Досветка огурца в теплице: уровни света, опыты и оборудование

Что известно про свет для огурца по нашим объектам

Огурец — культура, на которой у ECOLED-BIO больше всего собственных данных. Не расчётов, а производственных опытов: в трёх случаях светодиодная досветка работала рядом с натриевой в одной теплице, при общем микроклимате, поливе и графике досвечивания, и различался только источник света.

• Агрохолдинг «Добрянский», Пермский край. Опыт с 7 сентября по 28 декабря 2019 года на двух делянках по 118,8 м². Контроль — 54 светильника ЖСП с лампами ДНаЗ Reflux Ag 600 Вт, опыт — 27 таких же и 27 фитосветильников ECOLED-BIO-320W F-RING. Итог: 25,1 кг/м² против 23,8 кг/м² и экономия 17 085 кВт·ч — 23,3 % от потребления контрольного варианта.
• Кунгурский сельхозколледж. Учебно-опытная теплица, сентябрь 2021 — февраль 2022. Гибридная схема: часть светоточек осталась за ДНаТ, 12 заняли ECOLED-BIO-320W-D120 F-RING, участок 45 м². Урожайность сохранилась, продукция осталась товарного качества, потребление на досветке снизилось до 40 %.
• ТК «Авсень», Крым. Рассада огурца, 10 ноября 2016 — 20 января 2017. Опытный участок 96 м² под двенадцатью приборами по 200 Вт, контрольный — под ДНаТ 600 Вт на той же высоте 3,5 м. Рост и развитие разошлись в пределах статистической погрешности 4–6 %, энергопотребление снизилось в 3,2 раза.

Общий вывод из трёх опытов один и тот же: при корректно подобранной облучённости замена натриевой досветки на светодиодную огурец не ухудшает. Прибавку урожая при этом даёт не сам факт замены — её дал только «Добрянский», и там сработала комбинированная схема с двумя источниками сразу.

Шпалерная культура: почему верхнего света мало

Огурец в теплице ведут на шпалере: растение поднимается по шпагату, и к середине оборота полог становится плотным и высоким. Верхний свет при этом работает в основном на макушку, а плодоносящая зона и нижние листья оказываются в тени собственных верхних ярусов.

Разница по высоте бывает кратной, и её видно даже там, где полога ещё нет. В умной теплице Калачеевского аграрного техникума облучённость считали на четырёх уровнях: 56 и 66 мкмоль/м²·с у поверхности гряды против 124 и 136 мкмоль/м²·с на высоте метра и полутора. Это чистая геометрия подвеса, без затенения листьями; с плотным пологом провал внизу становится больше.

Отсюда два практических следствия для огурца.

Первое — расчётную плоскость надо называть. Требование «200 мкмоль/м²·с» без указания высоты для шпалерной культуры бессмысленно: под одной и той же схемой это может быть и уровень макушки, и уровень гряды, а разница между ними двукратная.

Второе — высоту подвеса стоит делать регулируемой. В калачеевской теплице кронштейн F-RING позволяет менять высоту по мере роста растений; в Кунгурском колледже приборы вешались в существующую сетку подвесов рядом с натриевыми и перекрывали ту же площадь, что и снятая лампа. Там, где полог высокий, к верхнему свету добавляют свет внутри ряда — как это устроено, разобрано на странице досветки томата, где межрядная схема просчитана в цифрах.

Какие уровни облучённости получаются на практике

Нормы облучённости под огурец мы не публикуем: своих измерений по фазам развития культуры у нас нет, а переписывать чужие таблицы в справочник — то же самое, что выдавать их за собственные данные. Требуемый уровень задаёт технология хозяйства, и он приходит к нам во входных данных расчёта.

Что мы можем показать честно — какие уровни получились на объектах с огурцом.

• 55 мкмоль/м²·с — замер ручным спектрометром в междурядье, на уровне растений, на светодиодной части гибридной схемы в Кунгурском сельхозколледже. Это измерение, а не расчёт.
• 94,45 мкмоль/м²·с — замер тем же способом под натриевой частью в «Добрянском», под лампами ДНаЗ Reflux Ag 600 Вт, с пиком излучения на 599 нм. Цифра относится к контрольному варианту и полезна как база сравнения.
• 56–136 мкмоль/м²·с — расчётный диапазон по четырём уровням в калачеевской теплице, где после запуска планируют вести в том числе огурец.

Обратите внимание на порядок величин: ни на одном объекте уровень не дотягивает до 200 мкмоль/м²·с, который часто фигурирует в запросах. Это не значит, что такой уровень недостижим — он достигается увеличением потока, и цену этого увеличения считают в приборах и киловаттах. На калачеевской геометрии, чтобы вместо расчётных 130 мкмоль/м²·с на высоте метра получить 200, потоку нужно вырасти примерно в полтора раза.

Как читать такие цифры и чем расчёт отличается от замера — в статье PPFD, DLI и фотопериод.

Замена натриевых ламп на огурце: два опыта

Оба опыта поставлены одинаково: гибридная схема, при которой часть светоточек остаётся за натриевыми лампами. Для действующего хозяйства это не компромисс, а корректная методика — рядом остаётся контрольный участок в тех же условиях.

«Добрянский»: половина приборов на делянке. Задача была сформулирована в письме комбината прямо — получить экономию электроэнергии без ущерба для урожайности. Расстановку светодиодной части задал светотехнический расчёт DIALux, выполненный до начала опыта; обе делянки отделили от общего освещения теплицы, чтобы посторонний свет не размывал разницу. Урожай на светодиодной делянке оказался выше на 5,4 %, экономия — 23,3 %. В письме от 4 февраля 2020 года руководство рекомендовало расширение площадей под комбинированной досветкой; расширения после опыта пока не последовало, и мы говорим об этом прямо: кейс остаётся результатом испытания, а не последующего внедрения.

Кунгурский колледж: 12 светоточек из общей сетки. Три месяца растения росли под смешанным светом — самый тёмный период года в Пермском крае, когда результат целиком определяется досветкой. Выращивание на лотковых столах со шпалерной подвязкой. Урожайность сохранилась, потребление на досветке снизилось до 40 %. Отдельного протокола колледж не оформлял, поэтому цифра приводится по результатам совместной работы, а не как измерение по методике.

Соотношение замены в обоих случаях одинаковое: 320 Вт вставали вместо 600 Вт, один прибор в одну точку подвеса. Это следствие расчёта, а не правило: оно зависит от требуемой облучённости, высоты подвеса и кривой силы света. Полный разбор перехода — в статье замена ДНаТ на светодиоды.

Рассада огурца — отдельная задача

Рассадное отделение живёт по другим правилам, чем плодоносящая теплица. Растение низкое, полога нет, зато плотность посадки высокая и цена ошибки выше: вытянувшаяся рассада испортит весь оборот.

В ТК «Авсень» в Бахчисарайском районе Крыма опыт вели сотрудники комбината: главный агроном, агроном по защите растений и главный инженер. Культура — рассада огурца гибрида «Туми», посев 23 декабря 2016 года, всходы 27 декабря, первый настоящий лист 5 января, окончание наблюдений 15 января 2017 года. Сравнивали фотосинтетическую активность, рост и накопление биомассы.

Результат: высота стебля и под светодиодами, и под ДНаТ уложилась в 50–65 мм, второй настоящий лист развивался одинаково, корневая система в обоих вариантах развита достаточно; расхождения — в пределах погрешности 4–6 %, при этом под натриевыми лампами корневая оказалась развитее в 8 % случаев. Визуально растения обоих вариантов выглядели одинаково. Энергопотребление при замене один к одному снизилось в 3,2 раза.

Две вещи из этого опыта стоит запомнить.

Досветка рассады приходится на пик потребления. Ноябрь — январь, и в первые дни рассаду досвечивают круглосуточно. Именно поэтому в рассадном отделении экономия от замены получается самой заметной из всех наших объектов.

Равномерность важнее пикового уровня. По итогам опыта агрономы «Авсеня» рекомендовали не добавить мощности как таковой, а перестроить схему: опустить светильники до 1,5 м над серединой ценоза, добавить около 10 % мощности установки и разбить один прибор 200 Вт на два по 100 Вт. Под эти условия сделан расчёт от 19 января 2017 года: 30 светильников по 100 Вт сеткой 5 × 6 на участке 8 × 12 м при высоте подвеса 2,5 м и удельной мощности 30,2 Вт/м².

Второй вариант рассадного отделения — многоярусные стеллажи. В ИНК-Групп рассаду огурца, перца, томата и земляники выращивают на ярусах, и верхний свет до нижних полок доходит ослабленным. В январе 2021 года между ярусами добавили линейные ECOLED-BIO-60-LX F-OPTIMA — облучённость подняли на всех полках, не увеличивая высоту стеллажа.

Спектр и оборудование под огурец

Готовой таблицы «культура → исполнение спектра» у нас нет, и мы её не придумываем: в паспортах серий указаны обозначения исполнений, а рекомендации под конкретные культуры находятся в работе. Исполнение подбирается под задачу и согласуется до поставки — что именно означают SP1–SP6 и чем они различаются, разобрано в статье спектр света для растений.

Что можно сказать по объектам с огурцом: на всех трёх производственных опытах стояли полноспектральные исполнения, а в калачеевской теплице, где после запуска планируют в том числе огурец, — исполнение SP1.

По оборудованию картина устойчивая.

• Верхний свет в теплице — F-RING: круглый подвесной прибор с кольцевой компоновкой светодиодов и косинусным распределением 120°. Именно он вешается в существующую сетку подвесов рядом с натриевыми приборами и перекрывает ту же площадь, что и снятая лампа. На огурце работали модели 320 Вт (895 мкмоль/с) в «Добрянском» и Кунгуре и 240 Вт в фитотронно-тепличном комплексе Вавиловского университета, где досвечивают отделения ускоренной селекции огурца и томата.
• Свет внутри ряда и между ярусами — линейные приборы F-OPTIMA: узкий корпус крепится под полку или внутри ряда и светит с близкого расстояния.
• Большая высота подвеса — серия F-MOON мощностью до 1000 Вт с фотонным потоком 2730 мкмоль/с: прибор рассчитан на установку вместо тысячеваттной лампы в высоких промышленных теплицах.

Условия огуречной теплицы приборы держат по паспорту: степень защиты IP67, стойкость оболочки к удару IK08–IK10, рабочая температура от −40 до +50 °C. Для культуры с ежедневным поливом и постоянным конденсатом это не формальность.

Что нужно, чтобы посчитать досветку огурца

Расчёт начинается с объекта, а не с прибора. Для огуречной теплицы нужны:

1. Геометрия — размеры теплицы, высота до конструкций кровли, шаг ферм, схема расстановки: гряды, лотковые столы, ширина междурядий.
2. Технология — шпалерная подвязка или нет, ожидаемая высота полога, на каком уровне находится плодоносящая зона.
3. Требуемая облучённость в мкмоль/м²·с и высота расчётной плоскости, на которой она должна быть достигнута.
4. График досвечивания — планируемая длительность светового периода по месяцам.
5. Что стоит сейчас — тип и мощность ламп, их количество и схема расстановки, если речь о замене.
6. Электрика — доступная мощность на вводе и нужно ли диммирование.

По этим данным ECOLED-BIO делает светотехнический расчёт бесплатно: расстановка, число приборов, облучённость на нескольких уровнях и равномерность. Прикинуть порядок величин заранее можно калькулятором освещения — он принимает размеры теплицы, культуру и требуемую освещённость и выдаёт количество приборов; шаг ферм и свет внутри ряда он при этом не учитывает.

Если решение принимается по деньгам, разумнее начать с гибридной схемы на одном участке и провести её через тёмный сезон — так поставлены оба наших производственных опыта на огурце. Проверить приборы на своей культуре до закупки позволяет и бесплатный тест-драйв.