Досветка томата: межрядный свет и уровни по высоте полога

Главная задача на томате — не макушка, а низ полога

Томат в теплице ведут высоким: растение поднимается по шпагату, полог смыкается, и к середине оборота у него появляется собственная тень. Верхний свет при такой геометрии работает эффективнее всего там, где он и так избыточен, — на верхних листьях, — а плодоносящая зона и нижние ярусы получают то, что просочилось через листву.

Поэтому у томата вопрос ставится иначе, чем у низкой культуры. Не «сколько микромолей над растением», а как эти микромоли распределены по высоте. Поднять средний уровень, добавив приборов сверху, можно всегда; выровнять картину по вертикали одним верхним светом — нет.

Именно это и проверили расчётом в фитотронно-тепличном комплексе Вавиловского университета в Саратове. Комплекс — зарегистрированная научная установка №3994596, запущенная в 2023 году по программе «Приоритет 2030»; отделения ускоренной селекции огурца и томата досвечивают приборами ECOLED-BIO. Под два тепличных блока 18 × 6,5 м специалисты выполнили пять светотехнических расчётов в DIALux и сравнили компоновки между собой. Ключевым критерием сравнения была не средняя облучённость, а равномерность.

Межрядный свет против только верхнего: что показал расчёт

Отделение №5 фитотронно-тепличного комплекса — томат в лотках, блок 117 м² высотой 4 м. Для него посчитали два принципиально разных варианта.

Вариант с межрядной досветкой. 96 линейных светильников ECOLED-60-LX Fito IP65 внутри рядов плюс 38 приборов ECOLED-BIO-240W-D120-K3 F-RING верхним светом, установленная мощность 15,1 кВт. По высоте полога расчёт дал 137 мкмоль/м²·с на 0,5 м, 155 на 1,0 м и 170 на 1,5 м. Нижний ярус отстаёт от верхнего, но не проваливается: разница между крайними уровнями — около четверти.

Вариант без межрядного света. 44 светильника ECOLED-BIO-320W F-RING, 14,0 кВт — то есть почти та же установленная мощность. По вертикалям трёх рядов расчёт дал 108, 121 и 91 мкмоль/м²·с, и характер картины другой: верхний ярус полога получает больше, а к низу уровень заметно падает.

Вывод сформулирован в проекте прямо: без света внутри ряда выровнять полог по высоте не удаётся. И это не вопрос мощности — в двух вариантах она отличается всего на 8 %. Вопрос в том, где эта мощность стоит: над пологом или в нём.

Два набора цифр посчитаны в разных сечениях — по высоте и по вертикалям рядов, — поэтому сравнивать их клетка к клетке некорректно. Сравнивают характер: ровная картина по высоте в первом случае и провал к низу во втором.

Как устроена межрядная досветка

Межрядная досветка — это линейные приборы, установленные внутри ряда, между растениями, а не над ними. Свет идёт горизонтально, в полог, и попадает на те листья, до которых сверху доходит немного.

Требования к прибору здесь другие, чем к верхнему свету.

• Узкий корпус. Светильник живёт в междурядье, где ходят люди и ездит тележка. В Вавиловском комплексе внутри рядов стоят 96 линейных ECOLED-60-LX Fito IP65 — это та же модель, что сегодня называется ECOLED-BIO-60-LX F-OPTIMA.
• Малая мощность на прибор. Расстояние до листа маленькое, и мощный прибор здесь не нужен: 60 Вт на светильник против 240 Вт у верхнего света в том же отделении.
• Степень защиты. Прибор находится в зоне полива и работы с растением, поэтому IP65 — минимум.
• Много точек вместо нескольких. 96 приборов внутри рядов против 38 сверху: свет полосой вдоль всего ряда, а не пятнами.

Та же логика работает и на другой геометрии. В рассадном отделении ИНК-Групп линейные ECOLED-BIO-60-LX F-OPTIMA поставили между ярусами многоярусных стеллажей — верхний свет доходил до нижних полок ослабленным, и облучённость подняли на всех уровнях, не увеличивая высоту конструкции. Меняется объект, принцип остаётся: свет доводят туда, куда сверху он не попадает.

Равномерность: величина, которая решает спор

Равномерность — отношение минимальной облучённости на расчётной плоскости к средней. Величина безразмерная, и именно она отвечает на вопрос, насколько среднее значение вообще что-то описывает.

В Вавиловском комплексе равномерность была главным критерием сравнения компоновок, и разброс получился показательный:

• 0,45 — рабочая плоскость отделения №5 в варианте с межрядной досветкой;
• 0,49–0,58 — вертикали рядов в отделении №3, где три ряда стеллажей закрыты 15 приборами F-MATRIX 195 Вт, 10 F-RING и 20 линейными F-LINE при установленной мощности 8,1 кВт и удельной 69 Вт/м²;
• 0,07 — отдельный расчёт под кубовые ёмкости при 36 светильниках. Чтобы вывести равномерность хотя бы к 0,20, приборов пришлось бы ставить 56 вместо 36.

Последняя строка показывает цену локальной подвески лучше любых слов: при равномерности 0,07 средняя облучённость по помещению не описывает ничего — где-то свет есть, а где-то его практически нет.

Для томата это особенно важно, потому что среднее по площади и среднее по высоте — разные вещи. Схема может дать хорошую равномерность на горизонтальной плоскости и при этом оставить нижний ярус полога в тени. Поэтому в техническом задании стоит требовать и то и другое: равномерность на расчётной плоскости и уровни на нескольких высотах. Как читать такие цифры в чужом отчёте, разобрано в статье как читать светотехнический расчёт.

Рассада томата: другая геометрия, другие приоритеты

В рассадном отделении полога нет, растения низкие и стоят плотно. Задача меняется: важнее не пробить полог, а получить одинаковый свет по всей площади стола или полки.

В тепличном комбинате «Авсень» в Бахчисарайском районе Крыма рассадное отделение площадью 0,4 га работает с ноября до середины февраля: томаты сеют с 20 ноября, огурцы с 20–25 декабря. По публикации крымской газеты «Земля и жизнь» от 28 марта 2017 года, за три месяца под светодиодной досветкой там вырастили две партии по 4 тысячи растений — сначала томаты, затем огурцы. Опыт с контролем ставили на огурце, и его результат разобран на странице досветки огурца; для томата у нас есть факт работы приборов, но не сравнительные данные, и мы это разделяем.

Практическая рекомендация из того же опыта относится к любой рассаде, включая томат: агрономы комбината предложили не добавлять мощность, а перестроить схему — опустить приборы до 1,5 м над серединой ценоза и разбить один светильник 200 Вт на два по 100 Вт ради равномерности.

Второй вариант рассадного отделения — многоярусные стеллажи. В ИНК-Групп на них выращивают огурец, перец, томат и землянику; линейные приборы между ярусами поставили в январе 2021 года именно потому, что нижние полки получали уровень, на котором рассада уже вытягивается.

Оборудование под томат и где он ещё у нас растёт

Схема досветки томата обычно двухуровневая, и приборы в ней разные по назначению.

• Верхний свет — круглые подвесные F-RING с косинусным распределением 120°. В отделении №5 Вавиловского комплекса это 38 приборов ECOLED-BIO-240W-D120-K3 F-RING IP67 в исполнении SP2, в альтернативном варианте — 44 прибора по 320 Вт.
• Свет внутри ряда — линейные приборы F-OPTIMA: 96 штук ECOLED-60-LX Fito IP65 внутри рядов того же отделения.
• Стеллажи и плотная компоновка — F-MATRIX: в отделении №3 стоят 15 приборов ECOLED-BIO-195W-D120 F-MATRIX в исполнении ROSE.
• Большая высота подвеса — серия F-MOON до 1000 Вт с фотонным потоком 2730 мкмоль/с, под замену тысячеваттной лампы в высокой промышленной теплице.

Кроме саратовского комплекса томат встречается ещё на двух наших объектах. В зимней оранжерее в посёлке Таватуй Свердловской области он растёт вместе с салатом, клубникой и огурцом под приборами ECOLED-BIO-195W F-MATRIX: с 16 февраля по 20 марта 2018 года растения шли без отставания от графика, энергозатраты на освещении снизились в 2,1 раза. В умной теплице Калачеевского аграрного техникума томат входит в план исследований после запуска — там 21 прибор F-RING разбит на семь независимо управляемых групп с плавным ШИМ-регулированием, и это как раз тот случай, когда несколько культур со своими режимами ведут одновременно.

Про исполнение спектра скажем честно: готовой таблицы «культура → исполнение» у нас нет, рекомендации под конкретные культуры находятся в работе. На объектах с томатом стояли исполнения SP2 и ROSE; что означают обозначения, разобрано в статье спектр света для растений.

Что нужно, чтобы посчитать досветку томата

Расчёт под томат отличается от расчёта под низкую культуру одним пунктом: уровни считаются на нескольких высотах, а не на одной плоскости. Всё остальное — стандартный набор исходных данных.

1. Геометрия — размеры блока, высота до конструкций, шаг ферм, ширина междурядий и схема посадки: грунт, лотки, подвесные жёлобы.
2. Технология — ожидаемая высота полога к середине оборота и на каком уровне находится плодоносящая зона.
3. Требуемая облучённость в мкмоль/м²·с и перечень высот, на которых её надо обеспечить.
4. Допустимая равномерность — отношение минимума к среднему на расчётной плоскости.
5. График досвечивания и наличие естественного света через остекление.
6. Электрика — доступная мощность, возможность развести межрядные линии отдельными группами.

Если стоит вопрос «нужен ли межрядный свет», ответ даёт сравнение вариантов на этапе проекта — ровно так, как это сделали в Вавиловском университете: пять расчётов, сопоставленных по равномерности и по установленной мощности, позволили увидеть цену каждой компоновки до закупки. Такое сравнение ECOLED-BIO делает бесплатно; предварительно прикинуть количество приборов верхнего света можно калькулятором освещения — межрядную досветку он не считает.