Патент на изобретение №2397636

(54) СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ КУЛЬТУР В ТЕПЛИЦАХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано для выращивания сельскохозяйственной продукции при искусственном освещении. В способе периодически изменяют интенсивности светового потока и спектрального состава источника света. Освещение растений в сооружениях защищенного грунта осуществляется на основе принципа удвоения естественного суточного ритма за счет плавного перехода уровня освещенности от ночного к дневному и наоборот. Переход происходит два раза в сутки, с учетом изменения лунного и солнечного спектров облучения. Причем пики максимальной суточной освещенности совпадают с моментами верхней, дневной, и нижней, ночной, кульминациями солнца. Соотношение продолжительности светлого и темного периодов зависит от степени вегетативной зрелости и вида выращиваемых растительных культур. Способ позволяет повысить урожайность за счет оптимизации светового режима, увеличить скорость роста растений, снизить расход электроэнергии, а также расширить диапазон применения.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для выращивания цветов, овощей, фруктов и другой сельскохозяйственной продукции при искусственном освещении.

Известен способ выращивания растений огурца при искусственном освещении, в котором в течение первых 18-22 суток после выращивания рассады огурца производят ее облучение с интенсивностью, равной 25-30% от максимальной, затем следующие 14-16 суток характеризуются максимальными значениями интенсивности, и, наконец, последние 28-32 суток интенсивность облучения постепенно снижают до 28-30% от максимальной (RU 2131179 С1, 1999.06.10).

Недостатком данного способа является невозможность регулирования спектра излучения облучающего светового потока.

Известен способ локального бестеневого освещения рассады в закрытом от внешней среды пространстве с регулируемым защитным колпаком, снабженным искусственным источником света, в котором периодически изменяют площадь освещаемой поверхности, интенсивность светового потока источника света, а также спектральный состав освещения рассады, причем в качестве искусственного источника света используются светодиоды (RU 2006119966 А, 2007.12.27).

К недостаткам данного способа следует отнести сложность практической реализации и ограниченный диапазон использования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения (прототипом) является способ искусственного светоимпульсного освещения растений, в котором освещение растительных культур осуществляется световыми импульсами регулируемой интенсивности, частоты и скважности, причем источники света выполнены на светодиодах с различным спектром излучения (RU 2326525 С2, 2008.06.20).

К недостаткам следует отнести применение дорогостоящего оборудования для реализации данного способа, использование специальных сооружений защищенного грунта и ограниченный диапазон использования.

Технической задачей изобретения является создание способа искусственного освещения растительных культур в теплицах, позволяющего повысить урожайность за счет оптимизации светового режима, увеличить скорость роста растений, снизить расход электроэнергии, а также расширить диапазон применения.

Эта задача достигается тем, что в предлагаемом способе искусственного освещения растительных культур в теплицах, предусматривающем периодическое изменение интенсивности светового потока и спектрального состава источника света, освещение растений в сооружениях защищенного грунта осуществляется на основе принципа удвоения естественного суточного ритма, то есть плавного перехода уровня освещенности от ночного к дневному и наоборот, происходящего два раза в сутки, с учетом изменения лунного и солнечного спектров облучения, причем пики максимальной суточной освещенности совпадают с моментами верхней, дневной, и нижней, ночной, кульминациями солнца, а соотношение продолжительности светлого и темного периодов зависит от степени вегетативной зрелости и вида выращиваемых растительных культур.

Очень важным условием, влияющим на скорость роста растений и величину урожая в теплице, является свет. Энергия света используется растениями для фотосинтеза и регуляции своего развития – прорастания, цветения, плодоношения. При низкой интенсивности света преобладают процессы дыхания растений, энергия для жизнедеятельности черпается за счет распада ранее синтезированных веществ. Повышение интенсивности света пропорционально увеличивает фотосинтез. При дальнейшем росте облучения фотосинтез замедляется, после чего наступает фаза насыщения.

При низкой световой интенсивности растения получаются вытянутые. У редиса, например, образование корнеплодов происходит с пониженной активностью, растения формируют цветоносные стебли. У томатов и огурца цветы опадают, размеры плодов невелики, вкусовые качества низкие.

Интенсивный свет позволяет скоординировать фотосинтез, рост и развитие растений, увеличить урожай, получать крупные плоды высокого качества, значительно снизить сроки вегетации. В то же время для выращивания зелени сильный свет вреден, так как рост листовой поверхности замедляется, качество листьев снижается, они желтеют и становятся жесткими. Следовательно, для обеспечения максимальной продуктивности растительных культур решающим фактором является оптимальный выбор уровня освещенности.

Считается, что солнечный (дневной) свет является лучшим освещением, поскольку филогенетическое развитие растений происходило именно на нем, растения лучше к нему приспособлены. Чем ближе спектральный состав искусственного освещения к естественному спектру, тем выше эффективность фитоценоза. Дневной свет наряду с питательными веществами и водой является одним из важнейших факторов для выращивания растений. Но дневного света может не хватать. Индустрия растениеводства все больше склоняется к использованию искусственного освещения, с помощью которого пролонгируется сезон выращивания растений, улучшается контроль над процессами роста. Качество освещения определяет успех всего производства.

При дозировании света в теплице следует ориентироваться на выращиваемую культуру, правильно регулируя освещенность и создавая оптимальные условия для ее роста. Практика показывает, что для огурца световой день должен составлять 16 часов, для помидоров – 18 часов, а для роз – 19 часов. В некоторых теплицах практикуется круглосуточное освещение. Однако для нормального физиологического развития растений требуется несколько часов полной темноты. Необходимо также учитывать потребность в вариативном освещении различных растений – короткого и длинного дня.

Исходя из вышеизложенного, для организации оптимального искусственного освещения в сооружениях защищенного грунта необходимо обеспечить достаточную интенсивность, необходимый спектр и длительность световой процедуры, соблюдая при этом вариативный алгоритм естественного изменения освещения – переход от ночного к дневному и наоборот.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность светорадиационной обработки растений путем удвоения естественного суточного ритма. То есть в течение 24 часов интенсивность освещения от максимального до минимального значения плавно изменяется два раза, имитируя ночь, восход, день, закат, снова ночь и т.д. При этом пики максимальной освещенности совпадают с моментами верхней, дневной, и нижней, ночной, кульминациями солнца: максимальная освещенность (день) приходится на 12 час и 24 часа, а минимальная (ночь) – на 6 час и 18 час. Привязка экстремальных значений освещенности к солнечным кульминациям позволяет избежать нарушений естественных биоритмов растений, причем спектральный состав светового облучения соответствует солнечному и лунному спектрам в соответствующих фазах. Соотношение продолжительности светлого и темного периодов зависит от степени вегетативной зрелости и вида выращиваемых растительных культур.

Удвоение суточного ритма способствует ускорению роста растений, увеличению вегетативной массы, снижению затрат на электроэнергию.

Предлагаемый способ позволяет эффективно использовать как солнечный свет, так и искусственное освещение, обеспечивая необходимый радиационный режим круглый год, он не вызывает световую «усталость» растений.

Предлагаемый способ позволяет повысить урожайность на 6-11%.

Применение данного способа не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических изменений растительных культур.

Формула изобретения

Способ искусственного освещения растительных культур в теплицах, предусматривающий периодическое изменение интенсивности светового потока и спектрального состава источника света, отличающийся тем, что освещение растений в сооружениях защищенного грунта осуществляется на основе принципа удвоения естественного суточного ритма, то есть плавного перехода уровня освещенности от ночного к дневному и наоборот, происходящего два раза в сутки, с учетом изменения лунного и солнечного спектров облучения, причем пики максимальной суточной освещенности совпадают с моментами верхней, дневной, и нижней, ночной, кульминациями солнца, а соотношение продолжительности светлого и темного периодов зависит от степени вегетативной зрелости и вида выращиваемых растительных культур.