Купив «повний спектр» LED з пурпурним свіченням — рослини ростуть але виглядають дивно: витягнуті, блідуваті, з великими листками і тонкими стеблами. Спектр «ідеальний» за описом виробника — 660 нм червоний і 440 нм синій. Але рослина також поглинає зелений і жовтий — і без них вона не може нормально регулювати ріст. «Червоний + синій» це не повний спектр, а його дві крайні точки.
Короткий словник: Спектр — розподіл випромінювання по довжинах хвиль; для освітлення рослин вимірюється у нанометрах (нм) в діапазоні PAR 400–700 нм. Синій діапазон (400–500 нм) — стимулює компактний ріст, товсте стебло, регулює відкриття продихів, сигнал «день» для фотоперіодичних реакцій. Червоний діапазон (600–700 нм) — основний «пальний» для фотосинтезу, найефективніший діапазон поглинання хлорофілу; пік при 660–680 нм. Зелений діапазон (500–600 нм) — частково відбивається (звідси зелений колір), але проникає вглиб листка і тканин рослини де поглинається і бере участь у фотосинтезі нижніх шарів.
Що рослина реально поглинає і навіщо
Хлорофіл а і б мають два основних піки поглинання: синій (430–450 нм) і червоний (640–680 нм). Звідси і з’явилась логіка «синій + червоний = ідеально». Але фотосинтетична ефективність — квантовий вихід — досить рівномірна по всьому PAR-діапазону від 400 до 700 нм включно із зеленим.
Зелений (500–600 нм) відбивається від поверхні листка частково — але та частина що проходить, проникає значно глибше в листкову тканину ніж синій або червоний. У щільному пологу зелений досягає нижніх ярусів де синій і червоний вже поглинуті верхніми листками. Рослина в монохроматичному синьо-червоному освітленні без зеленого — це рослина де нижні листки отримують менше ніж при широкому спектрі.
Крім хлорофілу: фітохром реагує на співвідношення червоного (660 нм) і далекого червоного (730 нм) — регулює цвітіння, орієнтацію листка і розтягування стебла. Криптохром реагує на синій — регулює циркадні ритми, відкриття продихів і фототропізм. При монохроматичному червоно-синьому освітленні без балансу між цими сигналами — рослина розвивається аномально навіть при достатньому PPFD і DLI.
Як різні спектри впливають на морфологію
Надлишок синього (відносно червоного): компактна рослина, короткі міжвузля, дрібні товсті листки, темно-зелений колір. Для мікрозелені і щільних трав — часто бажано. Для культур де потрібна велика листкова маса — надлишок синього дає непотрібну компактність.
Надлишок червоного (відносно синього): витягнуті рослини, довгі міжвузля, тонке стебло, крупні але тонкі листки. Характерна картина при рості під монохроматичним червоним або при пурпурних лампах з дуже малою часткою синього. Виглядає як рослина що «шукає світло».
Збалансований білий спектр: широке покриття PAR-діапазону включно із зеленим і жовтим. Рослина розвивається природніше — морфологія типова для культури, нормальне співвідношення висоти і маси листка.
Далекий червоний (700–750 нм, FR): за межами PAR але впливає на фітохромну систему. Короткий імпульс FR в кінці світлового дня (end-of-day FR) сигналізує про «захід сонця» і прискорює ініціацію цвітіння у деяких культур. LED з FR-компонентом дозволяє маніпулювати цвітінням і деякими параметрами морфології.
Спектр і фаза: що коли потрібно
Один спектр для всього циклу — компроміс. Різні фази мають різні потреби:
Проростання і рання вегетація: вищий відсоток синього (20–30% від PAR) для компактного габітусу, товстого стебла і стійкої розсади.
Активна вегетація: баланс синього і червоного з широким зеленим — збалансований ріст, хороша листкова маса.
Цвітіння і плодоношення: зміщення до червоного (збільшення частки 660–680 нм), деякі виробники LED-світильників дозволяють регулювати співвідношення каналів. FR-компонент для культур де цвітіння залежить від фотоперіоду.
Практичне порівняння: пурпурний LED vs білий LED
Пурпурний LED (вузькосмуговий синій + вузькосмуговий червоний): висока частка PAR від загального споживання, ефективний за PPE, але не комфортний для роботи в приміщенні (спотворює кольори, ускладнює діагностику хвороб і дефіцитів). Брак зеленого і жовтого — можлива аномальна морфологія при тривалому вирощуванні.
Білий широкосмуговий LED (phosphor-converted): включає зелений і жовтий, комфортний для роботи, природна морфологія рослини. Дещо нижчий PAR/Вт ніж у пурпурного але сучасні топ-LED на Samsung або Osram чіпах дають PPE 2.8–3.2 мкмоль/Дж і при цьому широкий спектр.
Для більшості комерційних виробництв де люди проводять час і де потрібна візуальна діагностика — білий LED практичніший.
Три помилки, які коштують найдорожче
Вибирати спектр за кольором свічення або описом «full spectrum» без перевірки реального спектрограми. «Full spectrum» на упаковці не означає рівне покриття PAR. Просити у виробника спектрограму (SPD — spectral power distribution) і дивитись на реальний розподіл потужності по довжинах хвиль.
Не враховувати спектр при діагностиці хвороб і дефіцитів. Під пурпурним освітленням хлороз, некрози і зміна кольору листків — практично невидимі для людського ока. Мати ліхтарик з денним спектром або виводити рослину на огляд при природному або білому освітленні.
Фіксувати один спектр на весь цикл для культур з різними потребами по фазах. Якщо є можливість регулювати канали LED — використовувати вищий синій на початку і зміщуватись до червоного при плодоношенні. Якщо такої можливості немає — вибирати спектр під найбільш критичну фазу конкретної культури.
Як зрозуміти що спектр підходить
Рослина має типову для культури морфологію: співвідношення висоти і ширини, товщина стебла, розмір і текстура листка відповідає стандарту. Немає надмірного витягування при достатньому PPFD. Кольори листків природні і однорідні — діагностика хвороб і дефіцитів можлива без виносу рослини на природне освітлення.
Якщо хочеш розібратись глибше: PPE і ефективність освітлення: як обрати світильник — пояснює як підібрати лампу з потрібним спектром без втрати ефективності і як рахувати реальну вартість освітлення з урахуванням PPE і деградації.