Какие наблюдения нужно проводить карине чтобы выяснить как влияет освещенность участка на рост травы
Обновлено: 17.05.2024
Номера 6.2 и 6.3 Оля проводила наблюдения за ростом растений.Чтобы выяснить,влияет ли степень освещённости на их рост,она взяла два горшка,насыпала в каждый из них грунт одинакового состава и посадила по одинаковому отростку.Один из горшков она поставила в хорошо освещённое место,а другой-затемнённое.Своевременно поливая растения,Оля ежедневно наблюдала за их ростом.
да влияет освещеность растений на их рост . у меня в ВПР так написано
6.2 нужно отметить высоту растений, толщину главного стебля, количество настоящих листьев у них. 6.3 для этого нужно растения в 1 стакане поливать не только водой, но и растворенными удобрениями + опрыскивать внекорневыми подкормками. А растения во 2 стакане - поливать только водой. И сравнить развитие растений: их рост, количество листьев.
Природа, естественная среда, окружающая человека в его повседневной жизни - самый интересный объект изучения. Я живу в Иркутской области где лето короткое и большее время длится зима и межсезонье, зелень в моих краях радует глаза человека около пяти месяцев. Поэтому мне нравится выращивать цветы и растения у себя дома.
В дворянских семьях в основном выращивали пальмы, фикусы, кротоны.
В бедных семьях были цветы: герань, бальзамин, колеус.
Жизнь человека связана с природой, а значит, и с жизнью растений. Издавна люди украшали цветами и растениями себя и свои жилища.
Обычай украшать жилище растениями, возможно, возник в стране с резко выраженной сменой времён года, чтобы задержать дома зелёный островок живой природы. Ведь это и красиво, и полезно для здоровья!
Учеными уже давно доказано положительное влияние растений на микроклимат помещений. Комнатные растения поглощают углекислый газ, тяжелые металлы из воздуха, запахи строительных материалов и клея, источаемые нашими жилищами, болезнетворные бактерий, являются естественными увлажнителями, зеленый цвет листвы улучшает настроение.
Поэтому растения, которые живут с нами в доме, являются моими друзьями. Зимой растениям приходится тяжело, сокращается световой день, батареи центрального отопления сильно иссушают воздух, многие растения переходят в состояние покоя, у них бледнеют и желтеют листья. Растения плохо растут. В зимнее время чувствуется нехватка витаминов, а так хочется покушать свежей зелени. Мне стало интересно, можно ли зимой вырастить у себя дома огород на подоконнике, чтобы и в зимнее время года подавать к столу свежие овощи?
Актуальность темы: При выращивании растений в домашних условиях растения часто болеют и погибают, особенно в зимний период. Я надеюсь, что результаты моей исследовательской работы помогут мне создать благоприятные условия для моих комнатных растений, и я смогу поделиться своими знаниями с одноклассниками.
Моя гипотеза: если не будет достаточного количества света, то растения будут плохо расти.
Цель работы: Изучить влияние света на рост растений.
Задачи работы:
- Изучить литературу по данной теме;
- Провести опыты с растениями по изучению влияния света на рост растений;
- Подобрать оптимальные условия для роста растений
Этапы работы:
- Первый этап (ноябрь 2016г.) предполагал изучение и анализ научно- популярной, учебной литературы и периодической печати по теме проекта. На основе этого анализа были выявлены направления исследования, определены его объект, предмет, цель, задачи и сформулирована рабочая гипотеза.
- На втором этапе (декабрь - 2016г.) был произведен первый посев растений и наблюдение за влиянием развития растений в зависимости от освещенности.
- На третьем этапе (январь 2017г.) анализировались и обрабатывались результаты эксперимента, разрабатывались рекомендации для улучшения содержания и выращивания растений в домашних условиях, второй посев растений.
- На четвертом этапе (февраль 2017г.) разработка автоматизированной системы управления микроклиматом растений.
Практическая значимость проекта заключается в том, что разработанные нами рекомендации могут найти широкое применение у людей увлекающихся комнатным цветоводством и растениеводством.
2. Обзор литературы
Из энциклопедии я узнал, что растениям, как и человеку для жизни и нормального роста необходимо питание. Для хорошего роста растениям нужны соответствующие условия: тепло, вода, почва, воздух и свет. Почва необходима потому, что в ней есть питательные вещества. Вода помогает эти питательные вещества получить из почвы. Это возможно, если в комнате тепло. Воздух нужен растениям, как и всем другим живым существам, для дыхания. Для каждого растения нужны определенные условия для лучшего роста и развития. Солнечный свет имеет большое значение в жизни растений. Солнечный свет и углекислый газ, входящий в состав воздуха, соединяясь друг с другом и с водой в листьях растений, образуют особое вещество хлорофилл. Благодаря хлорофиллу растения имеют зелёный цвет. Хлорофилл вырабатывает особый вид сахара, называемый глюкозой. В процессе своего питания растение выделяет из листьев кислород. Такой процесс носит название фотосинтеза.
Фотосинтез растений - это очень сложный химический процесс, в которым вода и двуокись углерода (углекислый газ) при участии света преобразовываются в кислород и сахарозу.
Проще говоря, энергия света преобразовывается в химическую энергию! Далее все живые существа живут за счет этой химической энергии, аккумулированной растениями. Свет солнечный или свет от специальных ламп, применяемых для выращивания овощей, не является однородным, а представляет собой соединение электромагнитных волн с различной длиной, плавно переходящих друг в друга. Соединение это носит название спектра света. Каждая часть солнечного спектра имеет свою длину волны, которая измеряется в миллимикронах, или нанометрах (нм). Ультрафиолетовая часть лежит ниже 380 нм, фиолетовая – в зоне 380-430 нм, синяя – 430-490 нм, зеленая – 490-570 нм, желтая – 570-600 нм, красная – 600-780 нм, инфракрасная – выше 780 нм. Кроме видимой части (380-780 нм) на рост и развитие растений оказывают существенное влияние ультрафиолет до 295 нм и инфракрасные лучи до 2500 нм.
С увеличением высоты Солнца происходят изменения в процентном отношении отдельных составляющих спектра. Так, увеличивается количество лучей ультрафиолетовых и снижается количество инфракрасных.
Овощные растения в любом месте возделывания испытывают на себе постоянно меняющийся спектральный количественный и качественный состав света. Более полный свет получают культуры в открытом грунте. В теплицах света по количеству может быть до 30% меньше, из-за ограждающих материалов и степени их чистоты. Через стекло не проходят лучи с длиной волны менее 340 нм, а пленка пропускает длинноволновые инфракрасные
лучи.
Каждому участку спектра света предназначена своя роль в жизнедеятельности растений.
Ультрафиолетовое излучение менее 280 нм является гибельным для растений. От 10-15 мин такого воздействия теряют структуру растительные белки и прекращают деятельность клетки. Внешне это проявляется в пожелтении и побурении листьев, скручивании стеблей и отмирании точек роста.
Длинные ультрафиолетовые лучи (315-380 нм) необходимы для обмена веществ и роста растений. Они задерживают вытягивание стеблей, повышают содержание витамина C и других. Средние лучи (280-315 нм) действуют наподобие пониженных температур, способствуя процессу закаливания растений и повышая их холодостойкость. На хлорофилл ультрафиолетовые лучи практически не действуют, но у растений, перемещенных из темноты на свет (этиолированных), он интенсивно образуется.
Лучи фиолетовые и синие тормозят рост стеблей, листовых черешков и пластинок, формируют компактные растения и более толстые листья, позволяющие лучше поглощать и использовать свет в целом. Эти лучи стимулируют образование белков, органосинтез растений, переход к цветению короткодневных растений, замедляют развитие растений длиннодневных. Сине-фиолетовая часть спектра света почти полностью поглощается хлорофиллом, что создает условия для максимальной интенсивности фотосинтеза.
Зеленые лучи практически проходят через листовые пластинки, не поглощаясь ими. Последние под их действием становятся очень тонкими, а осевые органы растений вытягиваются. Уровень фотосинтеза – самый низкий. Красные лучи в сочетании с оранжевыми представляют собой основной вид энергии для фотосинтеза. Наиболее важной является область 625-680 нм, способствующая интенсивному росту листьев и осевых органов растений. Этот свет очень полно поглощается хлорофиллом и увеличивает образование углеводов при фотосинтезе. Зона красно-оранжевого света имеет решающее значение для всех физиологических процессов в растениях
Какой спектр нужен растениям?
Очень часто в интернете можно увидеть вот этот график.
Из которого следует, что пики фотосинтеза и синтеза хлорофилла приходятся на длины волн 445 нм и 660 нм.
Но кроме хлорофилла (зеленого красителя), лист содержит еще и другие пигменты, каротиноиды, которые помогают растениям усваивать и другие длины волн!
А это означает, что лист растения имеет возможность усваивать свет с широким спектром, и фотосинтез протекает при постоянно меняющемся спектре света (а в природе так и происходит, в течении дня световой спектр постоянно меняется).
Это и объясняет, почему скорость фотосинтеза практически не зависит от спектра от голубого до красного.
Смотрим интегральную (не только по хлорофиллу) относительную чувствительность листьев растений от длины волны.
Кстати на этом же графике можно увидеть восприимчивость зрения человека от длины волны. Здесь можно четко увидеть пик восприимчивости на границе зелено-желтой области.
Т.е. человек и растение видят спектр излучения очень по разному. Растения чуть больше отражают (не усваивают) зеленую составляющую
спектра, а так как человек особенно чувствителен именно к этой длине волны, то ему растения кажутся выраженно зеленого цвета.
Глядя на график можно увидеть, что растения могут усваивать свет в широком диапазоне волн! И каждая волна нужна растению!
Поэтому лучше осуществлять досветку, т.е. в дополнение к естественному свету. Если же растения растут только под искусственным светом, то нужно обеспечивать наличие разных частей спектра, в т.ч. и зелено-желтой его части.
3. Методика и результаты исследования
Выводы
Результаты моего исследования помогли мне ответить на интересующие меня вопросы. Эксперимент доказал, что растения не могут расти и развиваться без света, потому что при отсутствии солнечного света не происходит процесс питания растений, а значит растение не получает энергию, необходимую для жизни. При недостатке света растения сильно вытягиваются, болеют что может привести их к гибели.
Мои предположения, что без света растения не будут расти подтвердились. Солнечный свет благоприятно влияет на развитие растений, а значит солнечный свет является источником жизни на Земле.
При использовании досвечивания в период короткого светового дня растения развиваются и хорошо растут, цветут. Искусственное освещение помогает выращивать здоровую рассаду, получать урожай в течение всего года и дольше любоваться цветением любимых растений.
Использование автоматических систем облегчают уход за растениями и улучшают условия содержания растений. Я считаю в будущем при развитии доступной электроники такие системы будут в каждом доме. В данной работе применялась электроника и датчики производства Китай в виду их низкой стоимости по сравнению с аналогами.
Список используемой литературы
1. Багрова Л.А. Я познаю мир (растения). Детская энциклопедия. М.: АСТ: Люкс, 2005 г.
2. Ликум А. Все обо всем: популярная энциклопедия для детей, том IV М.: Компания Ключ – С, филологическое общество Слово, ТНО АСТ 1994г.
3. Сергеев Б.Ф. Я познаю мир: Биология. Детская энциклопедия. М.: ООО Издательство АСТ, 2004г.
Вопрос о том, что запускает механизм цветения у растений, является достаточно сложным и пока не имеет полного ответа. Приблизиться к истине позволяет знание основополагающих процессов, в результате которых растение распускается. Ключевым моментом является влияние триггеров, вызывающих последовательную цепочку реакций на генетическом и физиологическом уровне.
В результате происходит морфологическое изменение апикальных побегов растения, что и приводит к цветению.
Основной триггер, позволяющий запустить изменения в сторону цветения – это световой эффект, называемый фотопериодизмом. Под ним понимают сложный механизм реакции растения на получаемые световые сигналы определенной продолжительности и интенсивности. Специфика этого явления заключается в том, что растения иначе реагируют на свет, чем люди или животные.
Они воспринимают эту часть электромагнитного спектра определенной частоты как сигнал для старта определенных фотохимических процессов и используют ее в качестве энергии для их успешной реализации.
Какие существуют спектры света, воспринимаемые растениями?
Световая энергия, улавливаемая растениями, служит основой для синтеза углеводов и контроля множества тысяч биохимических процессов, протекающих в клетках растения. При сравнительно одинаковой длине волны для синтеза углеводов контроль над процессами происходит в четырех основных спектрах света, на которые интенсивно реагируют растения:
1.Ультрафиолет 340-400 нм.
2.Синий цвет 400-500 нм.
3.Красный цвет 600-700 нм.
4.Инфракрасный диапазон 700-800 нм.
Цвета основного диапазона тесно граничат друг с другом, поэтому их значения нельзя четко выделить из-за перекрывания. С целью захвата волн разной длины растение применяет различные светопоглощающие пигменты:
1.Криптохромы (синего и ультрафиолетового цвета);
2.Фитохромы (красного спектра);
3.Фототропины (синего и УФ).
Растения также обладают высокой чувствительностью к интенсивности света, проявляющейся в виде сдвига между разными частотами. К примеру, если растение размещают в тени других, то в процессе роста на их долю приходится больше красного и инфракрасного цвета, меньше синего, из-за чего они более чувствительны именно к перепаду на границе красного и синего цвета. Это чаще всего происходит на восходе солнца, а противоположный процесс – на закате.
Отмечают также связь реакции растений в отношении времени суток, когда происходит смена ежедневных событий. Воздействие пигментов в качестве центров управления жизнедеятельности растений происходит под влиянием длины световых волн и смены их частот, а также, если свет отсутствует полностью. В результате благоприятного стечения обстоятельств происходит специфическая реакция, называемая цветением.
Свет оказывает определяющее влияние на основные природные (циркадные) ритмы всех живых организмов, в том числе и растений. Ежедневная повторяемость основных жизненных циклов включает определенную последовательность событий, среди них выделяют периоды активности, выполнения определенных задач и отдыха. Все эти события, как правило, укладываются в определенный 24-часовой период времени.
Отсутствие освещенности приводит к периоду отдыха, когда химические элементы, необходимые для захвата световой энергии растениями, синтезировать невыгодно. Свет определяет периоды активности не только своим количеством, но и качеством, к которому очень чувствительны растения.
Основополагающие факторы окружающей среды, к которым относят время года и состав воздуха, влияют на восприятие растений через триггеры и измеряется пигментами, контролирующими гармоничное протекание процессов жизнедеятельности.
Криптохромы отвечают за устьичную функцию, отслеживание и захват солнечных лучей, активацию генного состава, синтезирование необходимых пигментов и ингибирование стволового роста.
Фототропины контролируют процесс роста растений и внутриклеточного перемещения хлоропласта с целью предупреждения повреждений системы, активируя защитные силы клетки.
Фитохром – особый комплекс, состоящий из пигментов двух типов: Pr (реагирующий на красный) и Pfr (на инфракрасный), отвечает за множество функций – прорастание, транскрипции генов, синтез хлорофилла и цветение. Реакцией на яркий свет будет старт процесса цветения у растений короткого дня вследствие изменения физиологии от обычного роста до цветения. Одновременное воздействие нескольких факторов, к которым относят влияние генов и гормонов, вызывает цветение.
Свет – основа всех биохимических процессов растения, он является базой для роста и обмена веществ, а также напрямую влияет на периодичность и продолжительность циклов в повседневном существовании. Свет регулирует выживание, определяет темп функционирования всех организмов. Правильное соотношение света – важный фактор, определяющий гармоничность развития растений и своевременность их цветения.
Самый важный цвет для всех типов растений – красный, он дает необходимую энергию для фотосинтеза растений, которая усваивается наиболее эффективно. Растения могут расти даже при чистом красном цвете, развиваясь достаточно полноценно. Они не будут выглядеть такими хорошо цветущими и здоровыми, как при естественном солнечном освещении, но, тем не менее, все биохимические процессы будут протекать без отклонения от нормы.
Выражение 660 нм красного цвета и 730 нм инфракрасного освещения – оптимальное отношение количества световой энергии, позволяющее растению определить продолжительность дня и ночи.
Перед старом процесса роста на поверхности семя растет под землей в том направлении, в котором больше находится красного цвета, чем цвета инфракрасного спектра. Лишь потом открываются семенные трещины и побеги появятся на поверхности земли.
Цвет в голубом спектре не проявляет себя под землей, в отличие от красного, которое способно ощущать растение в начальной фазе роста.
Влияние синего цвета при появлении на поверхности земли молодого ростка происходит в том направлении, что растение приобретает свойства рассады в отличие от свойств корня. Растение образует листья и направляет их к ближайшему источнику света синего спектра. Недостаточное количество голубого и синего света приводит к тому, что он продолжит расти, как корень, и не спешит появляться над землей. При этом новые листья не образуются, как если бы растение было полностью скрыто от солнца.
Если солнечный свет яркий и открытый, растение имеет тенденцию к росту приземистым и иметь небольшие размеры. Это происходит потому, что в солнечном свете больше красного спектра, чем инфракрасного, и проявляется реакция растения на такое соотношение – стебли будут короткими, а количество узлов – больше по сравнению с обычными условиями.
Большую часть года, света для растений очень мало. И те, кто выращивают их круглогодично в закрытых помещениях, а не по сезонно на улице, сталкиваются из-за этого с большими проблемами.
Единственный выход их решить — это использовать искусственные источники света. Какие из них лучше выбрать и на что ориентироваться?
В первую очередь, рядовой обыватель обращает внимание на уровень потребления электроэнергии. Чем больше у вас будет растений, тем больше потребуется светильников и лампочек для них.
Неохота платить за электричество больше стоимости урожая. Поэтому при покупке светильников, большое внимание уделяют такому параметру как КПД лампочки.
Всем известные лампочки-груши с нитью накаливания, в процессе работы очень сильно нагреваются. Связано это с тем, что в них большая часть эл.энергии преобразуется не в свет, а в бесполезное тепло.
Поэтому постепенно от них начали отказываться и стали переходить на энергосберегающие лампы. Их КПД примерно в 4 раза выше, чем у обычных.
Однако по факту, мы получили те же самые люминесцентные лампы, хоть и меньшего размера, но содержащие ртуть. Если такая лампочка разобьется, вам придется срочно принять меры безопасности и провести так называемую демеркуризацию всего помещения.
Не только сама ртуть, но и ее пары ядовиты для человека. И даже в сверхмалых концентрациях могут вызвать тяжелые последствия.
Поэтому впоследствии им на замену пришли более безопасные светодиодные источники света. А специально для растений были разработаны фитолампы.
У светодиодов также высокий КПД и минимальный нагрев. А самое главное, они по-прежнему совершенствуются и улучшают свои характеристики год от года.
Однако как оказалось, КПД лампочки это не главное в правильном выращивании растений. Самое важное — это их спектр и насколько он отличается от естественного солнечного излучения. Ведь именно к нему привыкли все цветы, овощи, фрукты, ягоды.
Что же прячется за таким научным названием как спектр излучения? Чтобы понять это, придется вспомнить что такое свет? А свет — это не что иное, как электромагнитная волна.
Причем каждый цвет имеет определенную длину волны, отсюда и получается радуга. Однако разная длина означает не только разный цвет, но самое главное — разное количество энергии.
Если все цвета условно представить не в виде привычной прямой линии, а в виде шариков, то синий шарик будет самым большим по размеру. Зеленый поменьше, а красный окажется самым маленьким.
Все цвета всегда упрощают именно до этих трех видов R-G-B:
Почему синий шарик окажется самым объемным? Потому что длина его волны самая маленькая. Она меньше чем у зеленого цвета. А у зеленого в свою очередь, меньше чем у красного.
В итоге и получается, что красный цвет несет в себе меньше энергии, а синий больше всего.
И тут у многих может возникнуть логичный вопрос: "А есть ли разница в том, каким именно спектром освещать растения?" И если есть, можно ли эти знания как-то применить с пользой для дела?
Однако все оказывается не так просто. Здесь нужно учитывать еще одну характеристику света - его качественный или спектральный состав.
Чтобы понять как отдельные цвета влияют на эффективность фотосинтеза, проводились научные эксперименты. Из целого листа выделялись отдельные чистые хлорофиллы. После чего, в течение длительного времени, их засвечивали светом различного спектра и проверяли результаты.
При этом в первую очередь, смотрели на эффективность поглощения СО2, то есть интенсивность фотосинтеза. Ниже представлен итоговый график такого эксперимента.
Из него видно, что хлорофилл в основном поглощается в синей и красной областях. В зеленой области эффективность минимальна.
Однако на этом не остановились и провели еще один эксперимент. В растениях также содержатся каротиноиды. Они хоть и играют незначительную роль, но и про них забывать не стоит.
Так вот, аналогичный опыт с каротиноидами показал, что ранее выделенные пигменты листа, поглощают в этом случае свет преимущественно в синей области спектра.
Посмотрев на это, все дружно решили что зеленый цвет абсолютно бесполезен и им можно пренебречь. Основной упор все специалисты предлагали делать только на синий и красный свет.
И соответственно более правильным считалось выбирать лампочки, которые излучают именно эти спектры больше всего.
Но как оказалось, изначальная ошибка экспериментаторов закралась в том, что они использовали не весь лист целиком, а выделяли из него пигменты и смотрели результаты только по ним.
На самом деле, в цельном листе свет очень сильно рассеивается. Провели еще опыты, но уже смотрели на весь лист и использовали разные растения. В итоге получили данные, которые более точно показывали насколько эффективно свет поглощается всем листком, а не его отдельными "кусочками".
С одной стороны, здесь опять доминируют синий и красный свет. Отдельные пики потребления фотонов доходят до 90 процентов.
Однако к удивлению многих, и зеленые лучи оказались не столь бесполезны как думали раньше. Дело в том, что благодаря своей проникающей способности, зеленый снабжает энергией более глубокие участки листвы, куда не долетают ни красный, ни синий.
Таким образом, если полностью отказаться от зеленого, вы можете ненароком погубить растение, и даже не будете понимать в чем причина.
Получается, что все цвета R-G-B нормально усваиваются листьями и нельзя выбрасывать какой-то один из них. Вот только необходимость энергии на разных цветах у разных растений не равноценна.
Для того чтобы объяснить это более наглядно и понятнее, проведем аналогию с чем-то съедобным. Допустим у вас на столе лежит спелый персик, ягода малины и груша.
Для вашего желудка все равно что вы съедите. Он одинаково хорошо переварит все ягоды и фрукты. Но это не означает, что для вас в последствии не будет никакой разницы. Разные продукты все равно по-разному влияют на ваш организм.
Съесть 10 ягод клубники это не то же самое, что 10 груш или персиков. Вы должны найти определенный баланс.
То же самое происходит и со светом для растений. Ваша задача грамотно подобрать, насколько каждого света должно быть в общем спектре. Только таким образом можно рассчитывать на быстрый рост.
Самый главный вопрос - какой свет будет считаться лучшим? Казалось бы, что тут гадать. Лучший вариант это солнечный свет и его близкие аналоги.
Ведь миллионы лет растения именно под ним и развивались. Однако посмотрите на картинку ниже. Вот как реально выглядит интенсивность солнечного света.
Видите, насколько здесь много зеленого. А как мы выяснили ранее, он хоть и полезен, но не в такой степени как другие лучи. Когда говорят, что солнечный свет самый эффективный и нечего отступать от матушки природы, не учитывают один простой факт.
В реальной жизни, а не в экспериментах, растения адаптируются не только к солнечному свету, но также и к условиям окружающей их среды, в которой они произрастают.
Допустим на глубине водоема, где растет какая-то зелень, доминирует синий цвет. А вот в лесу под кроной деревьев, уже победителем выходит зеленый.
Поэтому мнение, что солнечный свет самый лучший, в корне не верно. Здесь нужно больше говорить о том, что он самый универсальный и подходит абсолютно для разных условий.
Всего на этих двух элементарных примерах между огурцом и томатом хорошо видно, насколько у них разная потребность. И если одной и той же лампочкой засвечивать оба овоща сразу, то результаты будут совершенно непредсказуемыми.
Кроме правильно подобранного спектра, важную роль играет еще два параметра - время и ритм освещения.
Все растения изначально произрастали на улице при естественном солнце. А солнце как известно не висит в зените 24 часа в сутки. Утром всходит, а вечером заходит. То есть естественная интенсивность освещения сначала постепенно растет, а во второй половине дня, достигнув своего пика, начинает падать.
Это и есть так называемый ритм. И растения его хорошо чувствуют. Измените ритм, не меняя ничего другого, и ваши овощи могут начать болеть, почувствовав себя "не в своей тарелке".
Поэтому опытные садоводы выделили три группы растений - короткого, длинного и нейтрального дня.
Длинный день - это когда интенсивность света наблюдается более 13 часов. Короткий - до 12 часов. Растениям для нейтрального дня все равно когда созревать, хоть при коротком, хоть при длинном.
Не будете соблюдать заданный природой цикл и у вас упадет урожайность. Сами растения будут какими-то карликовыми.
Поэтому мало просто купить супер разрекламированные сорта, правильно их высадить, удобрять и поливать.
Как оказывается, еще нужно их правильно освещать. Причем и здесь нет универсального светильника для больших групп растений, везде требуется индивидуальный подход.
Только в этом случае результат вас порадует и вкусом и размером.
В США распространилась программа освещения для продления светового дня. Исследования показали, что искусственное увеличение продолжительности светового дня осенью и зимой, приводит к увеличению удоя молока от 5 до 16%. Было отмечено увеличение удоев примерно на 2,5 кг в расчете на одно животное за один день. Причиной является замедление выработки гормона мелатонина, который вырабатывается только в темноте и в дневное время снижается. Он является противником аутогенного фактора роста IGF-1, концентрация которого в длинные дни выше, чем короткие. IGF-1 стимулирует образование молока.
Влияющий на повышение продуктивности эффект устанавливается при освещении в течение 16 часов с яркостью 200 люкс. Примерно через 4 недели можно наблюдать повышение удоя молока. Животные должны находиться в темноте, по крайней мере, 6 часов, в противном случае будет иметь место противоположный эффект, потеря достигнутой выработки молока. Наивысший удой молока достигнут, прежде всего, за счет мобилизации резервов организма. Как результат, связанный с большей продолжительностью дня, повысился удой молока при примерно 8% росте потребления кормов, что оказало положительное воздействие на энергобаланс животных. Кроме того, установлено, что увеличилось время пребывания скота в лежачем положении. Это также оказало положительное влияние на образование молока. Большее количество света не влияло на содержание протеинов и лактозы в молоке. По содержанию жира, результаты неоднозначны.
Влияние на стельность.
Для сухостойных коров были установлены противоположные результаты. Животные, находящиеся последние 60 дней сухостойного периода в условиях долгого дня (16 ч света и 8 ч темноты), дали в течение первых 120 дней лактации меньше молока, чем коровы в условиях короткого дня (8 ч света и 16 ч темноты).
Даже для коров с первой лактацией было отмечено, что при коротком световом дне в последние восемь недель беременности и длинном световом дне в течение первых 100 дней после отела надой молока на 9% больше по сравнению с коровами, которые содержались в обоих периодах времени в условиях длинного светового дня.
Практические рекомендации при использовании программ освещения
Программы освещения увеличивают надои молока. На что вы должны обращать внимание при проектировании и исполнении, читайте в следующей статье. Коровы дают ежедневно до 2,5 кг больше молока, когда они находятся в светлых коровниках и если выполняются следующие три условия:
• Освещенность составляет, по крайней мере, 200 люкс (при освещенности в 200 люкс в коровнике возможно без проблем чтение газет).
• Коровы освещаются от 16 до 18 часов (длинный день).
Сухостойные коровы при исполнении световой программы должны размещаться в отдельном здании, например, в старом здании или помещении, которое в течение дня можно затемнить. Нужно отметить, что молодняк в период доращивания положительно реагирует на программу длинного дня.
Телята, которые подрастают в светлых зданиях (18 часов света), набирают быстрее в весе и раньше достигают полового созревания. Также ускоряется формирование вымени. В летний период необходимые условия минимальной освещенности на фермах достигаются при нормальных условиях, тем не менее, только максимум на 12−13 часов. Для увеличения освещенности в здании до необходимых 18 часов, необходимо применить вспомогательные технические средства и дополнить тем самым естественный свет.
Светоотдача и высота монтажа
Высота монтажа светильников зависит от их мощности. В высоких коровниках должны монтироваться 400 -ваттные облучатели.
Какие лампы применять?
На практике успешно применяются натриевые лампы высокого давления и металогалогенные лампы. Самые незначительные энергозатраты имеют натриевые лампы высокого давления. Правда, они дороже всех других типов ламп, которые относятся к категории со сроком службы 20 000 часов, но при этом их срок службы превосходит остальные на 10%. Сравнительным недостатком натриевых ламп является более плохая цветопередача света. Напротив, металлогалогенные лампы обладают превосходной цветопередачей. Однако, их более незначительная светоотдача является невыгодной.
Обычные лампы меньше подходят для использования в световых программах. При низких наружных температурах и высоком пылеобразовании в коровниках они быстро теряют до 20% их освещенности.
При проектировании системы освещения должно быть предусмотрено, чтобы все здание освещалось равномерно, чтобы не возникало никаких светлых пятен или темных ниш. Высота монтажа ламп зависит от их мощности (Ватт). Чем больше мощность лампы, тем выше они могут монтироваться. С возрастающей высотой потолка здания, необходимо монтировать меньшее количество ламп, но с большей мощностью. Контрольное число для высоты монтажа ламп должно соответствовать приблизительно 1,5 расстоянию между лампами. С помощью представленной формулы можно простым способом вычислить количество необходимых источников света для освещения коровника:
освещенность в 160 люкс предоставляет необходимый минимум. Кто хочет действовать наверняка, может использовать в формуле вместо значения 160 люкс 200 люкс.
К — константа для отражения света или поглощения света. Для закрытых коровников следует использовать значение коэффициента К равное 2, для коровников с открытыми стенами равное 3. Мощность ламп в люменах.
Пример: в коровнике с открытыми стенами и площадью 930 м², с прожекторами мощностью 250 ватт (20 500 люменов, см. таблицу 1) достаточно в общей сложности 22 ламп.
Следует отметить, что световая мощность (люкс) может варьироваться при одной и той же мощности ламп (ватт). Поэтому, расчет всегда должен производиться в соответствии с типом ламп. Соблюдение требуемой освещенности, а также освещение различных участков можно проверить с помощью фотометра. Простые удобные измерительные приборы от 50 до 100 € уже можно найти в специализированных магазинах электроники. Измерения должны быть произведены на высоте 60 см над уровнем пола коровника. Важно, чтобы необходимые 200 люкс были достигнуты не только возле кормушек, но и в области боксов для лежания, так как коровы, как правило, проводят лишь три-четыре часа в день у кормушек, а отдыхают до 14 часов.
При недостаточном освещении области отдыха, программа освещения будет безуспешной. Чтобы сократить производственные затраты должен быть установлен сенсорный датчик света. Он должен автоматически включать осветительную установку в коровнике, при условии, если требуемое значение яркости (например, 200 люкс) не достигнуто. Датчик должен быть установлен в таком месте, где световое излучение примерно равно значению внутри коровника. Поблизости не должно быть никакого искусственного источника света! Для того, чтобы избежать неоднократных краткосрочных включений — отключений в течение дня, например во время грозы, датчик программируется автоматической установкой времени.
Во время шестичасовой фазы темноты все лампы в коровнике по мере возможности должны быть выключены. Коровы — в отличие от людей — даже в полной темноте ориентируются хорошо. В ночное время для контроля может быть установлено несколько ламп красного света (15 Ватт). Конечно, не всегда просто выдерживать продолжительность светло-темных фаз. Особенно в летний период, коровник не может находиться в полной темноте в течение шести-восьми часов. Поэтому наибольший успех в программе освещения достигнут молочные фермы, которые планируют отел на осень и зиму.
Световой режим: неоспоримые преимущества
Исследования в США показали, что только за счет влияния освещения можно увеличить молочную производительность от 5 до 15%. Томас Хайденрайх из Лейпцига рассказывает о действии различных систем освещения. Для освещения коровников наиболее предпочитаемы люминесцентные лампы. В соответствии с DIN 5035 (Освещение искусственным светом рабочих помещений внутри зданий и рабочих мест на открытых площадках) для обычных зданий необходима освещенность 50 люкс, минимум. Эти же требования распространяются и на коровники. Для этого нам необходимо иметь примерно 3 Вт на 1 кв. м (на высоте 4 метра). Несмотря на то, что на сегодня не существует никаких определенных прописанных требований по режиму освещения на фермах, исходя из технологии содержания и заботы о здоровье животных, освещенность должна быть не ниже 80 люкс. Это означает, что в коровнике должны быть установлены люминесцентные лампы мощностью от 5 Вт на 1 кв. м, соответственно примерно 45 Вт на одно стойловое место. При низких температурах окружающей среды, преобладающих зимой снаружи коровника, светоотдача от люминесцентных ламп может сокращаться. Кроме этого, считается, что лампы должны размещаться на высоте около 4 метров от пола коровника. Часто владельцы ферм с целью сокращения издержек отказываются от подвешивания ламп.
При этом нужно учитывать следующие недостатки:
• Освещенность значительно снижается при прямой установке ламп под крышей;
• Также люминесцентные лампы должны регулярно чиститься, по крайней мере, раз в год;
• Заменить дефектные лампы с помощью лестницы-стремянки не очень легко.
Для режима освещения в коровнике в соответствии с американскими данными по системе качества ISO требуется примерно до 200 люкс в течение 16 часов в день. Здесь главным образом используются металлогалогенные лампы. Они менее энергоемкие, чем традиционные люминесцентные лампы, с коэффициентом пересчета от 0,7 до 0,5. При одинаковой светоотдаче, они потребляют энергию только от 70 до 50%. Но для такого режима освещения требуются определенные условия, которые хороши не для каждого коровника. Цикл 16-ти часовой день, 8 часовая ночь благоприятно сказывается на лактации коров. Для сухостойных же коров он может произвести отрицательный эффект. В этом случае, наоборот, должен использоваться режим 16 часовой ночи и 8 часового дня. Это значит, что для тех, кто решит использовать программу освещения, должен обеспечить сухостойных коров отдельным помещением. В США для этих целей используются по-настоящему темные коровники с элементами принудительной вентиляции.
Неясно, какое влияние оказывает режим освещения при 3 разовом доении, так как это укорачивает и прерывает ночную фазу. Также исследования показали противоречивое влияние этого на продуктивность. Несмотря на то, что коровы продуктивны в течение всего года, исследования показывают, что продуктивность с началом светового дня повышается, если животные не подвержены стрессовым факторам, (тепловым стрессам). И одним из немаловажных является вопрос стоимости при установке и производстве ламп.
Преимущество натриевых ламп.
Сравнение традиционных люминесцентных (50 люкс) ламп с металлогалогенными или натриевыми (80 люкс) является стандартной работой для выявления преимуществ ламп. Если люминесцентная лампа достигает освещенности 80 люкс, то разница в энергопотреблении между ней и обычной лампой еще очевидней.
Металлогаллогенные лампы имеют более низкую светоотдачу, чем натриевые. При этом цветопередача лучше.
Таким образом, дополнительные расходы на освещение при использовании натриевых ламп составляет 6,60 € на стойловое место в год, тогда как при использовании металлогалогенных ламп 9 €. Налицо явное стоимостное преимущество натриевых ламп. Маленькая капля дегтя при этом: свет натриевых ламп имеет желто-оранжевый оттенок, что может быть непривычным при обследовании и обработке животных. Но это не должно влиять на режим освещения, так как здесь имеет значение исключительно освещенность. При цене молока 35 центов за литр, минус стоимость корма и работы (15 центов корм, 5 центов работники) надой молока от коровы в год должен повыситься на 45−60 литров (6,60 или 9/0,15 €), чтобы окупить программу освещения. Это меньше, чем 1% (данные исследований 2008−2010 г.)
Выводы
В коровнике должно быть обеспечено освещение по крайней мере в 80 люкс. С экономической точки зрения натриевые лампы определенно предпочтительнее традиционных люминесцентных ламп. Они подходят также для светового режима. Программа освещения привязана к различным условиям. Важно: выработка молока должна повыситься, чтобы окупить режим света. В зависимости от уровня цены молока это на 45 кг больше от каждой коровы в год.
В доильном зале хорошее освещение, но эффект освещенности меньше. При использовании программы освещения нужно строго разделять дойных коров (длинный день) и сухостойных (короткий день).
Для обеспечения светоотдачи от 80 люкс необходимо относительно большое количество обычных ламп накаливания.
Читайте также: