Перейти к содержанию
ЛиС

Зависит ли температура листа от источника света?


Рекомендуемые сообщения

Вопрос простой... что думают  специалисты о причинах разницы температуры листа под разными источниками света при прочих равных условиях?

температура листа.PNG

Прямая ссылка на оригинал статьи (в свободном доступе): https://www.jstage.jst.go.jp/article/ecb/51/1/51_41/_pdf/-char/en.

Изменено пользователем BKB
Прямая ссылка на оригинал.
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Не уверен, но мне кажется, что повышенная температура листа связана с уменьшением энергии электрона в процессе движения по каротиноидам к хлорофиллу. В их гидрофобных хвостах нет сопряжённых связей, что и приводит к потери части энергии. В самом хлорофилле связи сопряженные, т.е. наблюдается явление сверхпроводимости и потерь не должно быть. Кроме того, сам хлорофилл, насколько я помню, а может быть связанные с ним ферменты, становятся источником фотонов, которые при торможении в разных по  оптической плотности средах, излучают "тепловые" кванты. Возможно, есть еще какие-то источники тепла, надо подумать.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Аскар Камбарович, первый опыт выращивания под светодиодами у меня с 2006 года примерно до 2010 года. В 2017 году опыт работы в УК, в 2018 году индоор на производстве зеленных. И я много раз уже намекала, что растения на светокультуре в оптимальных и контролируемых условиях микроклимата (Ультраклима или ситиферма индоор) также имеют физиологические проблемы, прежде всего связанные с "недостатком" кальция и калия в самых молодых тканях листа или плода. В традиционной практике принимается объяснение этих физиологических причин повышенных температур воздуха. В этих же случаях этого нет от слова совсем. Есть "повышенная" температура листа, если ее таковой можно назвать... а точнее некая "критическая" температурная точка, результатом которой становится или знакомые физиологические нарушения или незнакомое фотоингибирование. Я давно заинтересовалась этим вопросом, много искала информации по исследованиям распределения температур по вертикали при выращивании на высокой шпалере, много побегала с пирометром, "поэкспериментировала" немного в поисках путей решения проблемы традиционными технологическими методами и исходя из своих соображений и предположений.

Мне так часто здесь на форуме очень опытные товарищи говорят об "ошибочности" мнения, которое сложилось не просто так, а из личных наблюдений и практического опыта... в отличии от аксиоматичной, но несколько "устаревшей" позиции тех, кто в современных производствах с этим не сталкивались, но утверждают что этого не может быть и этого не существует. Поэтому когда попалось это исследование с очень показательным графиком, захотелось услышать мнение причин от полагающих, что температура растения зависит только от температуры воздуха и транспирации.

Но фантазийные темы бионики, низковольтных систем и выращивания под ЛЕДами любителями и новаторами оказались более интересными, как оказалось и для специалистов тепличного комплекса.

А я готова поспорить, что в ближайшем будущем, когда наработкой технологий под ЛЕДами займутся агрономы всерьез, появятся новые методики и "оптимальные соотношения"... примерно как и с элементами питания, но относится это будет к источникам искусственного света.)

Аскар Камбарович, Ваше объяснение более чем логично... прослеживается связь с фотоингибированием, более быстрым старением листа и разрушением хлорофилла под ледами.

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
22 часа назад, Юлианна сказал:

... что думают специалисты о причинах разницы температуры листа под разными источниками света при прочих равных условиях?

При включении в сообщения сторонних текстов (цитат), фотографий и рисунков, обязательно следует указывать ссылку или название источника!

Не видя оригинала статьи, специалисты думают, в первую очередь, об некорректной постановке и обработке данного эксперимента :wacko:, поскольку обеспечить равные условия (и в физическом, и в статистическом смысле) при использовании столь разных источниках оптического излучения нельзя. Что было разъяснено в соседней теме "Что препятствует увеличению урожайности томата при переходе с ДНаТ на LED?" пару лет назад (https://greentalk.ru/topic/12040/?do=findComment&comment=82663).

Поэтому рекомендую ещё раз повнимательней рассмотреть финский отчет 2014 года "LED-valaistuksen tehokkuus kasvihuone-kurkun viljelyssä", прикреплённый к моему сообщению (https://greentalk.ru/topic/7144/?do=findComment&comment=78783). В частности, там приведены качественные термофототографии листьев огурца под разными световыми источниками в реально сложившихся условиях свето- и микроклимата.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
Цитата

 As water stress increases and cooling via transpiration decreases, leaf temperatures can increase well above air temperature. In a near-worst case scenario of water stress and low wind, our model indicates that leaves would increase 6°, 8°, 10°, and 12°C above air temperature under field, LED, greenhouse, and HPS scenarios, respectively. Because LED fixtures emit much of their heat through convection rather than radiative cooling, they result in slightly cooler leaf temperatures than leaves in greenhouses and under HPS fixtures, but the effect of LED technology on leaf temperature is smaller than is often assumed. Quantifying the thermodynamic outputs of these lamps, and their physiological consequences, will allow both researchers and the horticulture industry to make informed decisions when employing these technologies.

Radiance spectrum from four radiation sources (black line) and average leaf absorbance (red line).Electric lights (HPS and LED) output most of their radiation in the photosynthetic regions. Sunlight has significant NIR radiation, but this is poorly absorbed by leaves.

https://www.researchgate.net/publication/282669441_Analysis_of_Environmental_Effects_on_Leaf_Temperature_under_Sunlight_High_Pressure_Sodium_and_Light_Emitting_Diodes

Изменено пользователем stils
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
12 минут назад, Юлианна сказал:

Там ДНАТы... и по-моему этим все сказано.

Рисунки 33-34: качественные термофотографии листьев и ценоза под освещением источников типа HPS+HPS, HPS+LED, LED+LED.  Что бы Вы ещё хотели?

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
1 час назад, BKB сказал:

Что бы Вы ещё хотели?

В чем некорректность эксперимента, объясните? Другие источники света и нет сравнения с ДНАТами? Нет картинки с тепловизора? Так почему температура листа земляники под ЛЕДами оказалась выше, чем под флуоресцентными лампами? Эксперименты не в замкнутом пространстве, а в теплице с активной вентиляцией и активным микроклиматом, разница температур и влажности воздуха незначительна между вариантами и не могла оказать такое влияние.

Меня не интересуют эксперименты с ЛЕДами в сравнении с ДНАТами, потому что под ДНАТами ИК-излучение. У меня нет вопросов к распределению температур по вертикали на культурах на высокой шпалере в теплице на досветке. 

Изменено пользователем BKB
Сокращение.
Ссылка на комментарий
14 часов назад, BKB сказал:

DOI просто напишите!

DOI: https://doi.org/10.2525/ecb.51.41Спасибо, теперь знаю, что это такое. Век живи - век учись!

Влияние источника света на температуру листа есть. На фоне влияния микроклимата оно не значительно, а в условиях контролируемой среды обращаешь внимание. 

Изменено пользователем BKB
DOI.
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
14 часов назад, Юлианна сказал:

Так почему температура листа земляники под ЛЕДами оказалась выше, чем под флуоресцентными лампами? Эксперименты не в замкнутом пространстве, а в теплице с активной вентиляцией и активным микроклиматом, разница температур и влажности воздуха незначительна между вариантами и не могла оказать такое влияние.

По той же самой причине, на которую уже указывал: обеспечить равные условия (и в физическом, и в статистическом смысле) при использовании столь разных источниках оптического излучения нельзя. А в этом конкретном эксперименте 2012 года к этому не особенно и стремились :wacko:.

Для дополнительного освещения над каждой грядкой использовались два различных источника: светодиодные системы (3 × 26 Вт = 78 Вт) и люминесцентные системы (2 × 40 Вт = 80 Вт). Три светодиодных светильника были размещены на расстоянии 30 см друг от друга, и на высоте 50 см над основаниями растений (рис. 1А). Две люминесцентных светильника были размещены на расстоянии 15 см друг от друга, и на высоте 30 см над основанием растений (рис. 1Б).

Японцы формально выровняли системы освещения по суммарной электрической мощности, но заведомо не могли получить одинаковых характеристик светового поля в ценозе – у использованных систем разные кривые силы света (КСС), габаритные размеры источников и размещение их над растениями. То есть пространственно-угловое распределение потока излучения, и, соответственно, облучённость листовых пластинок в обоих вариантах эксперимента уже по определению различалась. Как следствие, интенсивность транспирации отдельных листьев (участков листьев) культуры была чуть-чуть неодинаковой.

Распределение потока излучения в пространстве – на практике гораздо более значимый параметр, чем его спектральное распределение. Но если использовать принцип Оккама, то сразу можно назвать ещё более значимую причину повышения температуры листьев. Использовались светодиодные системы образца 2012 года, с относительно большим теплоотделением (радиационное и конвекционное тепло). Количество инфракрасного излучения от них в любом случае в разы больше, чем от "холодных" люминисцентных ламп. Оно большей частью и подогрело листья земляники на 1-2 °С –  поскольку никаких действий по исключению ИК-излучения от светильников в этом эксперименте предпринято не было.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
57 минут назад, BKB сказал:

облучённость листовых пластинок в обоих вариантах эксперимента уже по определению различалась. Как следствие, интенсивность транспирации отдельных листьев (участков листьев) культуры была чуть-чуть неодинаковой.

Вы хотите сказать, что при самой высокой облученности под ледами транспирация была минимальной? А без досветки максимальной?

57 минут назад, BKB сказал:

Использовались светодиодные системы образца 2012 года, с относительно большим теплоотделением (радиационное и конвекционное тепло).

Может я чего опустила или неправильно поняла, но мне показалось, что использовались узкополосные синие и красные светодиоды, пусть и старого образца. Конвекционное тепло... ну да оно есть, но как-то верится с трудом, что светодиодная лампа способна поднять температуру в прилегающем воздушном пространстве в радиусе 50 см более чем на 2 градуса, и особенно снизу лампы. По части инфракрасного излучения светодиодной лампой тех времен очень большие сомнения. Это же сколько его должно было быть, чтобы так растение разогреть?

Вот еще одна "картинка" из другого исследования: "Effect of Different PPFDs and Photoperiods on Growth and Yield of Everbearing Strawberry ‘Elan’ in Plant Factory with White LED Lighting" ( "DOI: 10.2525/ecb.58.99).

Жаль, что данных по температуре листа нет... Как Вы думаете, есть ли разница в этом случае?

фотоингибирование на землянике.PNG

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
1 час назад, Юлианна сказал:

... но как-то верится с трудом, что светодиодная лампа способна поднять температуру в прилегающем воздушном пространстве в радиусе 50 см более чем на 2 градуса, и особенно снизу лампы. По части инфракрасного излучения светодиодной лампой тех времен очень большие сомнения.

Вы невнимательно читаете статьи, свои и мои сообщения :biggrin:. Сами же [правильно] написали, что "в теплице с активной вентиляцией и активным микроклиматом, разница температур и влажности воздуха незначительна между вариантами и не могла оказать такое влияние".  В этом эксперименте замерялась температура листовой пластинки, а не температура воздуха! Главное практическое свойство инфракрасного излучения (оно же тепловое излучение, оно же  оно же радиационное тепло): оно нагревает исключительно предметы, но не воздух. Кстати, поэтому так комфортны и экономичны бытовые ИК-обогреватели (хороших фирм). У старых LED-светильников, по сравнению с современными, была существенно хуже светоотдача, но "грели" они значительно сильней.

Так что температура воздуха, тем более при циркуляции, будет везде одинаковой, но температура листьев может различаться. Кстати, температурное различие между вариантами максимум на два градуса, по моему мнению, это немного.

1 час назад, Юлианна сказал:

Вот еще одна "картинка" из другого исследования...

А это совершенно из другой "оперы": последние 20 лет за рубежом и немного у нас активно изучают, можно ли досвечивать растения круглосуточно, а не 18-20 ч как сейчас. Меняют спектры излучения, режимы температуры, испытывают мутантов, но пока успехи почти нулевые в практическом плане (не считая диссертаций и полученного жалованья :biggrin:). Естественно,что при более интенсивном круглосуточном облучении фотоингибирование, а затем разрушение хлоропластов, происходит быстрее и масштабнее.

Изменено пользователем BKB
Дополнение.
  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
54 минуты назад, BKB сказал:

У старых LED-светильников, по сравнению с современными, была существенно хуже светоотдача, но "грели" они значительно сильней.

Кирилл Борисович, а внутриценозные ледсветильники на томатах по Вашему мнению насколько градусов "нагревают" предметы и листья вокруг себя? Там даже не 50 см...

Разговор больше похож на слепого с глухим... это как в теме про транспирацию и "круговорот энергий".

Вы лично выращивали растения под светодиодными светильниками?

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
1 час назад, Юлианна сказал:

а внутриценозные ледсветильники на томатах по Вашему мнению насколько градусов "нагревают" предметы и листья вокруг себя?

При использовании внутриценозных лед-светильников нередки ожоги листьев как огурца, так и томата.

Для эффективной внутриценозной досветки очень важно правильно разместить светильники относительно растений.

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
2 часа назад, Юлианна сказал:

Разговор больше похож на слепого с глухим... это как в теме про транспирацию и "круговорот энергий".

Я обещал лишь разъяснить результаты конкретного японского эксперимента 2012 года. На все остальные теоретические и практические вопросы фотометрии и физиологии растений Вам Олег (бывш. М23) гораздо лучше ответит.

Ссылка на комментарий
5 часов назад, BKB сказал:

Я обещал лишь разъяснить результаты конкретного японского эксперимента 2012 года.

Кирилл Борисович, по тексту :"For the LED light source, peaks in light intensity were observed at wavelengths of 450 and 550 nm. For FL, emission lines were detected at 405, 435, and 545 nm, with smaller peaks recorded at 450 and 610 nm.".

Я ошиблась по спектрам, красного то и не было... Но это не меняет сути, потому что активность фотосинтеза под ледами в 20 раз выше, а вот температура листа относительно температуры воздуха всего где-то на 1 градус ниже. В отличии от контроля и под флуоресцентной лампой, когда активность фотосинтеза много меньше, а разница между температурой листа и воздуха 2-3 градуса.

Не понимаю... как такое возможно.

Ссылка на комментарий

 

12 часов назад, BKB сказал:

Проще говоря, люди в большинстве случаев не понимают, что они на самом деле написали. Поэтому в любых печатных изданиях обязательно есть Редакторы, а на интернет-форумах – Модераторы.

Кирилл Борисович, самое странное, что несколько человек поняли друг друга. Потому как повышение температуры листа (конечно относительное и когда нет других значимых факторов влияния) я действительно вижу в нарушении энергетического баланса в растении, на начальном этапе визуальных признаков физиологических нарушений не наблюдается, но некий стресс и "неполадки" на "биохимической фабрике" уже присутствуют. Именно поэтому Вам и иные примеры нарушения энергетического баланса привела, пластичность растения не безгранична. Проще было оставить как есть и не обращать внимание на тех, кто про электроны и балансы...

Упрощать транспирацию до уровня " в одно ухо влетело, в другое вылетело", т.е. через корень вошло, через устьице вышло, прихватив попутно солнечную энергию... по сути может и верно, а вот понимания у владеющих чуть большим объемом информации по весьма сложному процессу нет. Зачем, для кого? Если для сторонней публики, то это опасно "испорченным телефоном" и "дословной трактовкой"...

Изменено пользователем BKB
Сокращение из-за переноса сообщения из другой темы.
  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
13 часов назад, Юлианна сказал:

Не понимаю... как такое возможно.

А мне малопонятно, зачем вообще был проведён такой эксперимент. Фактически, японцы прямо заменили люминисцентный светильник на светодидный такой-же электической мощности, и начали мерять физиологические параметры растений, в принципе не потрудившись выравнять другие условия. Это следует назвать производственным испытанием, но никак не научным экспериментом.

Поэтому Вас не должны смущать очевидные результаты: в частности, когда скорость фотосинтеза (Photosynthetic rate) увеличивается прямо пропорционально фотосинтетическому фотонный поток (PPFD) примерно в шесть раз, а температура листа возрастает максимум на два градуса (рис. 6). Причём от светодиодного светильника идёт дополнительный поток ИК-излучения (как я писал ранее). На собственно фотосинтез в листьях пошло, в лучшем случае, 2% поступившей суммарной лучистой энергии. Остальная часть преобразовалась в тепловую энергию и была удалены с водяными парами при транспирации.

Помните, что высокая скорость фотосинтеза всегда одновременно показывает как высокую скорость поглощения углекислого газа, так и высокую интенсивность транспирации – что физически возможно только при полностью открытых устьицах.

Короче, до уровня PPFD≈400 мкмоль/м²/с листья земляники в данных условиях успешно справляются с задачей охлаждения. Признаков "нарушения энергетического баланса" не наблюдается :smile:.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
22 часа назад, Юлианна сказал:

Кирилл Борисович, а внутриценозные ледсветильники на томатах по Вашему мнению насколько градусов "нагревают" предметы и листья вокруг себя? Там даже не 50 см...

Межрядная досветка, не то чтоб нагревает лист, она его выжигает.  Чтобы лист не выжигала нужно не стандартное расположение лотков и шпалер. Посмотрите фото в сообщениях  Ditto на гринтолке, в самом проекте была просчитана межрядка, и расположения систем выращивания. А если просто лепить в стандартные теплицы межрядку, лист выгорает на огурце, на томате становится грубым, жестким и иногда тоже есть ожоги, в результате свет межрядки используется не эффективно, светит в не рабочую часть листа. 

И при включении LED досветки наблюдается такой же скачек температуры в теплице, как и на натрии, может чуть-меньше (анализ не проводил), те же резкие 1,5-3 градуса после включения досветки.

IMG-20191118-WA0046.jpg

IMG-20191118-WA0048.jpg

Изменено пользователем samura
  • Нравится 3
Ссылка на комментарий
13.01.2021 в 11:27, BKB сказал:

Количество инфракрасного излучения от них в любом случае в разы больше, чем от "холодных" люминисцентных ламп. Оно большей частью и подогрело листья земляники на 1-2 °С –  поскольку никаких действий по исключению ИК-излучения от светильников в этом эксперименте предпринято не было.

Все совсем не так. У светодиодов выше поток в области ФАР, у люминисцентных в ИК. Светодиоды с плохой светоотдачей требуют качественного конвекционного охлаждения, люминисцентные же наоборот лучше работают при повышенной температуре.

Опять не учитываете, что весь ФАР переходит в тепло, ИК нагрев не обязателен.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
4 минуты назад, Олег сказал:

Все совсем не так.

Всё оно так, как я написал. Также я уже обращал внимание, что в эксперименте использовались ранние модели светодиодных светильников (2012 год). По сравнению с современными моделями, у них скромная светоотдача, а "грели" они гораздо сильней.

Ссылка на комментарий
15 минут назад, BKB сказал:

а "грели" они гораздо сильней.

Наоборот: ФАР был значительно ниже, излишний нагрев шел на радиатор откуда снимался потоками воздуха.

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
5 часов назад, Олег сказал:

Наоборот: ФАР был значительно ниже, излишний нагрев шел на радиатор откуда снимался потоками воздуха.

Олег, все тепло с диода переходит на  радиатор? 

Цитата

Опять не учитываете, что весь ФАР переходит в тепло, ИК нагрев не обязателен.

Да, согласен, любой свет превращается в энергию движения частиц. А температура воздуха, не что иное, как движения частиц (молекул воздуха). А температура листа, это температура воды листа (так как лист - это вода).

То есть то излучение (световая энергия),  которое не перешло в энергию движения молекул воды (в скрытую энергию испарившейся воды) в растении, и не поглощена молекулой хлорофилла, превратится, в конечном счете, в энергию движения молекул воздуха (отсылка на наш спор в соседней теме :cool:).

Изменено пользователем BKB
Опечатки.
Ссылка на комментарий
45 минут назад, samura сказал:

Олег, все тепло с диода переходит на  радиатор? 

У современных LED 40-50% энергии излучается (у старых было 30%), остальное на радиатор. Лист греет излучение, у ДНАТ излучение 90% (из которых только 30% в области ФАР).

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
6 минут назад, Олег сказал:

У современных LED 40-50% энергии излучается (у старых было 30%), остальное на радиатор. Лист греет излучение, у ДНАТ излучение 90% (из которых только 30% в области ФАР).

Олег, а не от спрашивал. Наверное не правильно сформулировал вопрос.

В LED светильнике все тепло уходит на радиатор, или часть все-таки излучается диодами, также как у ДНаТа, но меньше? 

Ссылка на комментарий
Только что, samura сказал:

В LED светильнике все тепло уходит на радиатор, или часть все-таки излучается диодами,

 

9 минут назад, Олег сказал:

У современных LED 40-50% энергии излучается (у старых было 30%), остальное на радиатор.

 

2 часа назад, Олег сказал:

Опять не учитываете, что весь ФАР переходит в тепло, ИК нагрев не обязателен.

Попробуйте прочесть в таком порядке. Излучение в диапазоне ФАР греет лист так же как и в диапазоне ИК.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

×
×
  • Создать...