УФ лампа для рослин: для чого потрібна і як використовувати

Рослини що неспроможні нормально розвиватися без поживних елементів, води, світла. Перші дві складові життя вони беруть із ґрунту та повітря. Світло у природі забезпечує Сонце. Однак при вирощуванні в нетипових для природи умовах — на підвіконні, балконі, теплиці, оранжереї — освітлення не вистачає. Компенсувати цю нестачу допомагає УФ-лампа для рослин.

Що таке УФ-лампа?

На перший погляд, це питання здається простим. УФ - означає УльтраФіолетова. Така лампа за визначенням має випромінювати електромагнітні хвилі, спектр довжини яких знаходиться в ультрафіолетовому діапазоні. Фізично ця довжина становить від 10 до 400 нм (нанометрів). Людським зором ці хвилі не сприймаються, оскільки вони поза видимого діапазону (400…700 нм).

Проте фізика така — якщо ми чогось не бачимо, це не означає, що цього не існує. Близько 7% сонячної енергії надходить до нас у вигляді ультрафіолетового випромінювання. Тобто це нормальне природне явище. Усі організми у природі пристосовані до цього випромінювання. Більш того, ультрафіолет для рослин є важливим фактором росту.

Оскільки для процесу вирощування важливий не тільки УФ-діапазон, коротко розглянемо весь спектр. Найкоротші хвилі – це ультрафіолет. Цей діапазон поділяється ще на три групи. Для рослинника головне знати, що не всі вони потрібні квіткам та розсаді. Рослини використовують лише крайній ультрафіолет, який межує з наступним спектром діапазону.

Діапазон кольорів в залежності від довжини хвилі

А наступним йде видимий спектр. Це електромагнітне випромінювання із довжиною хвиль від 400 до 700 нм.Видимим він називається тому, що його розрізняє людське око. Залежно від довжини хвилі ми здатні бачити той чи інший колір. Наприклад, короткі хвилі, близькі до ультрафіолету, ми бачимо як фіолетовий і синій відтінок. З іншого боку діапазону знаходиться помаранчевий та червоний.

Але це ще не все. На відміну від нашого зору, рослини потребують також інфрачервоного випромінювання. Воно йде наступним після видимого діапазону. Це випромінювання ми можемо відчувати. У вигляді тепла. Для квітів та розсади воно має таке ж значення. Ідеальна ультрафіолетова лампа для квітів, інших домашніх рослин має випромінювати у всіх описаних спектрах. Тільки так буде від неї користь.

За підсумками вищесказаного можна зробити цікавий висновок. Ультрафіолетові лампи для рослин не можна вважати або називати повноцінними. Якщо джерело випромінює лише в УФ діапазоні, то всі потреби у світлі він покрити не здатний. Бракує видимого та інфрачервоного випромінювань. Однак історично так склалося, що УФ-лампи для квітів випромінюють не лише в цьому обмеженому діапазоні. Більше того, деякі моделі зовсім не дають ультрафіолету.

Коректніша назва для світильників і ламп цієї категорії — фітолампа. Про це нашому ресурсі є окремий матеріал. За умови, що перед вами не дешева китайська підробка, фітолампа здатна випромінювати частину ультрафіолету, видиме світло, навіть трохи інфрачервоного. Досягається це рахунок комбінованих джерел електромагнітного випромінювання. У наші дні це світлодіоди.

Ультрафіолетова лампа (або фітолампа) дає зазвичай змішане з рожевим фіолетове світло. Багато хто думає, що це і є той самий УФ, заради якого купувався світильник.Тепер ви знаєте, що це не так. Ультрафіолет ми бачити не здатні. А фіолетовий з рожевим є лише частиною видимого діапазону випромінювання, який для рослин вважається найкориснішим у плані зростання та розвитку.

Вплив ультрафіолету на рослини

Розглянемо питання – навіщо потрібна ультрафіолетова лампа для рослин. Зростання та розвиток органіки – це результат фізичних та хімічних процесів. Завдяки цьому рослини:

• одержують необхідні мікроелементи "з нічого";
• набирають зелену масу;
• дають нові пагони;
• випускають нирки;
• забарвлюються у відповідні кольори, відтінки;
• цвітуть;
• дають насіння та плоди.

УФ для рослин не можна назвати найважливішим випромінюванням. Синій та червоний спектри видимого діапазону надають на органіку значно більший вплив. Саме тому хороші фітолампи оснащені джерелами, що дають широкий спектр випромінювання. Однак ультрафіолет для квітів, розсади та інших кімнатних рослин теж чимось корисним.

Наприклад, завдяки УФ опроміненню домашній садок краще переносить вплив несприятливих факторів. Рослини стають міцнішими, загартованішими. У них з'являється більше шансів пережити тимчасове зниження температури або нестачу вологи. Деякі дослідження показали, як впливає ультрафіолет на зростання органіки. Було зазначено, що опромінювані цими хвилями рослини давали більше пагонів, нирок, трохи швидше набирали зелену масу.

Підсвічування розсади фітолампою

Не слід забувати про знезаражуючий ефект ультрафіолету, який використовується в багатьох сферах. На рослинах, опромінених УФ хвилями, "не засиджуються" хвороботворні бактерії, мікроби. Під їх впливом гине пліснява, грибок.Це додатково посилює імунітет кольорів, іншої кімнатної органіки.

Варто також зазначити, що від УФ може бути не лише користь, а й шкода. Якщо фітолампу підібрати або встановити неправильно, рослини можуть погано розвиватися або загинути. Треба не тільки грамотно підібрати ультрафіолетову лампу для рослин, як використовувати її – не менш важливий момент. Зважати на час досвітлення, інтенсивність, відстань від джерела до листя та інші фактори.

Чим загрожує неправильно підібране джерело світла?

Використання неякісного чи неправильно підібраного освітлення оперативно позначиться на рослинах. Замість інтенсивного зростання та розвитку можна буде зіткнутися з такими проблемами:

• уповільнення чи повна зупинка зростання;
• "витягування";
• в'янення листя;
• слабкий набір зеленої маси;
• підвищена чутливість до температури та вологості;
• хвороби;
• поява комах шкідників;
• опіки;
• зміна кольору на бляклі, невиразні відтінки.

Якщо ви раптом помітили, що на розсаді, що підсвічується фітолампою, з'явилися якісь з цих проблем — відразу ж призупиніть досвічування. Можливо, причина не в лампі. Але й недооцінювати її не варто. Ще раз уважно вивчіть характеристики вашого освітлення та зіставте їх із рекомендаціями фахівців. Враховуйте потужність, розмір, спектр, що випромінюється, відстань до верхнього листя, сорт. Пошукайте відгуки про вашу модель світильника. Можливо, хтось уже стикався зі схожими проблемами саме через УФ лампи.

Ультрафіолетовий спектр та його вплив на розвиток рослини

У природних умовах рослини постійно перебувають під впливом ультрафіолетового випромінювання.У спектрі сонячного світла 7% енергії посідає ультрафіолет. Це довжина електромагнітних хвиль в діапазоні 200-400 нм. Від найбільш до найменш жорсткого ультрафіолет поділяють на 3 види - С, В і А. З областями випромінювання 100-280 нм, 280-320 нм, 320-400 нм відповідно.

УФ-С - згубний і повністю поглинається атмосферними газами. УФ-В також поглинається атмосферою, але невелика його частина все ж таки досягає поверхні землі. І УФ-А майже безперешкодно проходить крізь атмосферу, впливаючи надалі на рослини та інші об'єкти живого світу.

Сприйняття ультрафіолету

За обробку світлових сигналів в ультрафіолетовому діапазоні відповідають відразу кілька фоторецепторів. Вже знайомі із попередніх статей — фітохром, криптохром, фототропін, а також відкритий відносно недавно рецептор UVR8. Перші 3 типи рецепторів мають кілька піків сприйняття світлового випромінювання. Тобто кожен із них здатний реагувати на різні довжини хвиль.

З UVR8 ситуація інша. Як бачимо на графіці, він зосереджений лише з УФ-В. З боку рослини таке рішення обґрунтоване, адже високоенергетичне випромінювання УФ має серйозний вплив практично на всі організми. Завдяки інформації, отриманій за допомогою UVR8, рослина здатна запускати відповідні реакції для захисту та відновлення від надмірного ультрафіолетового випромінювання.

Фітохром, рецептор червоного світла, також здатний вловлювати УФ-В. Але для запуску генетичних програм це має менше значення порівняно з дією UVR8. Це демонструє досвід, де мутантні рослини, позбавлені даного рецептора, росли при природному освітленні з хлоротичним та скрученим листям.За сприйняття УФ-А, який також бере участь у фотоморфогенезі, відповідають рецептори синього світла: криптохром та фототропін.

Інтенсивність фотосинтезу

Рослини можуть істотно відрізнятися за сприйнятливістю до ультрафіолету. Пошкодження ДНК, деградація білків, що беруть участь у фотосинтезі, порушення роботи хлоропластів, руйнування хлорофілу та каротиноїдів – такі наслідки характерні для випромінювання в області 280-400 нм. Але не все так однозначно. Результат залежить від потужності та тривалості впливу ультрафіолету. І ряд експериментів показує, в яких умовах можна отримати додатковий синтез вторинних метаболітів без шкоди для фотосинтезу та товарного виду продукції.

У дослідженні, опублікованому в журналі New phytologist, показано, як невеликі дози ультрафіолетового випромінювання не провокували пригнічення швидкості фотосинтезу рослин арабідопсису. Після 20 днів від сходів арабідопсис, що вирощується в теплиці, піддали впливу додаткового УФ протягом 12 днів по 2 години. Потужність короткохвильового випромінювання становила 1.7 Вт/м2. Автори роботи зазначають, що для суттєвого гальмування швидкості фотосинтезу слід впливати на рослини ультрафіолетом по 4 години на день із потужністю 6 Вт/м2. Таким чином, дослідники уникли негативного впливу ультрафіолету на фотосинтез і при цьому збільшили виробництво вторинних метаболітів.

Схожих результатів вдалося досягти російським ученим із листовим салатом. Його також вирощували у теплиці та після 24 днів від сходів почали впливати ультрафіолетом на рослини. У цьому вся досвіді інтенсивність УВ-В була вищою, ніж у зарубіжному — 2.7 Вт/м2.Але при цьому суттєво відрізнялася тривалість опромінення – від 2 до 15 хвилин на день.

По накопиченню надземної біомаси можна побічно судити про зміни швидкості фотосинтезу. І серед тестованих сортів салату виявлено статистично значимих відмінностей. Ці показники видно на графіку нижче, де "1" - контроль, "2" - додаткова УФ обробка.

Вплив UV на розвиток рослини

Ультрафіолет за своєю суттю стрессор для живих організмів. І один із механізмів, який використовують рослини для захисту – зміна своєї морфології. У загальних рисах це проявляється у зменшенні розмірів рослини, площі її листя, кількості продихів, довжини міжвузлів, а також стимуляції пазушного розгалуження. При цьому може збільшуватися товщина як самого листя, так і їх захисного воскового шару.

Також є дані, що помірні дози короткохвильового випромінювання стимулюють виробництво хлорофілів. Очевидно це компенсаторний механізм у відповідь на площа листа, що скорочується. На графіці знизу ромбоподібними фігурами показана залежність між інтенсивністю ультрафіолетового впливу та кількістю хлорофілу у арабідопсису.

Цікаво, що ультрафіолетові промені надають не просто інгібуючу дію на ростові процеси, але призводять до комплексних змін у рості рослини. У згаданому раніше дослідженні з арабідопсисом вчені відзначили суттєві трансформації на стадії цвітіння. Разом із зменшенням висоти рослин, змінилася кількість квітучих стебел. Така закономірність зберігалася й у дослідах інших культурах.

Автори роботи пов'язують це явище із змінами метаболізму гормону ауксину.Подібної реакції можна домогтися прищипування верхівки пагона, яке також супроводжується змінами в роботі цього гормону. Але прищипування так чи інакше є стресором. Для культур із коротким життєвим циклом важливо вибирати найменш травмуючі способи формування рослини. Помірні дози ультрафіолету роблять внесок у розвиток організму і при цьому не викликають у нього стрес. Тому застосування короткохвильового випромінювання може бути перспективним рішенням.

Синтез вторинних метаболітів

Побічні метаболіти не є життєво необхідними сполуками для рослин. Їх виробництво вимагає ресурсів, витрачати які організм стане без серйозної причини. А тим часом такі сполуки несуть у собі харчову та лікарську цінність для людини. Тому важливо створювати такі умови вирощування, за яких рослина збільшує синтез вторинних метаболітів без втрати загальної продуктивності.

У відповідь на опромінення ультрафіолетом у поверхневому шарі рослинної тканини збільшується синтез речовин, що перешкоджають проникненню згубних променів. Синтезовані речовини представлені в основному фенольними та флавоноїдними сполуками, які мають широке застосування в медицині. На їх основі виготовляють протимікробні, протизапальні, жовчогінні та інші види препаратів. Вживаючи фенольні сполуки з їжею, ми отримуємо антиоксидантний та протипухлинний ефект. Що важливо, для запуску програми із синтезу захисних речовин не обов'язково наражати рослину на реальну загрозу. У тих же експериментах з арабідопсисом листовим салатом показано, що підвищений синтез цільових сполук можливий при нормальному функціонуванні всього організму.

Пара слів про канабіс

Інший зарубіжний експеримент також показав переваги ультрафіолету у цій галузі. Додавання короткохвильового випромінювання до загального потоку світла збільшило концентрацію каннабіноїдів у суцвіттях канабісу. У досвіді було 3 варіанти освітлення: натрієва лампа високого тиску та 2 світлодіодні опромінювачі.

Під газорозрядною лампою середній урожай сухих суцвіть був найбільшим – 26.6г. Тоді як під світлодіодними опромінювачами AP673L та NS1 23.1 та 22.8 г відповідно. Але за змістом як загальної кількості, так і окремо взятих канабіноїдів варіант з натрієвою лампою виявився останнім. У відсотковому співвідношенні на графіках показано як змінюється кількість різних каннабіноїдів за варіантами.

Спектральні властивості та інтенсивність світла (PAR, діапазон 400-700 нм) при кожній обробці світлом.

Цікаво помітити, що опромінювач AP673L не має у спектральному складі ультрафіолетового світла. Проте він обходить ДНаТ за рівнем впливу на синтез канабіноїдів. Це можна пояснити тим, що світлодіодний світильник має більшу частку синього порівняно з газорозрядною лампою — 14% проти 8%. У статті про синій спектр вже згадувалося явище, при якому випромінювання 400 нм може запускати фотопротекторну програму в рослині. Тобто синє світло може частково працювати як ультрафіолет, стимулюючи синтез захисних сполук.

Висновок

Ультрафіолетовий спектр входить до складу сонячного світла, і рослини у відкритому ґрунті постійно перебувають під його впливом. Тому в рослинному організмі існують системи по сприйняттю та захисту від короткохвильового випромінювання. Цей захист проявляється на різних рівнях – змінюється морфологія культури та біосинтез речовин. І правильне включення ультрафіолету до загального спектру може збільшити синтез цільових сполук без негативного впливу на розвиток рослини.