Ile FAR W/m2 potrzebują rośliny

W dziedzinie uprawy roślin sztuczne oświetlenie jest najczęściej wykorzystywane jako uzupełnienie promieniowania słonecznego. Za pomocą lamp uprawowych można na przykład wydłużyć dzień w szklarniach, co umożliwia uprawę warzyw w znacznie dłuższym okresie czasu niż w przypadku, kiedy hodowcy polegają wyłącznie na słońcu. Kolejne zastosowanie sztucznego oświetlenia można znaleźć w szklarniach botanicznych. Niektóre rośliny egzotyczne wymagają do życia większego natężenia światła, którego przez większość roku nie znajdą w naszej szerokości geograficznej. Sztuczne oświetlenie zna również wiele osób, które mają w lecie przed swoimi domami różnego rodzaju palmy i kaktusy. Rośliny te nie przeżyłyby naszej zimy, a więc przez okres zimowy są „magazynowane“ w stodołach, garażach i piwnicach. Do ich oświetlenia zazwyczaj wystarczą świetlówki o wymaganym spektrum światła. Niektórzy również wykorzystują sztuczne światło do uprawy roślin pokojowych. W ten sposób uzyskują piękniejsze rośliny i pozwalają rozkwitnąć tym gatunkom, które bez sztucznego oświetlenia nie miałyby na to szansy (w naszych warunkach klimatycznych). Nie wolno też zapominać o akwarystach - zdecydowana większość akwariów wyposażona jest w źródło światła, które zapewnia lepszy wzrost roślin akwariowych oraz zdrowy rozwój hodowanych zwierząt.

W powyższych przypadkach rośliny są oświetlane zdecydowanie niższym natężeniem światła niż w przypadku uprawy konopi. Nieznany jest żaden inny gatunek, przy uprawie którego używa się tak wysokiej liczby Wattów na metr kwadratowy jak przy uprawie indoor konopi. Powodów jest kilka. Przy uprawie roślin przemysłowych, takich jak pomidory, papryka, ogórki i inne warzywa, podstawowym źródłem światła jest słońce. Dla celów „doświetlania“ wystarczy więc niższe natężenie. Rośliny zimujące pod sztucznym oświetleniem zazwyczaj nie są uprawiane, by uzyskać maksymalny rozmiar, ale dla celów dekoracyjnych. Ponieważ hodowcy konopi zmuszeni są do ukrywania się w piwnicach, ziemiankach i innych obszarach, które uniemożliwiają wykorzystanie światła naturalnego, muszą zapewnić swoim roślinom maksymalne natężenie światła, aby uzyskać odpowiednie plony.

Aby zrozumieć kwestię niezbędnego poziomu oświetlenia, zapoznaj się z tabelą.

Optymalne wartości W/m2 FAR (promieniowania fotosyntetycznie aktywnego) są różne dla poszczególnych gatunków roślin.

Jak uzyskać pożądane natężenie promieniowania

Z tabeli wyraźnie wynika, że do uprawy konopi najlepiej jest osiągnąć natężenie 60-100 FAR/m2 – im bliżej 100W/m2, tym lepiej. Ale jak to zrobić? W poprzednim artykule dowiedzieliśmy się, jak wyliczyć przybliżoną dawkę FAR/m2 na podstawie parametrów źródła światła. Teraz zastanówmy się, jak wybrać źródło światła w zależności od tego, na jak wielkiej powierzchni chcemy zapewnić promieniowanie FAR.
Jako przykład weźmiemy obszar uprawowy o rozmiarach 1×2 metry, a więc 2 m2.

1.    Przemnożymy niezbędne natężenie promieniowania przez wielkość obszaru uprawowego – 2 m2 × 80 FAR W/m2 (dla uprawy indoor konopi) = 160 W FAR.
2.    Aby uwzględnić straty światła na ścianach, podłodze oraz fakt, że rośliny rzucają na siebie nawzajem cień, przemnożymy wynik poprzedniego kroku przez 1,5  – taka procedura jest powszechnie stosowana przy tego rodzaju wyliczeniu – 160 × 1,5 = 240 W FAR.
3.    Na powierzchnię 2 m2 potrzebujemy więc 240 W FAR.
4. Teraz należy obliczyć przybliżoną dawkę FAR W przewidywanych źródeł światła. Wzór znamy z poprzedniego artykułu - „Czym jest światło?”.

Przy wyborze źródeł światła można uzyskać więcej wariantów. Pamiętaj, że ważny jest równomierny rozkład światła. Często lepiej jest wybrać więcej słabszych źródeł światła niż jedno silne. Przy oświetlaniu większych powierzchni natomiast lepiej jest użyć mniej silnych źródeł, aby w ten sposób zmniejszyć koszty zakupu oświetlenia.
Tę procedurę można wykorzystać przy uprawie dowolnych roślin. Jeśli więc chcesz przezimować rośliny ozdobne gdzieś w garażu, możesz postępować w taki sam sposób. Tylko zamiast 80 FAR W/m2 musisz przeliczyć niższą wartość, na przykład
30 FAR W/m2 (zob. tabela).

Odległość i natężenie

Mogłoby się wydawać, że teraz wiemy już o oświetlaniu roślin więcej niż trzeba. Oczywiście nie jest to prawda. Porównując z terminologią myśliwską, wiemy tylko tyle, ile strzałów musimy oddać – na tej podstawie możemy wybrać kaliber – i wiemy również, w jakim kierunku strzelać. Nie wiemy jednak, jak daleko od tarczy powinniśmy stanąć, aby strzał być wystarczająco skuteczny. Wraz z rosnącą odległością od lampy znacząco zmniejsza się natężenie oświetlenia, a tym samym poziom promieniowania fotosyntetycznie aktywnego. Ponadto natężenie maleje wykładniczo – wystarczy stwierdzić, że zmniejsza się bardzo szybko. Już nawet 30 cm różnicy w odległości znacząco zmniejsza albo zwiększa  skuteczność źródła światła.

Dla lepszego zrozumienia, zostaniemy przy myśliwym i jego strzelbie. Załóżmy, że każdy nabój to jeden lumen. W magazynku jest 10 000 nabojów, a więc 10 000 lumenów. Po wystrzale  z lufy wylecą wszystkie naboje, mniej więcej w tym samym kierunku. Im dalej lecą, tym bardziej się od siebie oddalają. Jeśli w odległości jednego metra wszystkie dziesięć tysięcy nabojów pokryje powierzchnię 1m2, to w odległości 2 metrów pokryją obszar 4x większy (22), w odległości 3 metrów nawet 9-krotnie większy (32). A na dodatek liczba nabojów pozostaje taka sama. Podobnie jest z lumenami.

Ponieważ natężenie oświetlenia jest wyliczane tak, że liczbę lumenów dzieli się przez obszar oświetlanej powierzchni: Natężenie oświetlenia (E) = Padający strumień świetlny (lm)/Oświetlona powierzchnia (m2), jest jasne, że kiedy oświetlana powierzchnia jest zwiększana, natężenie oświetlenia maleje.

Jak więc stwierdzić, jaka odległość będzie idealna? Szczególnie w przypadku, kiedy mamy do wyboru więcej rodzajów źródeł światła? Szczerze przyznam, że musiałem nieźle nagłówkować się nad tym pytaniem. Żaden ze mnie matematyk, a już na pewno nie fizyk. Ale jestem ciekawski. Dlatego zwróciłem się do osób, które od dłuższego czasu zajmują się światłem, a ich doświadczenie w oświetleniu roślin jest większe niż historia najstarszego coffeeshopu w Holandii. Nie było łatwo ich znaleźć. Najpierw myślałem, że potrzebne informacje uzyskam od samych producentów lamp do uprawy roślin. Działy handlowe i produkcyjne nie były w stanie odpowiedzieć na moje pytania, ale wciąż dzwoniłem i mailowałem, aż wreszcie znalazłem odpowiedniego człowieka, docenta, którego nazwisko zachowam dla siebie ze względów etycznych. Ten jednak nie ucieszył się za bardzo ze spotkania ze mną. Szybko zrozumiał, że informacje, których potrzebuję, mogą być przydatne przede wszystkim dla domowych hodowców konopi, dla których nie wykazał zbyt dużego zrozumienia. Mimo to pan docent poświęcił mi swój drogocenny czas i wyjaśnił, że magiczny wzór do wyliczenia danych, których szukam, nie istnieje. Nasza komunikacja pozwoliła mi zdobyć wiele przydatnych informacji, a nawet zapewniła nieco rozrywki. Dyskusja o świetle i źródłach światła między dwiema osobami, z których jedna uczyła się fizyki ostatni raz w szkole podstawowej, a druga zajmuje się nią całe życie, zapewnia wiele niespodzianek obu stronom. Wniosek z dyskusji był taki, że jedynym sposobem uzyskania potrzebnych informacji są pomiary w praktyce. W każdym razie panu docentowi należy się moje uznanie i podziękowanie za cierpliwość.

Artykuł z 42 numeru Gazety Konopnej SPLIFF. Wydanie specjalne poświęcone oświetleniu