Kodėl augalams reikia specialios šviesos
Bet kuris, kas bandė auginti pomidorus ant palangės žiemą, žino – be papildomo apšvietimo čia nelabai kas išeis. Augalai nėra tokie paprastučiai, kaip gali pasirodyti. Jiems reikalinga ne bet kokia šviesa, o tam tikrų bangų ilgių spektras, kuris skatina fotosintezę ir augimą. Įprasta lemputė namuose švies gražiai, bet augalui tai beveik tas pats kaip ir nieko.
Fotosintezė – tai procesas, kurio metu augalai paverčia šviesą energija. Tačiau ne visa šviesa jiems tinka vienodai. Augalai labiausiai mėgsta mėlyną spektrą (apie 400-500 nm bangos ilgio) ir raudoną spektrą (600-700 nm). Žaliąją šviesą jie daugiausia atspindi – todėl ir matome lapus žalius. Tai reiškia, kad jei norite efektyviai auginti augalus viduje, reikia lempos, kuri spinduliuotų būtent tas spalvas, kurių augalams labiausiai reikia.
Seniau žmonės naudojo įvairias kaitrinės šviesos lempas, vėliau – natrio ar metalhalogenines lempas. Jos veikė, bet turėjo daugybę trūkumų: ėdė elektros energijos kaip pasiutusios, kaisdavo kaip krosnys ir dažnai netgi degindavo jautresnius augalus. LED technologija viską pakeitė.
Kaip veikia LED lempos ir kodėl jos tokios efektyvios
LED reiškia „Light Emitting Diode” – šviesos diodas. Tai puslaidininkinis prietaisas, kuris spinduliuoja šviesą, kai pro jį praeina elektros srovė. Skirtingai nei kaitrinės lempos, kurios šviečia kaitindamos volframo gijėlę iki labai aukštos temperatūros, LED lempos generuoja šviesą visai kitaip – per elektronų judėjimą puslaidininkyje.
Kas čia vyksta viduje? Kai elektros srovė praeina per LED diodą, elektronai šokinėja iš vienos medžiagos sluoksnio į kitą. Šis šuolis išlaisvina energiją fotonų (šviesos dalelių) pavidalu. Pakeisdami puslaidininkio medžiagos sudėtį, gamintojai gali sukurti LED, kuris spinduliuoja konkrečios spalvos šviesą – raudoną, mėlyną, baltą ar bet kokią kitą.
Augalų auginimo lempose paprastai naudojami keli skirtingi LED tipai, sumontuoti ant vienos plokštės. Dažniausiai rasite raudonus (660 nm) ir mėlynus (450 nm) diodus, nes būtent šios spalvos labiausiai skatina fotosintezę. Kai kuriose pažangesnėse lempose pridedama ir kitų spektro dalių – šiek tiek žalios, oranžinės, infraraudonosios ar ultravioletinės šviesos, kad augalai gautų dar pilnesnį spektrą.
Energijos efektyvumas čia tikrai įspūdingas. LED lempa sunaudoja maždaug 50-70% mažiau elektros nei tradicinės auginimo lempos, o tarnauja 50,000-100,000 valandų. Tai reiškia, kad vieną kartą įsigijus kokybišką LED lempą, ji gali tarnauti 10-15 metų.
Kokius augalus galima auginti su LED lempa
Trumpas atsakymas – beveik bet kokius. Ilgesnis atsakymas – priklauso nuo to, ko norite pasiekti ir kokią lempą pasirinksite.
Žoliniai augalai ir salotų daržovės puikiai auga po LED lempa. Bazilikas, petražolės, salotų lapai, rukola – visa tai galima sėkmingai auginti virtuvėje ar rūsyje visus metus. Tokiems augalams pakanka santykinai nedidelės galios lempos, nes jiems nereikia žydėti ar duoti vaisių.
Daržovės, kurios duoda vaisius – pomidorai, paprikos, agurkai – jau reikalauja daugiau šviesos intensyvumo. Čia jau reikės galingesnės lempos ir daugiau elektros sąnaudų, bet rezultatai gali būti tikrai geri. Žmonės augina šviežius pomidorus net šiaurės šalyse, kur žiemą saulė beveik nepasirodo.
Gėlės ir dekoratyviniai augalai taip pat puikiai reaguoja į LED apšvietimą. Orchidėjos, violetės, kaktusai – visi jie gali klestėti po dirbtine šviesa. Kai kurie augalų entuziastai net teigia, kad su tinkamu LED apšvietimu jų augalai žydi gražiau nei ant palangės.
Kalbant apie egzotiškesnius dalykus – taip, galima auginti ir vaistažoles, ir net grybus, nors pastarieji iš tiesų nereikalauja tiek daug šviesos. Kai kas augina net citrusus viduje, nors tai jau tikrai reikalauja rimto įsipareigojimo ir nemažai vietos.
Spektro paslaptys ir spalvų reikšmė
Dabar pasigilinkime į tai, kodėl skirtingos šviesos spalvos veikia augalus skirtingai. Tai ne vien teorija – suprasdami šiuos dalykus galite daug geriau parinkti lempą savo poreikiams.
Mėlyna šviesa (400-500 nm) skatina kompaktišką augimą, lapų vystymąsi ir šaknų sistemą. Jei augalai gauna daug mėlynos šviesos, jie auga žemesni, bet tvirtesni, su storesniais stiebais ir tamsesniais lapais. Tai puiku daigams ir jaunoms sėjoms – jie neišsitemps į plonas, silpnas gijėles.
Raudona šviesa (600-700 nm) skatina žydėjimą, vaisių formavimąsi ir bendrą augalų augimą. Tai pagrindinė fotosintezės varomoji jėga. Augalai, gaunantys daug raudonos šviesos, auga greičiau, bet jei raudonos per daug ir mėlynos per mažai, jie gali pernelyg ištįsti.
Tolimoji raudona šviesa (730 nm) veikia augalų fiziologinius procesus, susijusius su žydėjimu ir miego-budrumo ciklais. Kai kurie augalai naudoja šį spektrą nustatydami, ar jau laikas žydėti.
Baltoji šviesa – tai iš tiesų įvairių spalvų mišinys. Kai kurios šiuolaikinės LED lempos naudoja baltuosius LED su pridėtais raudonais, kad gautų pilną spektrą. Tai atrodo natūraliau žmogaus akiai ir leidžia geriau matyti augalų tikrąją būklę – ar lapai tikrai sveiki, ar gal yra kokių problemų.
Kaip pasirinkti tinkamą lempą savo poreikiams
Rinkoje tokia daugybė skirtingų LED auginimo lempų, kad galva gali suktis. Štai keletas praktinių dalykų, į kuriuos verta atsižvelgti.
Pirmiausia – kokią plotą norite apšviesti? Gamintojai paprastai nurodo, kokiam plotui skirta lempa. Bet atsargiai – dažnai jie nurodo maksimalų plotą, kuriame dar bus šiek tiek šviesos, o ne optimalų plotą geriam augimui. Geriau skaičiuokite, kad jums reikės apie 30-50 vatų faktinės galios kiekvienam kvadratiniam metrui žolinių augalų, ir 50-80 vatų daržovėms, kurios duoda vaisius.
Antra – kokį spektrą pasirinkti? Jei auginsite įvairius augalus skirtingose augimo stadijose, geriausia rinktis pilno spektro lempą (full spectrum). Jos spinduliuoja visas spalvas ir tinka viskam. Jei specializuojatės – pavyzdžiui, tik daiginate sėjas – galite rinktis lempą su daugiau mėlynos šviesos.
Trečia – lempos forma ir konstrukcija. Yra kelis tipus:
– Plokščios panelės – geros vienodai apšviesti kvadratinį ar stačiakampį plotą
– Lemputės su sriegiu (kaip įprastos lemputės) – patogios, jei turite esamą šviestuvą
– Linijinės lempos – puikios lentynoms ar siauriems plotams
– UFO tipo apvalios lempos – geros apšviesti vieną ar kelias didesnes vazoninės gėles
Ketvirta – ar lempa turi reguliavimo galimybę? Kai kurios lempos leidžia keisti intensyvumą ar net spektrą. Tai labai patogu, nes skirtinguose augimo etapuose augalams reikia skirtingo apšvietimo.
Penkta – kaip lempa aušinama? Nors LED lempos kur kas mažiau kaista nei senosios technologijos, jos vis tiek generuoja šilumą. Geresnės lempos turi radiatorius ar net ventiliatorius. Ventiliatoriai efektyvesni, bet gali būti triukšmingi – svarbu, jei auginsite miegamajame.
Praktiniai patarimai efektyviam naudojimui
Nusipirkus lempą, svarbu ją teisingai naudoti. Štai keletas dalykų, kuriuos sužinojau iš savo ir kitų patirties.
Atstumas tarp lempos ir augalų labai svarbus. Per arti – galite nudeginti lapus (taip, net LED gali tai padaryti, nors ne nuo karščio, o nuo per intensyvios šviesos). Per toli – augalai negaus pakankamai šviesos. Dažniausiai optimalus atstumas yra 20-40 cm, bet priklauso nuo lempos galios. Pradėkite nuo didesnio atstumo ir stebėkite augalus – jei jie tempiasi aukštyn, priartinkite lempą; jei lapai blanksta ar susisuka, atitolinkite.
Šviesos trukmė irgi svarbi. Daugumai augalų reikia 12-16 valandų šviesos per parą. Pomidorams ir paprikoms gali reikėti net 18 valandų. Bet augalams taip pat reikia tamsos! Negalima šviesti 24/7 – augalai atlieka svarbius procesus tamsoje. Įsigykite laikmatį – tai pigus prietaisas, kuris automatiškai įjungs ir išjungs lempą reikiamu laiku.
Stebėkite augalų reakciją. Jei lapai tampa labai tamsiai žali ir augalas atrodo kompaktiškas – viskas gerai. Jei lapai šviesėja ir augalas tempiasi – reikia daugiau šviesos. Jei lapų kraštai džiūsta ar lapai susisuka – galbūt per intensyvu.
Nepamirškite ir kitų augalų poreikių. LED lempa nėra stebuklas, kuris išspręs visas problemas. Augalams vis tiek reikia tinkamo laistimo, tręšimo, tinkamos temperatūros ir oro drėgmės. Kartais žmonės tiek susitelkia į apšvietimą, kad užmiršta, jog augalas džiūsta ar kenčia nuo kenkėjų.
Ekonomika ir aplinkosauga
Ar verta investuoti į LED auginimo lempas? Paskaičiuokime.
Tarkime, perkate vidutinės kokybės 50 vatų LED lempą už 50-100 eurų. Ji veiks apie 50,000 valandų. Jei naudosite 14 valandų per dieną, tai bus apie 10 metų. Per tą laiką sunaudosite apie 255 kWh elektros per metus (50W × 14h × 365 dienų). Jei elektros kaina apie 0.15 euro už kWh, tai kainuos apie 38 eurus per metus.
Palyginkime su senąja 250 vatų natrio lempa, kuri duotų panašų rezultatą. Ji sunaudotų 1,277 kWh per metus – tai 191 euras elektros sąskaitoje. Skirtumas – 153 eurai per metus. Per 10 metų tai 1,530 eurų, nepaminėjus to, kad natrio lempą reikėtų pakeisti kelis kartus per tą laiką.
Bet ekonomika – ne tik pinigai. LED lempos neturi gyvsidabrio ar kitų pavojingų medžiagų. Jos nesudaro tokios didelės gaisro rizikos, nes mažai kaista. Jos leidžia auginti maistą ten, kur kitaip tai būtų neįmanoma – miestuose, rūsiuose, šiaurės regionuose žiemą.
Kai kurie žmonės skaičiuoja, kad užauginti savo salotų lapus po LED lempa kainuoja daugiau nei nusipirkti parduotuvėje. Bet tai priklauso nuo to, kaip vertinate šviežumą, skonį, malonumą auginti patiems ir žinojimą, kad jūsų maiste nėra pesticidų. Be to, kai kurie augalai – pavyzdžiui, šviežios žolelės ar retesnės salotų rūšys – parduotuvėse būna brangios arba jų apskritai nėra.
Ką ateitis žada LED auginimo technologijoms
LED technologija nuolat tobulėja, ir auginimo lempos nėra išimtis. Štai keletas įdomių tendencijų, kurias matome dabar.
Protingos lempos su jutikliais ir automatika jau atsiranda rinkoje. Jos gali pačios reguliuoti spektrą ir intensyvumą priklausomai nuo augalų augimo stadijos. Kai kurios net turi kameras ir dirbtinį intelektą, kuris analizuoja augalų būklę ir praneša, jei kažkas ne taip.
Efektyvumas toliau auga. Naujausi LED diodai paverčia į šviesą vis didesnę elektros energijos dalį. Jei prieš penkerius metus geros LED lempos efektyvumas buvo apie 1.5-2 µmol/J (tai mato, kiek fotosintezei naudingos šviesos gaunama iš vieno vato), tai dabar geriausi modeliai pasiekia 3 µmol/J ar net daugiau.
Spektro pritaikymas tampa vis tikslesnis. Mokslininkai tiria, kokie tiksliai bangų ilgiai optimaliausi skirtingiems augalams ir net skirtingoms augimo fazėms. Ateityje galėsime turėti lempas, kurios automatiškai keičia spektrą, kai augalas pereina nuo vegetacijos prie žydėjimo.
Vertikalus ūkininkavimas – tai tendencija, kur augalai auginami daugiasluoksnėse sistemose viduje, naudojant LED apšvietimą. Tai leidžia išauginti daug daugiau maisto mažame plote. Kai kuriose šalyse jau veikia didžiuliai vertikalūs ūkiai, kurie tiekia šviežias daržoves miestams.
Kai šviesa tampa naujuoju dirvožemiu
Žvelgiant į viską, kas pasakyta, LED auginimo lempos tikrai nėra tik dar vienas technologinis žaisliukas. Jos keičia tai, kaip galvojame apie maisto auginimą ir mūsų santykį su augalais.
Galimybė auginti šviežius pomidorus sausio mėnesį Lietuvoje, neišeinant iš namų – tai kažkas, apie ką mūsų seneliai net nesapnuodavo. O tai, kad galime tai daryti efektyviai, nesunaudodami milžiniškų energijos kiekių, daro šią technologiją ne tik įdomią, bet ir prasmingą.
Žinoma, LED lempa nepadarys iš jūsų augalų augintojo per naktį. Vis tiek reikės mokytis, eksperimentuoti, kartais klysti. Bet ji duoda įrankį, kuris daro šį procesą daug prieinamesnį ir malonesnį. Nesvarbu, ar auginsite kelias žoleles virtuvės palangėje, ar rimtai užsiimsite daržovių auginimu rūsyje – tinkama LED lempa gali būti puikus pagalbininkas šiame kelyje.
Technologija tobulės toliau, kainos mažės, efektyvumas augs. Bet jau dabar LED auginimo lempos yra pakankamai geros ir prieinamos, kad bet kas galėtų jas išbandyti. O kas žino – gal būtent jūsų užauginti baziliko lapai ar pomidorai bus pirmas žingsnis į įdomų hobį ar net naują gyvenimo būdą.