Выбор освещения Ч.5
Внимание! Данный материал содержит информацию, написанную жителем Канады для русскоязычных жителей Канады. Данные научные сведения предназначены исключительно для информационных целей и не являются призывом или пропагандой к употреблению наркотических веществ или к нарушению действующего законодательства.
Пожалуйста, читайте данный материал только если культивация Cannabis Sativa не нарушает законодательство государства, на территории которого вы находитесь в данный момент.
Оглавление
ФАКТЫ И МИФЫ ОБ ОСВЕЩЕНИИ РАСТЕНИЙ
ФАКТЫ И МИФЫ ОБ ОСВЕЩЕНИИ РАСТЕНИЙ
Солнечный свет не имеет разный спектр весной и осенью
"Используем лампы холодного белого света на веге, так как они похожи на синеватое весеннее Солнце; лампы желтого света, из-за их теплого света, больше походят на цвет, напоминающий красноватое осеннее Солнце." – Миф старый и уже плотно закрепился в головах гроверов.
По словам К. Слопера из его книги "The Led Grow Book", все пошло от старых керамических и натриевых ламп. Раньше гроверы использовали более холодные керамические лампы низкой мощности (315Вт) на веге, а при переходе на цветение просто подключали более мощные ДНаТ (600Вт). Поэтому и стало принятым считать, что кроме мощности света теплый спектр ДНаТ ламп каким-то особенным способом стимулировал цветение.
Как мы уже знаем из главы о фотоморфогенезе и пигментах, красный и синий свет правда обладают множеством механизмов воздействия на растение, и очень грубое упрощение: "синеватый - вега; красноватый - цветение" даже соответствует реальности при низких уровнях света. Но сильный свет нивелирует все изменения между 3500К и 6500К, а красный цвет хоть и запитывает фотосинтез немного лучше синего, но никак не стимулирует цветение.
Но вот сам спектр Солнца между весной и осенью меняется очень незначительно. Изменение цветовой температуры Солнца в зените между сезонами (из-за изменённого угла падения света на поверхность Земли) составляет около 500К (отклонение угла падения зависит от широты, в которой производятся замеры).
Интереснее в данной ситуации изменение света в течении дня. На закате/рассвете мы видим пламенный свет (2500-3000К + много ДК+ИК спектра). В зените, в безоблачную погоду свет становится сине-белым (6000К + повышенное количество УФ-А и УФ-Б).
Также световая температура очень сильно зависит от погодных условий: облака преломляют и поглощают свет, и это, конечно же, влияет на спектр. Высокая облачность останавливает менее интенсивный красный и делает свет синее. Средняя световая температура пасмурного неба составляет около 10,000К.
Было бы интересно понаблюдать за технологией случайного изменения спектра для симуляции натуральных погодных условий ;)
Существует несколько типов растений по способу фиксации углерода
Не все растения подвержены главной проблеме в устройстве РУБИСКО (неспособность различать СО2 и О2). В следствии эволюции, некоторые виды растений научились избегать этой проблемы.
Все современные растения разделяются на 3 основных типа по способу протекания углерод-фиксационной стадии фотосинтеза:
С3
С3 тип фиксации имеют 95% всех растений (в том числе и каннабис). Это самый базовый и простой механизм фиксации. Главным игроком явлеется уже занакомый нам фермент РУБИСКО, который захватывает СО2 напрямую из атмосферы. Название данного типа (С3) происходит из-за 3-фосфоглицерата - первого продукта в цепочке реакций фиксации. Название этого не особо важно, главное - его состав: каждая молекула 3-фосфоглицерата содержит ровно три атома углерода (3-С).
- Открывают стомату для прямого забора СО2 из атмосферы. Для максимализации всасывания СО2, РУБИСКО находится на поверхности листьев, что также увеличивает улавливание атмосферного О2 (фотореспирацию).
- Нуждаются в стабильных концентрациях СО2 в воздухе, так как не способны его накапливать. Превосходно реагируют на обогащение среды углекислым газом. Плохо переносят сильное освещение и повышенные температуры при низких концентрациях СО2.
- Задействуют 3 молекулы АТФ для фиксации одного атома углерода. Используют около 400-500г воды для фиксации 1г СО2.
Не смотря на низкую эффективность фиксации при стандартных условиях, С3 растения превосходно реагируют на оптимизацию среды. Из-за их приспосабливаемости продвинутый растениевод может чрезвычайно разгонять рост растений, давая запредельные количества света, воды+удобрений и СО2, тем самым получая внушительные урожаи.
С4
Эволюционно модифицированная версия С3 фиксации, которой обладают такие растения, как: травы, злаки, кукуруза, пшено, сахарный тростник. С4 фиксация также названа из-за состава продукта первого этапа захвата СО2 - "оксалоацетата", который имеет 4 атома углерода (4-С).
- В отличие от С3, имеют специальную систему захвата и накачки СО2 для последующего снабжения РУБИСКО. Благодаря этой своеобразной СО2 помпе, растения очень устойчивы к фотореспирации. Кроме того, из-за такой системы подачи, РУБИСКО находится в глубине листа, что является дополнительной защитой от улавливания атмосферного О2.
- Способны открывать стомату меньше, чем С3 растения, что позволяет им хорошо переносить интенсивный свет, высокую температуру и засуху.
- Из-за высокой эффективности улавливания СО2, в листьях С4 растений часто содержится на 60% меньше РУБИСКО, а, следовательно, и белка, чем в С3 растениях. Из этого также следует и более низкая потребность в удобрениях для сопоставимых темпов набора биомассы.
- Из-за повышенной сложности процесса более энергозатратно фиксируют углерод (требуется 5 АТФ для захвата 1 молекулы СО2).
- Не смотря на высокую энергетическую затратность в фиксации, показывают производительность в 2-3 раза выше, чем С3 растения при стандартных атмосферных концентрациях СО2. Кроме того, они используют всего 250-300г (25-50% эффективнее C3) воды для фиксации 1г СО2. Происходит это из-за стабильного притока СО2 и резистентности к фотореспирации.
О высокой эффективности С4 растений говорит аграрный фактор. Средне-статистическая урожайность C4 кукурузы (8.7 тонн на гектар) почти в два раза певосходит среднюю урожайность C3 пшеницы (4.5 тонн на гектар). Однако, ничто не идеально. Главной слабостью С4 растений является плохая устойчивость к холоду - растения теряют значительную часть своей эффективности в холодном климате.
САМ
Модифицированный для экстримальных температур С4 тип фиксации, которым обладают: кактусы, суккуленты, ананас. Имя (CAM) происходит от английского - Crassulacean Acid Metabolism, или «Кислотный Метаболизм Толстянковых".
- Имеют уникальную возможность открывать стомату в темное время суток и запасать СО2 в виде малата (яблочной кислоты). Эти кислотные запасы СО2 используются днем, когда растение закрывает стоматы. Деляется это для удержания максимального количества влаги в условиях экстримально сухого климата.
- Невероятно эффективны (до 1000% эффективнее чем С3), ведь тратят всего 50-100г воды для фиксации 1г СО2.
Обратной стороной подобной эффективности является скорость роста. Из-за своей периодичности, метаболизм в САМ видах происходит во много раз медленнее, чем в представителях С3 и С4 видов.
Можно ли использовать зеленый свет ночью?
Зеленый свет активно воспринимается растением и влияет на его биоритмы.
Согласно недавним тестам, проведенным командой брюса Багби, зеленый свет сбивает биоритмы растения точно также, как и красный спектр.
Сверху на графике можно увидеть относительную реакцию растений на освещение разными спектрами света. Растения, освещенные зеленым светом ночью, отставали от контроля - растений, находящихся в полной темноте ночью.
Интересно, что согласно этим тестам, биоритмы растений в намного меньшей степени реагируют на синий свет, чем на красный или зеленый. Однако данные результаты еще ни о чем не говорят, ведь эффект от синего света может быть долгосрочным (к примеру, приводить к относительному снижению итогового урожая).
Вывод: Не стоит тревожить или намеренно освещать свой гроурум ночью. Любой свет в диапазоне ФБАР (270-800нм) будет заставлять растение так или иначе реагировать. Прерывание ночной фазы у растений всегда влечет снижение урожая, и это факт.
Если ИК спектр несет мало энергии, почему мы его так хорошо чувствуем?
Как мы помним из отрывка о световой темпертауре (Кельвинах), все объекты, чья температура находится выше абсолютного ноля (-273С), выделяют радиацию. Большинство объектов, с которыми мы сталкиваемся каждый день, имеют относительно низкую температуру, а, следовательно, отдают почти всю свою энергию именно в ИК спектре. К примеру, человек излучает тепло в виде ИК волн в диапазоне между 9,000 – 11,000 нм.
Вывод: ИК спектра просто больше.
Почему чистый ультрафиолет выглядит фиолетовым, если в нем нет красного спектра?
Чистый фиолетовый цвет представляет из себя смесь синего и красного спектров, которые при наложении реакций от красных и синих колбочек воспринимаются нашими глазами как отдельный фиолетовый свет.
Так почему же диапазон между 200 и 400 нм кажется нам фиолетовым, а не просто темно-синим?
- Дело в уникальной аномалии спектрального восприятия красных колбочек. Стандартный диапазон, в котором красные колбочки поглощают свет, находится между 450-730нм. Но существует небольшой пик поглощения красного, находящийся в дальней части синего спектра (около 380-450нм). Мы видим ближний конец UV-A фиолетовым именно благодаря активации небольшого количества красных колбочек вместе с синими.
Вывод: Не будь этого артефакта в спектре поглощения красных колбочек, мы бы называли ультрафиолетовй диапазон ультрасиним.
24 часовой световой день для автоцветов
В данный момент мы не имеем конкретных исследований на каннабисе, однако по ограниченным исследованиям, проводимым на разных растениях, можно предположить, что полное отсутствие времени для восстановления вредит любому растению.
В растении присутствует система накопления крахмалов в течении светового дня. Чем интенсивнее и дольше светит лампа, тем больше крахмалов может накапливаться в хлоропластах. Кроме того, из-за интенсивности светового потока, который получает средний сортовой каннабис, также можно предположить, что в клетках со временем начинает расти концентрация свободных радикалов.
Вывод: Растениям необходимо избавляться от накопленного в тканях крахмала, а также восстанавливаться от возможных травм и свободных радикалов, образованных днем. Исходя из всего вышеперечисленного, я считаю 20 часов света золотым стандартом для выращивания автоцветов.
Солнце имеет лучший спектр света, который нам нужно копировать
Солнце - реактор невероятного размера и мощности. В его ядре в процессе термоядерного синтеза (из двух атомов водорода рождается один атом гелия) высвобождается невероятное количество энергии. В секунду Солнце преобразует 500 миллионов тонн водорода, тем самым выделяя около 386 септиллионов Вт. (386,000,000,000,000,000,000,000,000).
Для сравнения, все человечество потребляет 18.4 миллиарда Вт. Это в 21 миллион раз меньше.
Вся эта энергия из ядра звезды высвобождается наружу (путь к поверхности занимает от 10,000 до 170,000 лет) и за 8.3 минуты летит до поверхности нашей планеты. Всего в землю попадает около 0.00000005% от всей солнечной радиации.
Из этой энергии 30% сразу отражается в космос, 20% поглощается атмосферой планеты, и только 50% принимается поверхностью планеты.
Эти 50%, попавших на поверхность, также состоят из:
Подводя итог всего вышепересиленного: Солнце - титанических размеров термоядерный реактор, выбрасывающий свою энергию в окружающее пространство. Растения формировались под тем, что было им доступно. В процессе этого формирования они вырабатывали определенные механизмы для лучшей адаптации под среду. Наша цель состоит в том, чтобы максимально эффективно пользоваться данными механизмами как инструментами для достижения наших собственных целей.
Симуляция рассвета и заката
Последнее время набирает популярность использования специальных контроллеров, постепенно снижающих или повышающмх световые потоки во время включения и выключения света. Таким образом происходит своеобразная симуляция рассвета и заката.
Теоритически, это должно снижать стесс от резкого перехода между фазами сна и бодрствования, однако тут есть несколько пунктов:
1) В отличие от биоритмов человека, регуляция которых производится в многократно раз более сложной нервной системой, внутриклеточные механизмы растения работают в очень высоком темпе. Им попросту не нужно долго просыпаться и засыпать.
2) Растения способны контролировать как количества усваемого света, так и темп фотосинтеза. Фотосинтетическая активность всегда растет до середины дня, а после снижается. Происходит это из-за тока соков вследствие нагрева листьев, процесса транспирации, а также накопления продуктов фотосинтеза в клетках.
3) Нужно ли нам вообще снижать стресс растения? Оказание контролируемого стресса на растение является своего рода основанием, на котором стоит технология современного производства каннабиса (эта тема достаточно неоднозначна, и я обязательно коснусь ее в цикле о тренировках растения).
В итоге, ничего против данной практики сказать не могу. Хоть я и не вижу в ней особой необходимости, сама техника может вызывать исследовательский интерес. Главное - не делать эти симуляции слишком длинными, иначе можно выйти за пределы критического фотопериода.
Растения способны контролировать количество получаемого света
В растительных клетках постоянно происходит процесс циклоза (перемещение органоидов). Это происходит для того, чтобы отдельные органеллы не подвергались влиянию среды, не окислялись кислородом и свободными радикалами.
Циклоз хлоропластов обозначается отдельным термином под названием фоторелокация. Фоторелокация несет в себе две жизненно важные функции в процессе жизнедеятельности растительной клетки: охлаждение и регуляция интенсивности получаемого солнечного света.
Технически, это выглядит как разворот и захождение одних хлоропластов за другие для избегания чрезмерного света, либо как сосредоточение в самой яркой части клетки для компенсации малой освещенности.
Сами перемещения происходят за счет микрофиламентов, маленьких внутриклеточных мышц, которые могут перетягивать органоиды в разные части клетки.
Эти мышцы работают засчет кальциевых сигналов, что при дефиците кальция влечёт за собой выгорание и окисление хлоропластов даже при стандартных объемах света (из-за отключения системы органоидного перемещения).
Можно ли постоянно перемещать лампы, постепенно засвечивая растения?
Чуда произойти не может: лампа, перемещаемая по двойной площади даст в 2 раза меньше света. Даже больше, куст среагирует хуже, чем на двухкратное уменьшение освещенности, так как лимиты в эффективности фотосинтеза заставляют растение всегда предпочитать больше света дольше.
Калькулятор освещенности в аутдоре + калибровка для квантум метра
Clear sky calculator может помочь для проверки калибровки квантум метра, а также расчета примерного количества света в вашем регионе для аутдора.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Электрика
Вот небольшой список правил для того, чтобы сделать свой гроурум безопаснее:
- Используйте качественные устройства перефирии, сертифицированные по всем стандартам безопасности вашей страны.
- Удостоверьтесь в работоспособности своих предохранителей (автомата или пробок). Постарайтесь использовать сетевые фильтры вместо обычных удлинителей.
- Знайте ампераж своей розетки и не превышайте его. Европейский стандарт пропускает 16А. При токе в 220В это дает около 3500Вт. Северо-Американский стандарт пропускает 15А, при токе в 120В, это дает около 1800Вт. Перегрузка узлов может привести к перегреву.
- Используйте зеземление для подключения приборов. Это защитит как вас, так и прибор.
- Старайтесь уменьшить количество сетевых узлов, к которым подключены ваши приборы. К примеру, постарайтесь подключать освещение в розетку напрямую, без сетевого удлинителя. Никогда не подключайте один удлинитель в другой.
- Используйте только медные провода нужной маркировки. Аллюминий намного дешевле, однако во многом уступает меди. Он более ломкий, имеет более низкую электропроводность, более высокое сопротивление и плавится намного легче меди.
Попробуйте использовать умную розетку вместо обычного электронного таймера. Стоят они одинаково, но у умной розетки намного больший контроль.
Берегите глаза
Используйте солнцезащитные очки. Световой поток, используемый растениями, может причинить урон глазам. Особенно важно защищать глаза от ламп с дополнительным количеством ультрафиолета в спектре.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Источники
В этот цикл статей легло огромное количество исследований и журналов, ссылки на которые указаны в самом тексте. Кроме относительно небольших источников, я также пользовался The Led Grow Book by C. Sloper и Raven Biology Of Plants by R. Evert & S. Eichhorn.