Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов - Облучение растений в теплицах

Г л а в а 3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
3.1. ОБЛУЧЕНИЕ РАСТЕНИИ В ТЕПЛИЦАХ
Как уже отмечалось, оптическое излучение играет важную роль при выращивании растений.
Под воздействием света в листьях растений образуется хлорофилл — особое пигментное вещество, которое, поглощая энергию излучения, вступает в окислительновосстановительную реакцию с углекислым газом и водой и образует углеводы и свободный кислород. Этот процесс называется фотосинтезом. Его можно записать в виде уравнения: 6СO2+   6Н2O+ Н ф+хлорофилл—С6Н12O6 + 6O2+хлорофилл.
Поглощаемая листом лучистая энергия, кроме того, расходуется на транспирацию (испарение воды) и теплоотдачу (около 90...  96 %). Небольшая часть поглощенной энергии излучения затрачивается на нагрев воды в тканях листа, флуоресценцию, ростовые процессы и пр. Спектр поглощения зеленого листа (рис. 1.3) можно конкретизировать, уточняя и дополняя действие характерных участков на физиологические процессы в растениях:
более 1000 нм — только тепловое воздействие; 1000...700 нм в основном эффект вытягивания стебля; 700...610 нм — зона максимального фотосинтетического эффекта синтеза хлорофилла; 610...510       нм — наименьшая физиологическая реакция; 510... ...400 нм —второй пик фотосинтеза, резкий формативный эффект (влияние на форму растения); 400...315 нм (УФ зона А) — формативный эффект. 315...280 нм (УФ зона В)—излучение вредно для большинства растений; короче 280 нм (УФ зона С) — растения быстро гибнут.
Так как характеристики источников оптического излучения различных типов довольно разнообразные, правильный их выбор имеет решающее значение при проектировании облучательных установок. Основные требования к источникам следующие:

1. спектр излучения должен иметь все участки видимого излучения с преобладанием красных, синих и фиолетовых лучей, а также небольшую долю длинноволнового УФ и коротковолнового ИК излучения. Излучение короче 290 нм не должно попадать на растение;
2. лампы не должны излучать большое количество тепла. Это нарушает нормальный обмен веществ в растениях, приводит к преждевременному цветению, плодоношению и, как правило, к меньшему урожаю;
3. лампы с соответствующей арматурой должны быть экономичны (иметь большую эффективность);
4. лампы и арматура должны размещаться равномерно, но не затенять естественного излучения и не мешать агротехническим мероприятиям;
5. лампы и арматура должны соответствовать требованиям техники безопасности в помещениях с высокой влажностью воздуха и почвы.

Чаще всего для облучения растений используют люминесцентные лампы низкого давления, дуговые ртутно-люминесцентные лампы высокого давления и ксеноновые лампы. Применяют, но реже, лампы накаливания.
В последние годы промышленностью освоен выпуск ряда конструкций облучателей, предназначенных для использования в
различных процессах сельскохозяйственного производства. Облучатель ОТ-6-40 представляет собой рамную конструкцию, на которой смонтировано шесть ламп ЛФ40. Его подвешивают над тепличными стеллажами на тросах. С лампой типа ДРЛФ-400 выпускаются облучатели типов:
ОТ-400И (с индуктивным балластом) и ОТ-400Е (с емкостным балластом).
В таблице 3.1 приведены характеристики некоторых ламп, используемых для облучения растений.
Фитопоток (фт) можно определить по световому потоку
Таблица 3.1
Фотосинтетические характеристики люминесцентных ламп и ламп высокого давления Фф = ФА:ф ,           (3.1)
где Ф—световой поток, лм или лк-м2; Кф — переводной коэффициент, фт-лм~'.

Значения переводного коэффициента Кф для различных источников излучения приведены далее:
люминесцентные лампы ЛД                1,86-10-3
люминесцентные лампы ЛБ                1,51 -10-3
ртутные лампы ДРЛ                            1,5-10-3
лампы накаливания 100 Вт, 220 В 2,7-10_3 лампы накаливания 300 Вт, 220 В 2,78-10_3 лампы накаливания 40 Вт, 110 В 3,03 -10-3 ксеноновые лампы ДКсТВ-6000 1,59-10-3