малы по своим габаритам, то в науке, вместо чисел вида 1 000 000 000 000 000 000, используется обозначение "1.7 микромоль фотонов" ( знак µмоль). Микромоль содержит в себе 6 x 1017 фотонов, а 1 моль 6 x 1023 фотонов. Освещенность (или "облученность") измеряется количеством Ватт на квадратный метр или количеством микромоль на квадратный метр.Несмотря на то, что все три величины (Ватт на метр квадратный, фотосинтетический фотонный поток, конверсия фотонного потока) позволяют измерить количество света, которое получают растения, человеческий глаз не способен воспринять кривую спектра ФАР — 400-700 нм. Следует заметить, что некоторые ученые предлагают иные показатели: 350-750 нм. но принципиальной разницы для садоводов любителей в этом нет. Растения получающие недостаточно света, производят слабые, вытянутые листья и страдают общим недостатком массы. Другие же растения, наоборот, получающие чрезмерное количество света, выглядят исушенно-безжизненно и имеют обесцвеченную листву из-за разрушения хлорофилла.Также растения могут быть повреждены избыточной ультрафиолетовой радиацией. Однако, внутри допустимой нормы растения прекрасно откликаются на нужную дозировку света, показывая хорошие результаты в росте и наборе массы. А относительная квантовая эффективность является той мерой, которая демонстрирует максимальную работу каждого фотона.Кривая зависимости относительной квантовой эффективности от длины волны называется кривой реакции растений к фотосинтезу, о чем было сказано ранее.Также предоставляется возможным построить график, демонстрирующий эффективность определенных участков спектра на осуществление реакции фотосинтеза. Факт того, что фотоны синего света производят больше энергии, чем фотоны красного цвета обязательно должен быть принят во внимание, и тогда кривая может быть запрограммирована на измерение исключительно "люменов растений" или "люменов человека". Это и должно произойти в обозримом будущем. Например, уже сегодня компания Venture Lighting International предлагают установленные Вт ФАР счетчики на серии ламп Sunmaster, предназначенных специально для рынка растениеводческих технологий.Главной составной частью растений, обеспечивающей фотосинтез является хлорофилл. Некоторые ученые извлекали его из растений для определения реакции на световое излучение различной длины волн и спектральной частотности, ожидая, что его реакция будет аналогичной реакции фотосинтеза растений. Однако, исследования показали, что реакция других компонентов (в частности, каротиноидов и фикобилинов) не менее важна для протекания нормальной реакции фотосинтеза. Таким образом, кривая отклика растений представляет собой собирательную величину, состоящую из значений реакций всех необходимых пигментов, и характерную для большинства растений (хоть и не для всех, т.к. разница, порой, достигает 25 %). Хотя в газозарядных лампах и лампах накаливания спектральная величина излучаемого света остается неизменной, металлогаллогенные лампы предоставляют возможность выбора температуры и спектрального диапазона освещения.В дополнение к фотосинтезу, который имеет следствием материальный рост, другие функции (прорастание, цветение и пр) вызваны наличием или отсутствием света. Эти процессы называются фотоморфогенезом и зависят не столько от интенсивности света, сколько от облучения в строго классифицированных спектральных рамках (синий, дальний красный или просто красный), а также от действия специальных рецепторов (фитохромы и криптохромы).Растения "видят" свет иначе, чем люди. Именно поэтому люмены, люксы и футсвечи не всегда являются величинами, показывающими достаточный уровень освещенности, так как это меры, прежде всего всего отображающие уровень видимости. В случае с растениями лучше использовать значения Вт ФАР, фотосинтетического фотонного потока и конверсию фотонного потока. Кроме того, важным является не только количество, но и качество света.
Заключение
Таким образом, проблема измерения оптического из­лучения в растениеводстве до сих пор не решена окончательно, так как не ясно, какая система величин и единиц позволяет наиболее точно определить оптимальный спектр излучения для отдельных растений и на разных этапах их роста. Видимо, пока придется пользоваться обеими системами. То же относится и к определению количественного учета облученности.
Список использованной литературы
Справочная книга по светотехнике 2019. / Под. ред. Ю .Б. Айзенберга и Г.В. Бооса и Леман В.М. Курс светокультуры растений;Курс светокультуры растений В.М. Леман (1976), оптическое излучение и его измерение.