Первая часть была про основы фотосинтеза и регуляции. Это база. Её нельзя не знать.
Вторая часть была про технику: какие типы светильников используются для растений и в чём их фишка.

В этой части соединим всё вместе, поговорим ещё немного о спектрах, какие можно раздобыть светильники и когда не стоит отдавать тысячи денег перекупам и маркетологам.

Квантовый выхлоп (quantum yield) МакКри

Напомню, самое важное, что стоило вынести из первой части - это что для фотосинтеза нужны фотоны, прям поштучно. Т.е. не сильно важно какого он цвета или расы, важно количество. В первой части фотосинтеза, где нужен свет, каждый полный цикл растение добывает из воды четыре электрона и четыре протона, а взамен отдаёт одну молекулу кислорода О₂. Кстати, не лишним ради любопытства будет ещё узнать, что после фотосинтеза растение поглощает три молекулы углекислого газа СО₂, оставляет себе углерод и прочие плюшки, и отдаёт три молекулы воды H₂O.
Для любителей тонкостей: цикл Кальвина формально проходит без света, но используемые молекулы НАДФН живут недолго, а производятся в основном при фотосинтезе. Поэтому циклу свет не нужен, но он как бы косвенно зависим от света.

Ещё мы помним, что свет также поглощается пигментами, которые работают в определённом диапазоне цветов - спектре. Но откуда человечество об этом узнало? Естественно, от инопланетян с помощью учёных. Какие-то исследования велись аж с конца 19 века (даже Тимирязев что-то публиковал), но по-настоящему знаковой, которая обобщила имевшиеся исследования и сняла вагоны с тормозов, стала работа Кита МакКри в начале 1970-х. Та самая работа, в результатах которой был получен график эффективности поглощённого фотона в процессе фотосинтеза: МакКри светил светом, считал поглощенные фотоны и количество уменьшившегося СО₂, что, как мы только что узнали, является характерным признаком фотосинтеза.

Ценность эксперимента МакКри была не только в эксперименте как таковом, сколько в факте, что он систематизировал под собой большой пласт существовавшей до этого теории: связал вместе поглощение фотона с эффективностью фотосинтеза, объяснил провал в зелёной части спектра поглощения растения, показал, что в замерах нужно оперировать количеством фотонов, а не качеством света (длинами волн). Кстати, после этой работы в обиход были введены такие величины, про которые даже домохозяйки уже могли слышать - PAR, PPF/PPFD, YPF.

Впрочем, и здесь не всё так однозначно. С одной стороны, в исследовании принимало участие 22 вида растений, которые показали одинаковый результат с разбросом в 7%. С другой стороны, измерения проводились на кусочке листовой пластины в 25 квадратных миллиметров, а не на всём растении. Правильно ли это? А кто его знает... И да, и нет.

Похожие исследования проводились и до МакКри (например, наши Шульгин и Клешнин с публикацией в 1959 году), и после него. В совершенно разных конфигурациях, с разным оборудованием. И с разными результатами... Одно дело, когда для эксперимента берётся только маленький кусок листа, и другое дело, когда растение используется целиком: на результаты начинает влиять огромное количество параметров, а отдельные биосистемы растения работают синергично. В первом случае можно упустить полную картину, а во втором трудно отделить вклад каждой такой системы в отдельности.

Именно поэтому до сих пор нет какой-то одной стандартной модели и одного "правильного" графика с четкими цифрами, который помог бы нам определить какой спектр для фотосинтеза растений самый-самый. Из-за этого в сети гуляет множество интерпретаций, в том числе бредовых. Где-то кривую МакКри называют спектром поглощения (это неправильно), где-то спектр фотосинтеза супер-простой и не отражает суть, а где-то пририсовали чушь и делают по ней неправильные выводы...

Впрочем, и сегодня учёные не останавливают исследования ни на минуту, продолжая делать открытия и дополняя модель фотосинтеза и роста растений новыми знаниями. Вот, например, роль ультрафиолета и как работает фоторецептор UVR8 выяснили сравнительно недавно.

Это всё хорошо, но что делать нам, домашним огородникам?

Спектр спектров

Всё-таки на большинстве графиков спектра в интернетах прослеживается некая общая закономерность. Давайте мысленно усредним, уберём заведомую чушь и налёт астрологии и остановимся примерно на таком варианте:

Что это? Это, скажем так, совокупность спектра поглощения растений и эффективности этого поглощения (quantum yield). Что он нам даёт? При выборе светильника чем больше её спектр пересечётся со спектром на картинке (всё, что под красной линией) и при этом будет иметь достаточно синего и красного света - тем лучше для основного света растениям. Всё, что не пересечётся (выше красной линии) - это потенциальные потери, т.е. просто будет потрачено.

Например, спектр современных светодиодов белого света (любого оттенка) весьма хорошо пересекается с таким графиком. И спектр составных сине-красных ламп - тоже пересекается. Это значит, что такие светильники будут достаточно эффективны для фотосинтеза растений.

Кстати, отдельно отмечу про зелёный свет, о котором много дебатов. Кто-то тыкает в спектр поглощения и говорит - зелёный не нужен, кто-то продолжал гнуть линию "важны все". А истина как раз посередине, прям как зелёный посередине видимого спектра. Зелёный свет точно так же участвует в фотосинтезе, как и все остальные, а вот поглощается его не очень много. Но это фича, а не баг: такой подход позволяет свету проходить через верхний ярус листвы больших растюх и частично поглощаться листьями ниже, что повышает их моральный дух. Именно поэтому на спектре есть заметный провал в районе зелёного цвета.

Чтобы что?

Штош, наконец-то. Наконец-то мы добрались до того места, где почти вся теория позади, а впереди - только практика и конкретика (надеюсь)! Теперь мы всё знаем: как работает растение, как работает свет, как работают лампы. Пора выбирать светильники и закупаться.

Кто читал первую часть, тот помнит про важный вопрос: для чего вам нужен фитосвет? Для рассады, для комнатных растений, для конкретной культуры, для выгонки, для сити-фермы? Для частичной досветки, для полного цикла/полной светокультуры? Пора доставать свой ответ.

👉 Кстати, а прямо здесь - то самое место, откуда могут начать те микроогородники с шестью миллисотками на подоконнике, кто не хотел во всё вникать. Или кто только начинает рассадничать, не зная ничего о свете, но очень хочет урожаев.

Да будет фитосвет, наконец уже

Во второй части мы остановились на том, что в фитосвете для дома и всяких микроферм светодиодам нет разумных альтернатив. По большому счёту, выбор делится на две больших группы светильников: 1) на основе светодиодов синего (440-450 нм) и красного (660 нм) света - так называемые биколоры, 2) на основе светодиодов белого света (как тёплых, так и холодных). И есть ещё небольшая подгруппа всякой чепухи, которую я тоже упомяну в следующей части.

Красно-синий дуализм

Несмотря на то, что многие сегодня называют красно-синие светильники, они же биколоры, отстоем и старьём, они эффективнее белых ламп. Но, эта эффективность всего лишь порядка 10-15%. С огромной долей вероятности ни экономического эффекта, ни прироста рассады или урожая вы скорее не заметите. А учитывая, что на рынке внятных образцов ламп за адекватную цену уже нет, то эту группу вряд ли стоит рассматривать. Под внятными я имею в виду настоящие 445+660 светодиоды, адекватной мощности, размера и цены, а не лиловые "фулл-спектрумы" (про них в следующей части) или ширпотребные красные 620нм.

Такой тип светильников подойдёт тем, у кого есть отдельное помещение или комната, т.к. сам свет весьма неприятен для глаз, если долго на него смотреть - у него низкая цветопередача, хуже, чем у натриевых ламп. Т.е. такой свет может сильно искажать цвета вокруг, да и сами растения будут выглядеть темными и без деталей. И порой это сильное неудобство: если вдруг у рассады начнётся какой-либо хлороз из-за недостатка питания, это сложно будет заметить на ранних этапах.

Отдельный вопрос это соотношение красных и синих СД. С одной стороны, всё зависит от вида растения - разные могут реагировать иначе, а с другой зависит и от стадии роста. Например, для стадии всходов нормальным может быть соотношение 1:1 или 2:1 (красных:синих), а по мере роста и для полной светокультуры уже может потребоваться больше красного, напр., 4:1-6:1. Вот, например, перцу много синего не понравится - если рассаду светить 1:1 красно-синим, она будет очень приземистой и в высокие растения скорее всего не вырастет, останется карликом. А 3:1 - вполне универсальный компромисс.

В общем, я бы так сказал: целевая аудитория сине-красных светильников сейчас - это самодельщики и экспериментаторы, собирающие лампы сами и понимающие для чего они это делают. Т.е. у них уже есть опыт по каким-то определённым культурам, они знают когда эти светильники работают хорошо и т.д. Вот, к примеру, как колхожу эти светильники я:

У меня под такими светильниками хорошо получается всякая рассада, хорошо выходят детерминантные сорта томатов и на полном цикле может расти душистый табак (случайно выяснил) и петуния. Ещё неплохо себя чувствует розмарин - из жиденького разлапистого куста получается весьма компактный куст с короткими междоузлиями и частыми листьями.

Но всё равно я бы не советовал такие светильники широкому кругу.

Холодно, тепло, бело

Вторая большая группа светодиодных светильников - белые, а также всякие миксы с белым. Белые светодиоды - это отличный выбор в качестве фитосвета. Как я уже упоминал, за последние несколько лет индустрия светодиодов сделала прыжок вперёд, и современные светодиоды не только эффективные по светоотдаче, но, что не менее важно, дешёвые. Есть топовые производители с топовыми светодиодами, топовым маркетингом и топовыми ценами (тот же самсунг, осрам, сеул). А есть хорошие середняки: имеют весьма хорошую светоотдачу, и отрыв от топов не такой большой. Есть и дешманский дешман, но не будем пока про них.

Все светодиоды белого света условно делятся на тёплые, холодные и нейтральные. Думаю, любой ребёнок или пенсионер уже об этом знают. Они очень похожи по спектру, который неплохо пересекается со спектром фотосинтеза растений, и различаются в соотношениях синего и красного. Примерно так:

Дешевле всего в производстве холодный белый. Но на огромных масштабах отличие в цене несущественно, т.к., по большому счёту, разница только в люминофоре.

Рабоче-крестьянский вариант без колхоза

Итак, что светодиодное покупать-то. Если у вас стеллажи с рассадой (и выгонять эту рассаду вы не планируете), либо просто с лиственными декоративными растениями, то смело идите в строительный магазин либо на специализированный маркетплейс (там дешевле) и затаривайтесь самыми дешёвыми линейными бытовыми светильниками холодного белого!

Может, не самыми-самыми дешёвыми, но около того. Сие изделие продаётся у нас в диапазоне 300-450 рублей (в 2025 году), выглядит почти у всех "брендов" очень одинаково и имеет схожую начинку. Эти светильники мимикрируют под старые люминесцентные: имеют стандартные размеры в длину - 60, 90 и 120 см, а также мощность - 18, 26 и 36 Вт соответственно. У них хлипкая конструкция и тонковатый металл (хватает, чтобы не греться сильно), но давайте на чистоту, не пофиг ли на это? Они не супер-надёжные, но за такую цену полностью себя оправдывают. Их цена с лихвой перекроет мнимую экономию квантум-бордов или более серьёзных ламп с адекватным драйвером за 5К денег.

Типичная светоотдача - порядка 100 лм/Вт. Например, лампа в 36Вт, как заявляет производитель, жарит на 3000-3500 люмен. Если груууубо переводить в ppfd, то это порядка 45-50 ммоль/с/м2 (нетехнари, не вникайте). Мало света? Пфф. 350р, и вот света уже заметно больше. Только рассеиватель снять надо, он не нужен. И выбирайте (напр., по фоткам в отзывах) лампы, у которых внутри две "полоски" со светодиодами, а не одна.

Две-три лампы на одну полку стеллажа - вполне адекватно. Тем более, когда у вас рассада, много ламп не нужно. Это какое-то странное заблуждение, что над свежими всходами надо светить киловаттным светом. Отнюдь, им надо совсем немного (до 100-120 ppfd будет достаточно).

Если вы нутром чувствуете, а умом знаете, что вашим растениям недостаёт красного света, т.к. у вас особая рассада, которая любит больше красного by design, или же растения с цветами - добавьте такой же светильник тёплого белого, например на 3500К или 4000К. Он стоит ровно столько же, как и его холодный брат. Если у вас оранжерея из цветов, можете только тёплый белый и оставить. В любом случае, даже если будете экспериментировать с подбором, это будет стоить крайне дёшево.

Если у вас микро-огород, и вы выращиваете огурец полного цикла или, там, куст томата-детерминанта, то вариант с лампами может оказаться громоздким. Но он всё ещё рабочий, я сам пробовал. Микс холодного и тёплого белого как 1:1 будет хорошим компромиссом, если не хотите возиться. Или просто попробуйте светильники нейтрального белого (5000К).

Для объёмов более 10-20 стеллажей или сити-ферм эти светильники, наверное, будут не самым лучшим вариантом, т.к. неизбежно будут выходить из строя несколько штук в месяц. Впрочем, даже если с затратами на обслуживание или ремонт экономика всё ещё сходится, то и ладно. Кстати, такие светильники вполне ремонтопригодны, хотя и условно...

Более суровый вариант

У рабоче-крестьянского варианта есть минус: вариативность спектра не очень высокая, т.к. весь выбор, что у вас есть - это холодный, нормальный и тёплый белый. Комбинируя их, можно добиваться желаемого соотношения синего к красному, и этого будет достаточно в 80% случаев. Но если у вас была бесплатная консультация опытного фитофотолога, и теперь вам точно нужно больше красного и немного дальнего красного в свете, то ваш путь - в сегмент более продвинутого света. Нужные лампы вы вряд ли найдёте в масс-маркете, но на маркетплейсах и в частных магазинах подходящее решение можете найти. В этом сегменте продаж находятся в основном перекупы и отвёрточные сборщики, а слова "наша собственная разработка" ни о чём не говорят, кроме что контроль качества будет повыше.

Итак, рабоче-крестьянский вариант вам не подошёл, и вам нужен специализированный спектр. Из сравнительно недорогих вариантов могут подойти "алюминиевые поленья" - это те же линейные светильники, но серьёзнее качеством. Их цена за ватт света определённо будет выше бытового варианта в 5-10 раз. Выглядят светильники примерно так (на фото - с али; "наш" вариант выглядит брутальнее - профиль толще, и лампа по ширине-высоте больше раза в два):

Качество светильников сильно разнится: могут быть как элементы рабоче-крестьянских светильников (например, очень простой драйвер, он же блок питания), так и признаки трехкратного запаса прочности.

В серьёзных вариантах светильников такого рода львиную долю стоимости уже начинает отъедать нормальный светодиодный драйвер, сам алюминиевый профиль и логистика/сборка. Как ни удивительно, стоимость светодиодов здесь может быть не такой существенной. И не обязательно в лампе будут восхваляемые всеми СД от Самсунга - есть вполне приличные светодиоды и от китайских производителей (ну, кроме ламп с али). Светоотдача вполне может достигать 200 лм/вт и выше, но, скорее, это будет 100-150 в среднем.

Алишные лампы стоят в районе 2000р, "местные" - от 3500-5000. Стоят ли они того решать, конечно же, вам. Я бы взял себе на пробы одну-две. Но массово не стал бы оснащаться точно.

Квантовая экономика квантум-бордов

Если вам нужен плотный свет высокой концентрации на небольшой площади - например, вы выращиваете Терпен-Генерирующий Куст или разлапистый куст тринидадского скорпиона, то рабоче-крестьянские светильники вам не подойдут. Конечно, можно попробовать собрать что-то свето-концентрирующее на их основе, но скорее всего такой колхоз и активная работа напильником будут нецелесообразны с т.з. экономики и затраченного времени.

Квантум-борды - это следующий шаг в мире фитосветильников, и это уже сфера середняков и профи, где огородоводы и гроверы уже скорее всего понимают что к чему. Выбирать борд начинающему огородоводу - это рискованное дело, т.к. либо попадётся китайское поделие, либо придётся потратить большую кучку денег при условной окупаемости проекта в районе 170 лет.

Борды появились в результате эволюции светодиодов, когда их светоотдача выросла как на дрожжах. Это позволило довольно плотно размещать СД на алюминиевой пластине и включать их на пониженном токе, не рискуя перейти предел, когда всё вместе греется неподобающим для светодиодов образом. Это, в свою очередь, позволило добиться весьма хорошего светового потока на единицу площади при таких компактных размерах.

Добавляем хороший драйвер, чуток тросов для подвеса - и всё, борд готов. В чуть более продвинутых моделях появляется диммер для регулировки мощности (что почти все нормальные драйверы умеют из коробки), и возможность регулировать спектр, отключая какой-либо цвет - так можно "тюнить" квантум-борд под разные стадии роста типа вегетации или цветения. Самые навороченные модели ещё умеют вайфай и приложение на телефоне, но стоимость таких моделей уже сравнима с фурой картошки...

У некоторых бордов на спине появляется ребристый радиатор (часто - у китайских, т.к. у них хуже светоотдача, а, значит, больше энергии уходит в тепло). А самые ранние модели и современные мощные имеют ещё и вентилятор.

Борды стоят достаточно дорого. Некоторые, соблазняясь как им кажется низкой ценой на маркетплейсах, после покупки осознают, что получили только доску, к которой надо ещё и драйвер покупать, а он, зараза, стоит столько же. Квантум-борды плохо подходят для засветки протяжённых площадей, напр., большой полки на стеллаже. Я бы их скорее точечным источником света назвал.

Типичный спектр современных бордов - это процентов 80-90 белого света, а остальное - красный (660 нм), т.е. это универсальный вариант как для рассады, так и для взрослых растений. Продвинутые варианты дополняются дальним красным (процентов 10-15 по мощности - хороший вариант) и буквально точечно - ультрафиолетом. Дальний красный и УФ важны уже на взрослых стадиях роста, поэтому обычно борды комплектуются выключателем этих частей спектра, чтобы не использовать их на начальной стадии. Бывают такие модели, куда добавляют вообще всё, что можно, включая синий, лиловый "фулл-спектр", белые всех видов и даже инфракрасный. В этом мало смысла, и такую модель сразу стоит записать в группу сомнительных.

Многие производители всюду заявляют как фичу то, что их борды сделаны на светодиодах Samsung. Кто понтовее указывает LM301H EVO, кто попроще - LM301B, а кто ещё проще - LM281B+. Этой теме вообще можно отдельную часть заметок посвятить. Пока отмечу только пару вещей: китайцы врут в 99% случаев; наши "разработчики" и отвёрточники бордов чеснее, но тоже, бывает, рассказывают сказки; и даже сам Самсунг не гнушается маркетинговой лапшой (напр. в 301 сериях) в своей продукции. Стоит гнаться именно за самсунгами? Целенаправленно, наверное, нет. Кстати, просто чтобы не было недопонимания: LM281B - это не какие-то особые horticulture фито-шмито светодиоды. Это обычные светодиоды для общего освещения, не более. LM301B - тоже. Ладно, это офтопик тут.

Кроме самсунгов на борды ставят и другие светодиоды. Например, на слуху может быть китайский производитель Refond. Да, аналоги не настолько эффективны. Однако разница может составлять всего лишь 8-10%. Иногда на больших масштабах это существенно, да. Но если при этом цена различается на четверть, то это может быть поводом пересмотреть свои взгляды.

Светоотдача может быть высокой, если светодиоды топовые - 200-250 лм/вт. У среднего сегмента это будет что-то вроде 150-180 лм/вт. А у китайских - в районе 100-120, как у бытовых светильников.

Условно бюджетные модели бордов можно найти от 5-7К денег, но не ждите чудес от таких экземпляров. Китайские варианты как на фотках выше будут дешевле. А цены на средний сегмент бордов начинаются от 10К с верхним пределом цены как у крыла космической станции. Определённо, продаваны-отвёрточники закладывают довольно высокую маржу в свою цену. Но, се ля ви. Это не массовый сегмент, а хобби и профи. Это всегда недёшево.

У квантум-бордов есть менее распространённый младший брат - квантум-линейка (quantum strip, quantum line, квантовая лента). По виду это просто усечённый вариант доски с той же самой сутью: много мелких светодиодов на алюминиевой пластине. Подходит для случаев, когда надо прям совсем компактно что-то осветить. Несмотря на маленькие размеры, может иметь немаленькую цену, когда один только драйвер для линейки может стоить больше её самой.

Итак, подытожим простыми современными словами. Квантум-борд для рассады томатов или полки кактусов - оверкилл. К тому же это дорого. Зато есть некое разнообразие спектров, хорошо подходящих для фотосинтеза на разных стадия роста. Для отдельностоящих кустов и случаев, когда известно, что нужен очень хороший световой поток на полный цикл - норм вариант.

Досветка с геостационарной орбиты

Так получилось, что в какой-то момент квантум-борды сэволюционировали ещё раз, и появился новый младший брат в новом сегменте светильников.

На сцене - борды-переростки, которые по форме больше похожи на набор солнечных панелей МКС. Это такие монстры, мощность которых исчисляется сотнями ватт, а кол-во светодиодов - несколькими тысячами. Стоимость квадратного метра таких светильников иногда сопоставима со стоимостью кв. метра жилья. Вот для примера один из светильников фирмы, которая на слуху в этом сегменте - Mars Hydro. Всего лишь 800 ватт, 1.3 кв. м, 95000р у наших перекупов. Предлагаю вам самим подумать на досветке какой культуры такое чудо сможет окупиться, если это не ради хобби.

Есть варианты и попроще. Например, 150 ватт за 15000р. Есть и китайские поделки, ессно. И на наших маркетплейсах их даже больше, чем на али. Но стоят ли 200 китайских ватт 6000 русских рублей? Сомневаюсь...

Вот, пожалуй, и все разумные варианты светильников для растений на сегодня в зависимости от вашей цели. Конечно, есть ещё целый класс решений, доступных в магазинах, и о них я напишу в следующей части, где соберу всё сомнительное и откровенно стрёмное. Т.е. если вы не увидели в этой части что-то знакомое для себя, то ждите следующую. А пока подведём итог этой.

Учёные долго думали, и всё придумали: они изобрели кривую МакКри и график спектра поглощения растений, на котором видно, что растение поглощает почти всё, но зелёный - плохо.

Когда индустрия светодиодов осилила синий цвет, оказалось, что они своим спектром довольно хорошо попадают в спектр растений, и на рынке фитосвета появились красно-синие лампы-биколоры. Они весьма эффективны, но с ними болят глазки, а на растениях ничего не видно. Домашним огородникам не стоит заглядываться на биколоры, а вот самодельщикам - ок.

Самый нормальный со всех сторон вариант для домашних огородников и рассадников - типичный бытовой линейный светильник белого света. Для рассады 6500К - ок. Для более полного цикла добавляем 3000-3500К. Можно и 4000К, разница невелика. Денежная эффективность решения где-то на высоте космоса.

Более продвинутый свет для взрослых и цветущих растений - это белый с добавлением красного (длина волны 660 нм). Тут есть либо квантовые линейки, либо светильники - алюминиевые полешки. Но цена уже х5.

Если вам нужен свет большой интенсивности на небольшой площади для куста особого перца на полный цикл, то квантум-борды для вас. А если на большой площади, то вместо ипотеки возьмите Mars Hydro.

Но если вы начинающий гровер легальных кустов, то попробуйте начать с нескольких простых бытовых светильников, прежде чем засматриваться на борды. Впрочем, если сам процесс выращивания приносит вам удовольствие, а вы кайфуете от ожидания результата, то чего уж тут экономить. Хобби - это всегда дорого. :)

Ну и повторюсь, если ожидали здесь увидеть про что-то вам уже знакомое, а его тут не оказалось, то ждите следующей части. Там - про всякое сомнительное.

Ссылки только для полных ботанов и интересующихся

Просто бонус тем, кто хочет продвинуться в изучении влияния спектра света. Это так случайно вышло, что все ссылки - это публикации на англ яз. Сорри.

Вот люди экспериментируют с соотношением "красный:синий" в досветке двух сортов роз.

Почти всегда и салат среди подопытных в похожем эксперименте.

Но есть про базилик тонкоцветный и его вторичные метаболиты.

А тут с разным светом и фотопериодом - на рассаде огурцов.

Большущая сводка про сине-красный, зелёный, дальний красный на большом кол-ве растений разного вида (с ссылками на исследования, ессн).

Вот ещё сводка про влияние света на разных стадиях роста и не только. Довольно старая (2016), но есть отсылки на интересные публикации.

А в этой статье кроме спектрального влияния затронули и вопросы интенсивности света. Свежак.

Откуда свет? Из лампы

Свет - пожалуй, самый неконтролируемый и дорогой ресурс при выращивании растений человеком в условиях, когда солнечного света не хватает. И разбираться в нём - это примерно как обладать основами финансовой грамотности. Может, не всем и надо, но не повредит точно.

В этой части я не буду углубляться в физику с квантовой теорией, чтобы подробно объяснить устройство ламп и самого света. Но чуток школьных знаний физики здесь просто необходимы, чтобы понимать хотя бы базовую суть света для растений (а также манипуляции продавцов ламп - куда же без них).

Самые важные параметры светильников относятся к энергии. Каждый светильник имеет маркировку мощности в ваттах. В 99.9% случаев это потребляемая электрическая мощность. Т.е. включили светильник в розетку - счётчик электроэнергии начал отсчитывать эти ватты. Это первое, на чём отыгрываются продавцы и маркетологи: больше цифра - больше крутости. Забавно, но до сих пор встречаются товары, где ещё указывают что-то навроде "эквивалентных ватт"! Это старый-престарый подход сравнения светимости с аналогичной метрикой (но выраженной в единицах электрической мощности) у ламп накаливания. Типа, наш светильник - 150 Вт, что эквивалентно 1000 Вт. Вот, зацените манипуляцию цифрами на Амазоне:

Такое сравнение кроме манипуляции не имеет никакого смысла. Не только потому, что свидетелей ламп накаливания становится всё меньше, но и по другой причине: не вся мощность, потребляемая светильником, преобразуется непосредственно в свет. Много уходит в тепло (само тепло за полезную нам работу считать не будем). Это называется КПД, коэф полезного действия. Так вот, КПД ламп накаливания крайне низкий, а, например, у светодиодов он заметно лучше. Т.е. при одинаковой потребляемой электрической мощности светодиодный светильник даст гораздо больше света, чем лампа накаливания. Конечно, можно возразить, "эквивалентные ватты - это же для сравнения, смотри насколько эффективнее наш товар; не то, что раньше, когда нужна была домашняя электростанция на балконе". Да. Но это и есть манипуляция. Другого практического смысла в таком сравнении нет. Поэтому на "эквиваленты" можно не обращать никакого внимания.

Говоря про КПД, на практике это значение редко используют, т.к. один и тот же класс светильников в среднем имеет одинаковый КПД. Гораздо полезнее будет такой параметр, как световой поток, который выдаёт светильник. Он считается в люменах (лм, lm), и производители часто указывают его в документации. Да, я знаю, что PPFD - более точная величина для растений, а люмены - для человеков; но пока в эти дебри лезть не будем.

Таким же полезным для сравнения и выбора ламп будет параметр энергоэффективности, или иначе - светоотдача ламп, выраженная в люменах на ватт электрической мощности. Делим одно значение на другое и получаем нужную цифру. Например, выбирая светильник на маркетплейсе, можно загуглить типовое значение светоотдачи и понять, не пытается ли обмануть продавец, продающий 10 Вт светильник с потоком в 20000 лм: две тыщи люмен на ватт - это сказки.

Забавный факт: существует чёткий теоретический предел светоотдачи в 682 лм/Вт. Лучше этого создать светильник в принципе невозможно. А для светодиодов, похоже, этот предел в районе 320-350 лм/Вт.

В общем, на практике чаще всего все используют электрическую мощность и световой поток, но и сравнивать светоотдачу тоже было бы правильно. Кстати, есть ещё один параметр, характеризующий ощущения "насколько много света" - освещённость, и его довольно легко померить в быту: на современных телефонах установлены довольно чувствительные датчики, и, используя какую-нибудь приложуху навроде Light meter или Lux meter, можно самому всё замерить. Правда, абсолютной пользы в этом будет мало, т.к. замеряться будет освещённость с точки зрения человека, а не растений (в единицах, называемых люксами), и не световой поток. Но вы сможете сравнить относительную эффективность нескольких ламп между собой, если сделаете их замер.

Ещё один важный параметр, непосредственно связанный со светом для растений - спектр излучения. Упрощённо, это все цвета, которым светит лампа: у разных типов светильников спектр может быть разным. Роль спектра играет важную роль, т.к. как мы помним из прошлой части, для фотосинтеза и особенно регуляции растений цвет (длина волны) имеет определённое значение. В этой части я только отмечу какой типовой спектр у каких ламп.

Кстати! Увидеть спектр ламп на практике не так и сложно! Небольшой спектроскоп можно сделать на коленке из картона и палок. Правда, потребуется старый советский ненужный DVD-диск (емнип, CD-R тоже подойдёт, но с ним сложнее). Как сделать спектроскоп легко найти самим, в сети полно материала. Например, вот ссылка на pdf с хорошей статьёй-пособием по сборке. Или вот статья на хабре: там есть картинка с шаблоном для картона - пригодится, т.к. оригинальный pdf на сайте Public Labs не доступен.

Вот, например, снимок из моего колхозного спектроскопа. В верхней части - спектр китайского светодиода 30000К. Виден линейный характер спектра и голубая полоска около синей части - как раз то, что отличает 30000К светодиоды от обычных "холодных" 6500К. А в нижней части снимка - светодиод 4000К. Заметно, что спектр более "размазан" и нет явных пиков, а в голубой части спектра излучения практически нет.

Штош, теоретической теории про лампы нам больше не потребуется, поэтому, перейдём, наконец, к практической теории.

Когда-то на заре экспериментов с досветкой растений в начале XX века использовали керосиновые лампы. В нынешнее время для этого используют люминесцентные, газоразрядные/электродуговые и светодиодные светильники, а остальное всё - это экзотика.

Люминесцентные лампы, люмки, компакты, КЛЛ, CFL

Люмки - довольно старая технология, но была очень широко распространена. В каком-то виде используется и сейчас, но это узкоспециализированное применение. В домашнем быту и хозяйстве люминесценция очень активно вытесняется светодиодами. Удивительно, но кто-то до сих пор пользуется такими лампами для растений, и даже продвигает (например, те же осрамовские Fluora).

Люминесцентные лампы известны широким массам в двух ипостасях: в виде длинных трубок для линейных светильников, оснащённых ЭПРА (эдакий спец. блок питания, в простонародье - дроссель или балласт), а также в виде компактной формы с обычным цоколем E27/E14 или что поспецифичнее.

Принцип работы не так и сложен: в лампе электрический разряд излучает ультрафиолетовый свет, который поглощается люминофором (вот та белая фигня изнутри колбы) и переизлучается, но уже в другом цвете. В своё время такие люмки на голову уделывали лампы накаливания в плане эффективности и были неплохим выбором для досветки растений. Светоотдача у лучших образцов доходила до 100 лм/вт, но в среднем это было 60-70 лм/Вт. Спектр ламп сильно зависел от люминофора и выглядел примерно так:

Для растений это не самый плохой спектр. Не самый лучший, но приемлемо. Минусом было то, что мало излучения в красном, поэтому для полного цикла лампы не очень годились. Собсно, это и пытались исправить в "фито"-люмках Fluora от компании Osram. На этом они свою рекламную компанию и строили. Правда, их лампы были дорогими и особо массовыми не стали, но какую-то известность приобрели.

Ещё люминесцентные светильники были хороши тем, что слабо грелись. Поэтому они легко устанавливались на узких полках стеллажей в квартире и достаточно близко к самим растениям.

Но у люмок есть и недостатки. Они сделаны из стекла (а значит это только вопрос времени когда они разобьются) и содержат внутри ртуть. Совсем немного, но всё-таки. Более неприятный факт был в том, что у ламп довольно быстро со временем снижается светоотдача, хотя их общий срок службы весьма большой. Если правильно помню, у Флуоры светоотдача падала на 20-25% буквально через полгода работы.

Сейчас выбирать люминесцентные лампы для светокультуры - плохой вариант для любого применения, хоть в промтеплицах, хоть на подоконниках квартиры. Потому что есть варианты лучше как с экономической точки зрения, так и с точки зрения эксплуатации. Да и индустрия люмок схлопывается, никаких перспектив.

ДНаТ, натрий, натриевая лампа высокого давления, HPS

Тот самый жёлтый свет, который до сих пор массово встречается в уличном освещении и используется в промышленных теплицах. Видишь на жёлтой улице вон того парня в тёмно-красной куртке? Ну, вообще-то куртка синяя...

Если коротко, то в лампе происходит электрическая дуга с высокой температурой, что разогревает натрий во внутренней колбе, а дальше эти пары натрия светятся из-за газового разряда. Из этого факта следуют два других факта. Во-первых, сама лампа неистово нагревается, прям очень. Во-вторых, из-за натрия спектр излучения такой лампы очень жёлтый и очень красно-оранжевый.

Это тоже не самый лучший спектр для растений, но качество неплохо перекрывается количеством, т.к. у натриевых ламп весьма высокий показатель светоотдачи, доходящий до 150 лм/Вт. Правда, есть небольшая оговорка: такая светоотдача - у ламп высокой мощности навроде 600-700 Вт и выше, а у мелких ламп светоотдача будет ниже - порядка 90 лм/Вт.

Для светильников на ДНаТ потребуется пуско-регулирующая аппаратура (ЭПРА, дроссель), а также добротный рефлектор (потому что лампа очень греется) и в некоторых случаях - система охлаждения (потому что лампа очень греется).

Казалось бы, кроме светоотдачи плюсов больше нет... Однако, ДНаТ до сих пор широко используется, и можно условно выделить две большие ниши, где он себя хорошо показывает.

Первая - это промышленные теплицы. Высокий нагрев ламп там оборачивается экономическим плюсом в то время, когда теплицу надо топить. Вся светоаппаратура стоит сравнительно недорого, и светодиодам там пока конкурировать сложно. По крайней мере, это если мы говорим о переоборудовании света существующей теплицы. Оборудовать с нуля новую - тут не знаю, не сравнивал (но есть публикация десятилетней давности от умных людей). Скорее всего, точно так же дорого, т.к. прямых производителей с внятными ценами и нужным объёмом у нас нет, а реселлеры китайских штук не хотят снижать маржу 300%.

Вторая ниша ДНаТ - это т.н. гроверы. Это граждане, которые в основном занимаются выращиванием, эмм, рекреационной травы. Я не ограничиваюсь какой-то одной страной, а говорю в целом. Отмечу, что у нас в стране это незаконно, а вот в некоторых пиндосских штатах это легально и более того, там это целый бизнес вместе с опытами и научными работами (очень даже неплохих и фундаментальных для всей отрасли, а не только для каннабисостроения). Предположу, что популярность ДНаТ в этой нише обусловлена его высокой светоотдачей и наличием мощных ламп для небольшой площади. У большинства растений увеличение интенсивности света после определённого порога не ведёт к увеличению фотосинтеза. Но только не конопля. Ей всё зайдёт. Кстати, пшеница тоже такая...

В нише гроверов за место под потолком с натрием вполне себе конкурируют светодиоды, по крайней мере, зарубежом. И опыта использования СД-ламп у них можно набрать много (но до сих пор споры HPS vs LED не утихают). А ещё существует довольно большая ниша гроверов-любителей остренького, которые специализируются на жгучих перцах. Но там светодиоды победили, и уже давно.

Возможно, прикинув все экономические показатели и эффективность, натрий в качестве фитосвета могут выбрать мелкомасштабные фермеры (ака сити-фермеры) и прочие микро-предприниматели. Но итоговый выбор зависит, скажем так, от цикла растения при производстве. Например, одно дело производить и реализовывать рассаду петуний, проращивать зерно, и другое дело - выгонять ягоду из готовых саженцев клубники. Правда, я всё равно верю, что и эту нишу светодиоды захапают.

Ах, да, немаловажный момент. Даже тепличники используют ДНаТ для досветки. Т.е. это дополнительный свет к солнечному, который продолжает делать львиную долю дел днём.

Как видим, домашнее растениеводство и заготовка рассады на балконах не пересекаются с обозначенными нишами. И действительно, тут ДНаТ будет наихудшим выбором из-за своей пожароопасности, не такой высокой светоотдачи на низких мощностях и своим особым спектром, где мало синего, что совсем плохо для рассады и начального роста. Конечно, это можно исправить лампами МГЛ, но... Не, это просто несерьёзно.

Светодиоды, СД, LED

Светодиоды - хедлайнеры этого века. В быту они активно вытесняют все другие источники света и лезут буквально во все щели. С точки зрения своего устройства светодиод - крайне простой прибор (правда, если вы выпускник физтеха): пропускаем через его полупроводниковое тело с электронно-дырочным переходом ток, там электроны квантово туннелируют и рекомбинируют с дырками, делая эмиссию фотона. Изи.

Но есть нюанс(ы). Излучаемый фотон имеет довольно чёткую длину волны. Т.е. это не набор нескольких цветов, а прям что-то одно конкретное. Длина волны определяется материалом, из которого изготовлен кристалл (chip) светодиода (дальше я буду использовать слово кристалл/чип, чтобы отделить сам прибор-светодиод от той части, что непосредственно излучает). И вся история развития светодиодов - это, по сути, попытки найти такие материалы для кристалла, чтобы при излучении получались нужные длины волн, чтобы эти материалы были распространены на планете, и чтобы производство не стоило как чугунный мост.

Ещё один нюанс - это размер. Кристаллы светодиодов очень мелкие, и заметно большим его сделать не получится (да и зачем). Это влечёт за собой то, что мощные светодиоды делаются набором мелких кристаллов в одном корпусе (COB - chip on board), либо сами светильники делаются набором большого количества мелких светодиодов. Но это требует увеличения площади светильника и, потенциально, необходимостью теплоотвода. Т.е. вот, например, лампа накаливания: что 40 Вт, что 150 Вт - один габаритный размер подойдёт. А вот со светодиодным светильником это не совсем так. Этот нюанс важно понимать, чтобы отсекать возможный обман продавцов (особенно на али): если вам предлагают прожектор 100 Вт размером с кредитку, то это наё что-то тут не так.

И ещё один факт, важный для лучшего понимания вселенной, уж простите, что я их так много привожу: не существует светодиодов, испускающих белый свет. Это - составная конструкция: в основе лежит кристалл, который испускает синий свет; он покрыт люминофором, который поглощает этот синий цвет и переизлучает кучу других, что в сумме и даёт белый свет. Прям как в люминесцентных лампах. От состава люминофора зависит "теплота" этого белого света и иногда - оттенок.

Итак, большая часть истории развития светодиодов - это поиск материалов для кристалла, хорошего люминофора и удешевление производства. Хуже всех дался синий (и, как следствие, белый). Но и этот барьер был преодолён. По геологическим меркам произошло это совсем недавно, а за последние лет 20 индустрия совершила поистине большой скачок, сделав синие и белые СД не только эффективными, но и доступными для масс-маркета.

Сейчас лучшие образцы светодиодов на рынке достигают эффективности 250 лм/Вт. Конечно, в этом есть и доля маркетинга с манипуляциями, но всё равно средняя по больнице светоотдача достаточно высока по сравнению с другими источниками света: 80-130 лм/Вт. И это - даже у китайских масс-маркет производителей чипов.

СД сегодня применяются очень широко. Есть условно два больших сегмента: сегмент маломощных СД для индикации и мелкой декоративной подсветки, и сегмент средних и мощных чипов для большой засветки и общего освещения. В контексте фитосвета наше место, очевидно, во втором сегменте. Это очень огромный рынок, и большую долю в нём занимает уличное и внутреннее освещение. Здесь крутятся огромные деньги, много исследовательских умов, полно производств (и, как ни печально, маркетологов, в т.ч. ушлых). У меня нет точных цифр, но по обрывочным данным рынок фитосвета меньше рынка общего освещения раз в 30-40. И лично для меня будет неудивительно, если на деле рынок фитосвета драйвится рынком общего освещения, а не развивается как-то параллельно ему

Я считаю, что именно поэтому рынок фитоламп со временем эволюционировал из двухцветных биколоров (красные СД + синие СД) в сторону белого света с плюшками, а не потому что вегетативно-ориентированные люди встали на защиту цветовых меньшинств и начали требовать инклюзивности зелёного света (а кто-то - и оранжевого). Белый свет не эффективнее по отдаче, чем узкоспециализированный сине-красный, но огромный рынок общего освещения предложил достаточно хорошее решение для агрономов всех мастей. А дальше всё порешал рынок и экономика, а не учёные-ботаники. Чуть подробнее на тему "сине-красные VS белые" будет в следующей части, а сейчас просто завершим знакомство со светодиодами как таковыми.

Итак, типичный белый СД холодного света (6500К) имеет спектр как на картинке:

Итак, видим явный пик на синем свете (в районе 450 нм) и большой горб пониже, начиная от зелёного и до красного. Чем "теплее" белый свет, тем синего света меньше - пик пониже, и больше желто-оранжево-красного - выше горб. Поэтому, варьируя лампы с разной цветовой температурой, можно подобрать весьма хороший вариант спектра для растений на любой стадии его роста. И всё это не будет стоить дорого, т.к. белые СД любой теплоты стоят одинаково дёшево.

Некоторые производители, которые обращают немного внимания на рынок фитосвета, выпускают линейки светодиодов, у которых желто-оранжевый горб смещается в сторону зелёного света на спектре (например, самсунговские LM301H Mint white). Такие пока скорее экзотика и экспериментаторство, но, кто знает - может, это будущее фитосвета...

Светодиоды - сравнительно нежные штуки. Его нельзя просто так взять и воткнуть в розетку. Поэтому для него требуется блок питания, и не абы какой, а источник постоянного тока - это называется "драйвером". К счастью, их наклепали на планете огромное количество почти на любой вкус. Однако, хорошие драйверы стоят хороших денег, особенно именитые...

Есть ещё один неприятный факт про светодиоды. Они не любят перегрева by design. Они не только хуже начинают работать, когда греются, но и полностью выходят из строя когда немного припечёт. Что такое "перегрев" для них? Это температуры выше 80-90 градусов. Поэтому у них есть повышенные требования к охлаждению. Именно из-за этого большие и мощные светильники часто выглядят как большой и тяжёлый кусок алюминия - эдакий здоровый радиатор с подсветкой; а у компактных, но мощных ламп ещё и вентилятор на спине, Карлсон бы позавидовал.

Но несмотря на эти неприятные обстоятельства, всё равно констатируем: светодиодные лампы - это правильный и чуть ли не единственный выбор для домашних фитосветильников.

В целом, это всё, что базово стоит знать про светодиоды. Да и про типы ламп, применяемых для растений - тоже.

Подытожим. В досветке растений используются люминесцентные лампы (используют олдфаги, консерваторы и просто ленивые), газоразрядные ДНаТ и МГЛ (но только в своих нишах) и светодиодные.

Эффективность (светоотдача) у ламп ДНаТ может достигать 150 лм/Вт. Но они пожароопасные для дома, а их спектр - жёлто-оранжевый с нехваткой в синей области. Поэтому для домашних агрономов это точно плохой вариант. ДНаТ может подойти мелким и не очень фермерам в зависимости от того, какой цикл растения используется в производстве.

"Правильные фитолампы" для домашних фитоводов однозначно лежат в категории светодиодных. СД сейчас огромное количество на рынке, а рынок фитоламп и, в частности, кошерных horticultural светодиодов только растёт и развивается. Конечно, это порождает большие муки выбора, бесконечные споры про правильный спектр и открывает бездонное болото маркетинговых уловок, а местами - и откровенного обмана. Вот в это всё и занырнём в следующей части.

Забавный факт: если растения досвечивать кремлёвскими звёздами, это будет на 57% эффективнее, чем 100-ваттными лампами накаливания.

В основном я использую их в качестве полного света (т.е. это не досветка к солнцу, а полная его замена) для дачной рассады овощей и цветов, которая весной уезжает под солнце. С лампами я также пробовал полный цикл (до получения цветения или плодов) на нескольких культурах типа огурцов, томатов, редиса, и ставил пару ненаучных экспериментов.

И вот теперь я собрался с мыслями, чтобы поделиться знаниями, которые, надеюсь, помогут в выборе. Я рассчитываю на широкий круг, включая начинающих. А профи и так уже всё знают и вряд ли откроют для себя что-то новое. Но если есть чем дополнить - welcome в комменты.

У термина "фито" нет какого-то конкретного определения. Фитолампа всего лишь обозначает световое устройство, используемое в целях подсветки растений, чтобы подстегнуть в них фотосинтез, и не обозначает конкретный конструктив или иные параметры. Маркетологи часто используют "фито-" просто как кликбейт-приманку для своих товаров, и с течением времени фитолампами назывались совершенно разные конструкции.

Индустрия это не новая, но в последние годы развивается особенно бурно, подстёгиваемая развитием рынка светодиодов. У учёных появляется всё больше и больше исследований, подъезжает новое доступное оборудование для измерения и экспериментов. Но однозначного ответа что же такое фитосвет и какой из них лучший до сих пор нет и вряд ли он появится. Не существует одного годного универсального варианта лампы на все случаи. Однако, есть компромиссные. Качественно, дёшево, эффективно - выбери любые два.

Однако, прежде чем познать тему, выбрать себе лампы, не попасться в лапы маркетолога-впаривателя, не повестить под дудку проплаченного блогера и в итоге не переплатить х10, необходимо ответить на один важный вопрос: зачем вам фитосвет?

Чтобы что?

Выбор фитолампы может сильно зависеть от вашего ответа. Собственно, для чего вам лампы?

Для досветки в пром. теплицах? Для мелкомасштабного производства (ака сити-фермеры) какой-нибудь микрозелени? Для дома/дачи?

Если дома, то для каких растений? Это комнатные цветы? Эксперименты с огурцами-помидорами на подоконнике? Или это стеллажи с рассадой на дачу?

Вам требуется подсветка на полный день потому что балкон северный? Или досветка на южном балконе, чтобы просто продлить световой режим растениям после захода солнца?

Прямо сейчас этот ответ искать необязательно. Он понадобится позже, ближе к концу. Пока просто задумайтесь.

Штош. Чтобы навести порядок в головах или открыть для себя новые знания, потребуется довольно много инфы. Чтобы не загружать вам голову на 146% и не давать тонуть в потоке знаний, я разобью всё на несколько частей.

1. Сначала коротко про фотосинтез и роль света.

2. Затем про типы ламп (в т.ч. светодиоды, ессно) и их особенности.

3. Потом про сами лампы (по конкретным типам), какие есть в продаже, их выбор и где там обман.

4. Далее поделюсь своим опытом, фотками.

5. И, если останется желание, напишу немного технарского про применяемые в лампах светодиоды.

Про фотосинтез для не самых маленьких, 7+

Чтобы понять всю суть фитоламп и какой развод там можно устроить, необходимо понимать базовую физиологию растений. Не нужно учить про пластохиноны, тилакоидные мембраны и реакционные комплексы, но вот базу фотосинтеза знать стоит. Вот и рассмотрим процесс достаточно примитивно.

Итак. Вся магия происходит в хлоропласте (точнее, в тилакоидах внутри хлоропласта) и начинается с Фотосистемы 2 (ФС2).

Откуда-то извне прилетает один квант света - фотон, который поглощается фотосинтетическим пигментом в составе светособирающих комплексов антенн фотосистемы.

Этот фотон возбуждает ровно один электрон, который переносится далее по цепочке переноса в Фотосистему 1 (в контексте освещения она работает практически так же, как и ФС2).

Такой перенос оставляет реакционный центр ФС2 в окисленном состоянии (не хватает одного электрона) и делает его одним из сильнейших органических окислителей. Это значит, что молекула сейчас же неистово отберёт электрон у чего-нибудь поблизости. А прям под боком реакционного центра есть ещё один комплекс, который удерживает две молекулы воды - это очень удобно и сильно вовремя, иначе бы пострадала сама ФС.

От молекулы воды отжимается электрон, в результате чего она разваливается на гидроксид-анион OH− и катион водорода H+, т.е. по сути просто протон. Учёные называют это фотоокислением воды (цикл Жолио-Кока).

Такое поглощение фотона и перенос электрона происходит ещё три раза, после чего обе молекулы воды оказываются разобраны на атомы. Два атома кислорода образуют одну молекулу O₂, и она удаляется из системы в атмосферу на радость гринписа, т.к. дальше в процессе фотосинтеза не используется. В итоге, у нас на руках остались четыре электрона и четыре протона в нужных местах. Все они пригодятся позже.

Каждый электрон затем переносится в ФС1, где при поглощении извне ещё одного фотона он снова возбуждается (ну не конкретно этот же электрон; схема такая же, как в ФС2, только вместо воды уже добытый электрон), и дальше по всей цепочке переноса доходит до места, где он восстанавливает НАДФ+, а также может участвовать в цепочке синтеза АТФ. А вот это уже два самых главных парня, которые задействованы в цикле растения по фиксации углерода или синтезу сахаров (цикл Кальвина). Но это уже совсем другая история, т.к. происходит без участия света, а нужный нам цикл фотосинтеза на этом условно закончен.

Подытожим. Растение поглощает фотоны пигментами. Играет роль количество фотонов, а не их "качество" (длина волны). Всё, что делает фотон - возбуждает один электрон и ни во что не превращается: был фотон, и вот его не стало. Т.е. 69% сути фотосинтеза можно упрощённо изобразить на одной картинке:

Но есть важный нюанс. Не любой фотон сможет возбудить электрон! Для этого фотон должен обладать определённой энергией (или иначе - длиной волны). Например, для отдельных атомов это очень определённая энергия. Любой другой фотон летит мимо и ничего не возбуждает.

Для больших и сложных молекул из множества атомов, как, например, у фотосистем, таких строгих ограничений нет. Там допускается довольно широкий диапазон длин волн. Более того, у хлорофилла, одного из пигментов, таких диапазонов два. На этом факте основывается тот самый график, несправедливо называемый кривой McCree, который уже набил всем оскомину. На нем отмечены пики поглощения в районах синего и красного цвета.

Этот график - довольно древний и был получен на основе исследований, которые проводились в 1900-60-х годах. Тогда не было ни светодиодов, ни лазеров, ни толкового измерительного оборудования, а для генерации света определённых длин волн часто использовались оптические фильтры, что тоже не вносило точности. Но это не значит, что сегодня график не отражает сути или на нём сильно неточные данные. Просто график не показывает общую картину, а только её часть.

Тем не менее. Это - экспериментальный факт: если светить на хлорофилл жёлтым или, особенно, зелёным светом, почти никакие электроны возбуждаться не будут. Весь такой свет будет отражён от хлорофилла. Именно поэтому большинство растений в своей массе зелёные - мы видим отражённый свет.

Учитывая, что хлорофилл (и a, и b) составляет подавляющую часть фотопигментов в большинстве растений - в среднем порядка 75% - можно сделать вывод, что для фотосинтеза достаточно сине-красного освещения.

Т.е., с таким светом формально есть всё, что надо для фотосинтеза. ФС2 работает: поставляет электроны-протоны в ФС1 и другие циклы, энергия запасается, НАДФ восстанавливается, АТФ синтезируется. Плохо что ли? Хорошо... И какое-то время так и было - достаточно хорошо.

Кстати, вот теперь у вас должно сложиться понимание почему раньше были популярны сине-красные лампы (а до них - розоватые флюоресцентные Fluora), которые и носили название "фитоламп". Их спектр неплохо совпадает вот с той картинкой выше. Эффективно же. И достаточно хорошо.

Но, является ли это самым эффективным и оптимальным решением для настоящего и современного труъ-фитосвета? И да, и нет.

Я выше упоминал, что хлорофилл не усваивает зелёный и жёлтый свет. Но значит ли это, что такой свет бесполезен? Нет! Хвала учёным, которые выяснили, что помимо хлорофилла в хлоропластах есть и другие пигменты, например, каротин из группы каротиноидов или лютеин из подгруппы ксантофилов, а также антоцианы.

Эти пигменты, как и хлорофилл, тоже могут поглощать синий цвет. Но ещё могут поглощать и зелёный! А антоциан может и жёлтый, в отличие от каротиноидов (поэтому у каротиноидов, как правило, жёлтый или оранжевый цвет).

Однако, следует учитывать, что этих пигментов в листьях растений не настолько много, как хлорофилла, хотя и бывают исключения. В среднем, на один каротин приходится три хлорофилла, поэтому у растений возможности поглощения зелёного света ограничены. Это, скорее, как дополнительный, резервный способ навозбуждать электронов в своей фотосистеме.

Т.к. поглотителей зелёного спектра в хлоропластах не очень много, часть света проходит с верхнего яруса листьев на нижний, где у затенённых листьев появляется хоть какой-то шанс получить фотонов и запасти энергии. Если бы эта схема не работала, а зелёный был реально бесполезным светом, то у лесной подстилки и молодых деревьев в лесу были бы околонулевые шансы на рост и развитие.

Ещё из факта немногочисленности каротиноидов по сравнению с хлорофиллом следует, что под зелёным светом растение расти будет, но крайне медленно и в режиме сильного недосвета. Собсно, некоторые наши доморощенные экспериментаторы на ютубе это подтверждали.

Не одним фотосинтезом сыты

Мы существенно продвинулись через дебри фотосинтеза растения. Но есть ещё немного важной инфы для понимания.

Роль света в жизни растений не ограничивается фотосинтезом. У растений ещё есть много фоторецепторов, которые играют регуляторную и защитную функции. Учёные догадывались об этом и ранее, но системно описать и поставить внятные эксперименты по сути смогли только в последние пару десятков лет, особенно с активным развитием светодиодного освещения и новыми открытиями в сфере микробиологии. С каждым годом как снежный ком появляются всё новые знания и новые лабораторные результаты, которые имеют практическую пользу в промышленности.

В фоторегуляции очень много нюансов, и многое зависит даже от вида растения. Напр., то, что работает для томатов, может не работать для салата и еле-еле влиять на петунии. Поэтому именно в этом аспекте - роли света в регуляции растений - сейчас больше всего споров и, как следствие, маркетингового булшита на рынке.

Фитосвет для криптохрома et al

В фоторегуляции цвет/длина волны сильно важнее общей освещённости, т.к. всё начинается с достаточно конкретных фоторецепторов (и во многих случаях важно соотношение нескольких цветов - какого больше по сравнению с другим). Не менее важен и биологический вид растения, т.к. разные виды на одно и то же воздействие могут реагировать иначе. Кстати, отмечу, что биологический ответ на какую-то регуляцию светом в основном обусловлен генетикой растения, а не самим фактом воздействия светом. Т.е. если, условно, какой-то свет приводит к увеличению синтеза хлорофилла, то это совершенно не значит, что если этого света сделать в 10 раз больше, то и хлорофилла станет в 10 раз больше, а растение даст х10 к урожаю.

Я не буду описывать детали регуляции, а лишь обрисую картину в общем. Для желающих чуть глубже разобраться в теме я оставил немного ссылок в конце.

Итак, в самом общем случае синий цвет влияет на вегетативный рост (замедление роста стебля, короткие клетки, толстые листья), фототропизм (поворот в сторону света), газовый обмен (открытие устьица - СО₂ внутрь, H₂O наружу), на движение хлорофилла в клетке и ещё немного случаев для растений-малышей (напр., деэтиоляция, т.е., эмм, активация почти готового хлорофилла).

Красный тоже влияет на вегетативный рост, но в противоположность синему - провоцирует рост стебля и увеличение листьев. И в какой-то мере регулирует цветение - оно может начаться чуть раньше. Но с красным сложнее, т.к. он работает в паре в дальним красным (700-750 нм), и по их соотношению определяется "ответ" растения. Например, если вдруг доля дальнего красного в соотношении возросла, растение считает, что оно в тени, и в ответ провоцируется рост стебля и листьев (но, зависит от вида растения!). Современные эксперименты показывают сильное влияние дальнего красного на размер листовой пластины и участие в эффекте Эмерсона.

Ультрафиолет регулирует акклиматизацию (появление каротинов при слишком ярком свете) и защитные реакции, как их называют учёные - усиленный синтез т.н. вторичных метаболитов, т.е. всяких флавоноидов, терпеноидов и т.д.

В определённой степени УФ - антагонист синего света. По соотношению УФ и синего растение определяет ситуации "прямой свет → жарит по полной". Если УФ слишком много, могут закрыться устьица, притормаживая газообмен, а также отключиться фототропизм.

И весь вместе синий и красный свет, как считают учёные, участвует в регуляции циркадных ритмов растения. Точнее, в его синхронизации с реальным миром снаружи...

А зелёный свет практически не участвует в регуляции, разве что в реакциях по "избеганию тени", но не столь выраженно, как это происходит с дальним красным.

Особняком стоит синтез самого хлорофилла. Он синтезируется растением под управлением биологических реакций без участия света. Но чтобы весь комплекс заработал, необходимо, чтобы определённый фермент (светозависимая редуктаза) получила немного фотонов и завершила процесс превращения предшественника хлорофилла в его совершеннолетнюю форму. Для этого требуется довольно узкий спектр света, но в искусственном освещении он почти всегда присутствует. Учитывая, что такого света нужно совсем немного, аспект синтеза хлорофилла в фитосвете не учитывают. Хотя, находятся умники-продаваны, которые акцентируют внимание, типа, "наш свет способствует синтезу хлорофилла". Это хрень.

Напоследок я ещё отмечу факт о каротиноидах и ксантофилах. В зависимости от того, где находятся эти пигменты, они могут выполнять разную функцию. Они могут быть в составе фотосистемы и служить уловителем фотонов. А могут участвовать в защите фотосистемы от излишне яркого света, когда ФС может не справиться и сломаться.

Вот и всё для первой части. Итак, о чём была речь:

• Роль света для растений огромна, но довольно проста.

• У растений в хлоропластах (тилакоидах) есть две фотосистемы, которые поглощают фотоны.

• В основном это делает пигмент хлорофилл, который поглощает синий и красный свет. Есть и другие пигменты, которые поглощают зеленый и желтый свет, но их меньше раза в 3-4.

• Каждый поглощённый фотон независимо от своей длины волны (цвета) возбуждает один электрон.

• На каждый поглощённый фотон в ФС2 "добывается" один протон, что в дальнейшем используется для запасания энергии в листе и проворачивания других циклов (без участия света), таких как фиксация углерода и синтез сахаров.

• (а это хорошо запомним - пригодится позже) Для основной цели фотосинтеза важно количество фотонов, а не их "качество".

• Растение также имеет множество фоторецепторов, которые не связаны с запасанием энергии, а связаны с регуляцией жизни растения.

Следующая часть будет про типы ламп, используемых или использовавшихся для подсветки растений, и чуток про светодиоды (опубликую в другом сообществе).

Ссылки для ботанов и любознательных

Сорри, что ссылки на видео только ютубные. Большинства видео на других площадках нет.

Вот что ещё можно почитать-посмотреть по теме фотосинтеза или около:

• Несколько отличных роликов на ютубе (английский язык).

• Они же, но в переводе.

• Много ссылок на научные материалы и просто публикации (но попадаются дохлые ссылки).

• Научный хардкор про каротиноиды.

А это про общее влияние света и фоторегуляцию:

• База про влияние света и регуляцию в виде псевдо-интервью с Брюсом Багби (Bruce Bugbee) на англ - не смотрите на название, инфа в ролике весьма общая, а не про Терпен-Генерирующие Кусты.

• Его же условная лекция про УФ и дальний красный (95% теории и 5% рекламы про свои датчики в конце), тоже на английском.

• Общая инфа про свет и его влияние в виде интервью Эрика Ранкла (Erik Runkle) на англ. Это тоже хороший дядька с кучей научных публикаций и экспериментов.

• Кстати, можно поискать публикации этих двоих, напр., на ScienceDirect и по списку использованной лит-ры выйти на других авторов весьма интересных публикаций по теме освещения. Или поискать там что-то типа "(название культуры) LED".

• Вот неплохая статья с методами управления регуляцией роста - просто чтобы заценить современный уровень ботанства в этом вопросе.

• Запись Николая Слепцова (gorshkoff) про фоторегуляцию.

• Или вот ещё одна его запись с коллегой и академическим хардкором.

Впрочем, если это хобби, то почему бы и не купить хороший квантумборд за тонну денег. Хорошее хобби никогда дешёвым не было)

С другой стороны, если нужно что-то для старта без больших вложений, то проще взять побольше обычных линейных светильников на 6500К (ну, может, чуток разбавить парой на 4500К). Они стоят копейки и их везде полно. А учитывая, что массовый ширпотреб китайских квантумбордов собирается на тех же СД (для понтов добавляя чуток красных), то линейные светильники - хороший вариант для старта из-за цены и простоты. К тому же и для глаз будет поспокойнее по сравнению с тем же ДНаТ, у которого CRI ниже плинтуса.
Универсальное общее среднее по больнице правило: если для травы и прочей зеленухи типа цветов, то можно упор делать на 4500К. Если рассада или плодоносящее - в 6500К. Но и тут есть исключения...

Лиловые "фуллспектрумы"/"униколоры" - шлак. Они стоят копейки, но у них низкая отдача. Эффективнее будет тупо офисных светильников 6500К набрать.

Ну и да, следует иметь в виду, что в современных лампах горааааздо больше маркетинга, чем научности. Продаваны будут за что угодно топить, выдумывая в т.ч. небылицы, лишь бы продать. А экспериментаторы до сих пор четко не могут сказать как именно влияет Far red 705нм и ближный UV, хотя знают про фито- и криптохромы в растениях...

UPD про far red: #comment_367596735

Минутка душноты

На всякий случай повторюсь, что я беру гибриды кукурузы сахарной, и, как правило, они все есть в реестре селекционных достижений. Это чтобы не брать кота в мешке, т.к. может оказаться, что в массовой продаже будут сорта или гибриды кукурузы зубовидной или восковидной (особенно те, что в реестре отсутствует). Это совсем не то, что надо, даже если вырастет.

Часто в описаниях гибридов от производителей мелькают sh1 и sh2. Это обозначение указывает на гибриды сахарной кукурузы с нужной мутацией одного гена, из-за чего сахарная кукуруза гораздо дольше остаётся сладкой. Олдскульные гибриды сахарной кукурузы 20-летней давности недолго сохраняют сахар. Достаточно сорвать початок утром, и к вечеру он уже будет крахмалистым. А мутанты сохраняют сахар несколько дней, вплоть до недели. Так что кушайте мутантов с метками sh1 и sh2.

Участники забега

По итогам прошлого года в состав участников вошли Роузи, Мелина, Камберленд, Минт. Также участвовали когда-то уже испробованные Киара и Ракель. Новичок экспериментов сезона 2025 - Майбико, свежий турецкий гибрид. Ну и старичок Бостон - просто потому что был.

Суммарно в рассаде получилось более 100 корней. Но высажены были не только лишь все. Так, Бостон плохо себя проявил - наклюнулось очень мало семян. А у Ракель оказалась очень неравномерная всхожесть, из-за чего более половины рассады справку об окончании рассадника не получили.

Сеял типично: в расчёте на тёплую весну (наивный). Т.е. чтобы высадить в огород в конце мая, сеял 30 апреля и 3 мая. За 3-4 дня до высева на рассаду я семена замачивал, чтобы они слегка наклюнулись. Кстати, некоторые семена, несмотря на протравку, всё равно могут плесневеть. Хз, что за беда в последние пару лет случилась... Впрочем, это аэробные грибы, т.е. когда семена окажутся в почве, плесень сдохнет. Но шансы на нормальное развитие растения резко падают, да.

Высаживал в 54-е кассеты (6х9 ячеек). Также сеял и в 28-е кассеты (4х7) - там ячейка раза в три больше, интересно было сможет корень всё оплести или нет. Для ЛЛ: такое себе, ком разваливается; в 54-х кассетах лучше, несмотря на тесноту.

Да будет свет

Да, про досветку. Сразу скажу, магазинные светильники на лиловых одноцветных "фито"-лампах - это почти полный хлам, я такие не использую и не буду. Я рассаду ставлю под обычные линейные светильники со светодиодами 6400К, а также под свои традиционные крафтовые хендмейд колхозные СД-лампы, сделанные на основе алиэкспрессных светодиодов 445 нм и 660 нм.

Я со своим ламповым колхозом вожусь уже лет 20, и за всё время многое перепробовал. А по теме светодиодов видел не одно поколение маркетологов, которые впаривали всё, от всяких униколоров, биколоров, лиловых фул-спектрум, белых фул-спектрум и до прочих квантум-бордов. Я даже люминесцентные Fluora пробовал. Но в итоге вышло, что крафтовый колхоз на 45nm 3-ваттных (на самом деле - полтора) светодиодах-униколорах (т.е. одной длины волны - синий 445 или красный 660) дает весьма приличный результат в зависимости от сочетаний красного и синего. Да, не всегда результаты повторяемы из-за разной пропорции цветов, но лампа из 20-22 светодиодов в соотношении 2:1 (красный:синий) на раме 33х33 см - достойный универсальный середняк. Чуть позже я покажу на фотке сравнение рассады.

Т.к. я уже давно делаю эти лампы, все материалы покупал "ещё тогда". Сейчас цены сильно выше, и себестоимость одной такой лампы 30W выходит примерно в 800р, если алюминиевый профиль покупать на металлобазе, а не в Леруа/Петровиче. Плюс, затраты на непосредственно колхоз лампы своими руками. Это может быть весьма запарным - размечать, сверлить, соединять клёпками, паять... Поэтому никому такой подход не рекомендую, кроме тех, у кого огромное желание. У меня оно было, да и я уже приноровился колхозить лампы быстро. Плюс, у меня есть возможность делать лампы с разным сочетанием цветов, подмешивая белые СД на 4400К и 6500К и тестировать их на разных растюхах. Но это уже совсем другая история.

Беру обычный советский алюминиевый П-профиль 25х30х25 по 33 см, по шаблону насверливаю в нём дырки под светодиоды (на заклепки 3.2 или 2.5 мм), соединяю алюминиевой же полосой, какая найдётся.

Обычно я устанавливаю 24 светодиода, но почти всегда блок питания (тоже алиэкспрессный) столько не вытягивает, поэтому сразу на 2-3 СД ставлю перемычки, чтобы они не горели. Они останутся как запас на будущее, когда через год-два-три перегорит какой-либо светодиод.

Может показаться, что охлаждения мало. Но, нет, я замерял пирометром - лампа выше 50С не греется. Обычно температура держится в районе 42-45 градусов. Приемлемо.

Каждая лампа - это 30W. Стеллажи у меня тоже колхозные, каждая полка - три поддона 30х40см. Как раз две лампы на полку - это самое то. Есть ещё другие стеллажи под поддон 34х57 см. Там тоже по две лампы влезает. Рассаде там норм, но мои внутренние ощущения говорят, что как будто маловато по краям. Впрочем, я до сих пор не парюсь.

Под этими лампами нормально растёт и рассада (но есть нюансы в соотношениях цветов), и цветут цветы, и спеют огурцы. Кукурузе там тоже норм.

Ещё, как писал ранее, я одну кассету с рассадой оставил под бытовым светильником, которых набрал в строительном магазине по 300р. Это обычный светильник 1200мм на 6400К светодиодах (две полосы). Три таких светильника на расстоянии 15-20 см друг от друга, и вуаля, рассадная подсветка готова. Такой сетап выдаёт неплохой результат при невысокой цене. Это всяко лучше, чем то овер-прайс барахло, которым завален али экспресс и прочие маркетплейсы.

Впрочем, не скажу, что это отличный результат; всего лишь неплохой. Однако, на кукурузе заметны и минусы - под белыми светильниками рассада получается вытянутее, чем под колхозными 445+660.

Вот ниже для сравнения: слева кассета из-под белой досветки, справа - из-под красно-синей. Толщина рассады одинакова. Да, у рассады ещё разница в два дня, но эти два дня точно не объясняют такую заметную разницу в высоте:

Ладно, хватит про рассаду.

Пора сажать

Высаживал ровно 31-го мая. Я снова немного прощёлкал с высадкой и возрастом рассады из-за холодной недели, поэтому рассада пошла в огород не в 20-24-дневном возрасте, а в 30-дневном. А это как бы многовато, всё же, т.к. рассада теперь выглядит вот так и ей явно тесно:

Первые несколько часов после высадки всё было замечательно, и первая ночь прошла на ура. Но утром началась первая задница - сильный ветер. Т.к. рассада была уже взрослой, а та, что под белой досветкой ещё и высокой, то больше половины корней просто решили сменить свою пространственную ориентацию и стали параллельны горизонту. "Вот это поворот на 90 градусов", подумал я, и ничего не стал предпринимать. Если стебель сломался, а потом засохнет - ну, штош, таков путь.

Возможно, это немного уберегло рассаду от второй задницы - через пару дней началась лютая погода. И не просто холод, а почти месяц холода. На югах яблоневый цвет помёрз и накрылись персики. Но у нас, к счастью, заморозков не было. Просто весь июнь было что-то между +3° и +13°.

Но кукурузе и такое - сильный стресс. А учитывая, что половине рассады ещё с колен подыматься надо было, это всё и обусловило большой фейл этого сезона: весьма низкий рост растений и крайне скудный урожай. Удивительно было, что початки вообще вызрели!

Гнутая кукуруза таки выправилась, но время было потеряно, и она не смогла осилить свой типичный рост. Вспоминая урожаи прошлых лет и, особенно, детство, где силосная кукуруза вообще до неба была, оказалось забавным лицезреть карликовые полуметровые заросли и те початки для лилипутов, что спели в 15 см от земли...

У кукурузы есть эдакая фича, обуславливающая её выхлоп урожая: существует фаза начального развития растения, фаза закладки урожая и фаза его вызревания. И если в фазе закладки урожая были плохие условия (особенно погода), то какими бы идеальными условия ни были дальше, кукуруза сможет вызреть только то, что заложила, и не более.

Перекладывая на мою реальность, получается, что несмотря на тёплый июль, вызревать было практически нечему. Возможно, спасла бы вторая партия рассады под высадку в последней трети июня - всё таки перепады погоды на стадии вызревания кукурузы уже не столь критичны, просто урожай получился бы растянутым и поздним. Но у меня такой партии не было...

Результаты

Однако, они, результаты, всё же есть. Кстати, опыление прошло норм, и неопыленных початков я не видел совсем.

Как и сказал, каждая кукуруза, кроме Бостона, попыталась сделать хотя бы один початок, и к началу августа кукурузоварка дома начала свой производственный цикл...

Не очень хорошо получался урожай у Киары и Ракель, хотя Ракель позже чуть подтянулась.

Свои склонности к тугодумию, как и в прошлом году, проявил Камберленд. Штош, но Камберленд не сильно жалко, хотя мне и хотелось вырастить белый гибрид.

Минт проявил себя середнячком, подтянувшись до уровня лидеров сезона к середине августа. Примерно на таком же уровне оказалась Роузи, которая восхитила в прошлом году.

Но вот сами лидеры - Мелина и Майбико - проявили себя ещё в начале августа. Я бы сказал, что это весьма мощный результат, учитывая все обстоятельства. Прямо таки стараются во что бы то ни стало зарелизить хоть какие-то початки.

Майбико - новичок этого сезона, его я раньше не испытывал. Это довольно свежий турецкий гибрид, включённый в реестр в 2022 году. Возможно, новичкам везёт, но этот гибрид оказался самым шустрым по скороспелости и не опустил руки листья, когда его погнуло пополам и овеяло прохладой. Он весьма бодро дозрел свои початки с очень хорошим вкусом. Его я точно возьму на следующий год.

Итоги

Ветрено и холодно = кукуруза для карликов. Но всё-таки она есть! Это куда лучше, чем лет десять назад, когда я к началу октября собирал только початки в бета-версии.

Повторный раз убедился, что очень старые гибриды (Бостон из 2000-х годов) не очень годятся - есть куча гибридов круче. Камберленд (чисто белый гибрид) - не для наших краёв, ему нужно больше тепла и ласки.

Киара и Ракель пошатнули свои позиции, хотя по ним мало итогов прошлых лет. Оставлю их в списке запасных на следующий год, но массово сажать не буду.

Минт показал себя середняком, а Роузи в целом повторила свои результаты прошлого года, правда, в рейтинге немного потеряла. Оставлю этих на следующий год.

Мелина - отличный для сезона результат! Она в шортлисте на следующий год точно, и можно удваивать посевные площади.

И отличный новичок огородного рейтинга - Майбико. Посмотрим, как покажет себя в следующем году, ему место уже зарезервировано.

P.S.

А вы знали, что на початке кукурузы почти всегда чётное количество рядов зёрен? Вот и живите теперь с этим.

Записал для вас видео-шуршалку)

экспериментирую с форматами

Давно искал решение для вертикальной досветки, спрашивал по чатикам и мне посоветовали вот такую штуку

Пробежимся по плюсам:
— стоит устойчиво, в комплекте два вида треног металл и пластик
— фурнитура, кабеля и пр. шик, выглядит надежно, качественные провода и соединители
— высота 150 см — мне хватит, чтобы засветить и то, что на полу стоит, и то, что на окне, и для гипотетического стеллажа, а возможно, и для ведра боли
— мобильность, легко можно переставить, без эквилибристики

По минусам:
— это досветка к досветке, 50 вт на такую длину — это не много, но вполне достаточно. Как самостоятельный свет, можно использовать, но с оговоркой для теневыносливых и декоративнолиственных, а для плодовых однозначно только в тандеме с другим светом
— диммер, не слишком удобный, хотелось бы рычажок побольше

По коврику с подогревом:коврик норм, кошка заценила, взял для рассады и цветов, как раз для осени/весны, но чувствую, у меня его отожмут мягкозадые)

Комплект: 155см, 50 ватт, 4000+660 +диммер