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28 GREENHOUSE HORTICULTURE 温室人工补光的作用 和效果 采用人工补光 可以弥补温室栽培的光 照不足 促进作物生长 人工补光的效果除 取决于光照强度外 还取决于补光光源的生 理辐射特性 所谓生理辐射 指在辐射光谱 中 能被植物叶片吸收光能而进行光合作用 的那部分辐射 不同的补光光源 其生理辐 射特性不同 在光源的可见光光谱 380 760nm 中 植物吸收的光能约占生理辐射 光能的 60 65 其中 主要是波长为 610 720nm 的红 橙光辐射 植物吸收的 光能约占生理辐射光能的 55 左右 红 橙 光的光合作用最强 具有最大的光谱活性 用富含红 橙光的光源进行人工补光 在适 宜的光照时数下 会使植物的发育显著加 速 引起植物较早开花 结实 采用红 橙光 的光源进行人工补光 可促使植物体内干物 质的积累 促使鳞茎 块根 叶球以及其他 植物器官的形成 其次是波长为 400 510nm 的蓝 紫光辐射 植物吸收的光能约 占生理辐射光能的 8 左右 蓝 紫光具有 特殊的生理作用 对于植物的化学成分有较 强的影响 用富于蓝 紫光的光源进行人工 补光 可延迟植物开花 使以获取营养器官 为目的的植物充分生长 而植物对波长为 510 610nm 的黄 绿光辐射 吸收的光能 宋亚英 1 陆生海 2 般植物 特别是栽培植物 必需的光谱成分 光质 和一定的功率 光量 且应经济耐 用 使用方便 目前 用于温室人工补光的 光源根据其使用及性能 大致可分为三类 普通光源 常用的有白炽灯和荧光灯 白炽灯 该灯依靠高温钨丝发射连续 光谱 其辐射光谱大部分是红外线 红外辐 射的能量可达总能量的 80 90 而红 橙光部分约占总辐射的 10 20 蓝 紫 光部分所占比例很少 几乎不含紫外线 因 此 白炽灯的生理辐射量很少 能被植物吸 收进行光合作用的光能更少 仅占全部辐射 光能的 10 左右 而白炽灯所辐射的大量 红外线转化为热能 会使温室内的温度和植 物的体温升高 荧光灯 该灯的灯管内壁覆盖了一层 荧光物质 由紫外线激发荧光物质而发光 根据荧光物质的不同 有蓝光荧光灯 绿光 荧光灯 红光荧光灯 白光荧光灯 日光荧 光灯以及卤素粉荧光灯和稀土元素粉荧光 灯等 可根据栽培植物所需的光质选择相应 的荧光灯 荧光灯的光谱成分中无红外线 其光谱能量分布 红 橙光占 44 45 绿 黄光占 39 蓝 紫光占 16 生理辐 射量所占比例较大 能被植物吸收的光能约 占辐射光能的 75 80 是较适于植物补 充光照的人工补光光源 目前使用较为普遍 光照是影响作物生长的重要环境因素之一 温室栽培时 由于受覆盖物透光率的影响 如普通玻璃的透光率一般为 90 92 塑料薄膜的透光率只有 85 90 温室内的 自然光照条件要比露地差 另外 在冬季和早春季节 日照时间短 温室的光照度较弱 南 方地区在阴雨连绵的季节里 温室内的光照度仅为 2000Lx 左右 光照不足 影响作物的光 合作用 导致作物生长受抑 从而严重影响作物的生长 人工补光是根据作物对光照的需 求 采用人工光源改善温室的光照条件 调节对作物的光照 人工补光是提高温室生产水平 的一项新技术 对温室产业的发展有着重要的意义 很少 所以 通常把波长范围在 610 720nm 和 400 510nm 两波段的辐射能称 为有效生理辐射能 而不同波段有效生理辐 射能占可见光波段总辐射能的比例则称为 有效生理辐射比率 并以有效生理辐射效能 来表征输入光源的电能转化为光合有效辐 射能的程度 通过这些指标来评价人工补 光的效果 人工补光光源及其生 理辐射特性 用于温室人工补光的光源 必须具备一 图片提供 北京安普维邦农业科技开发有限公司 温 室人工补光技术及光源特性与应用研究 GREENHOUSE HORTICULTURE 29 新型光源 目前用于人工补光的新型光源有钠灯 镝灯 氖灯和氦灯等 其中 高压钠灯和日 色镝灯是发光效率和有效光合成效率较高 的光源 目前在温室人工补光中应用较多 高压钠灯 该灯的光谱能量分布 红 橙光占 39 40 绿 黄光占 51 52 蓝 紫光占 9 因含有较多的红 橙 光 补光效率较高 适宜于温室叶菜类作物的 补光 日色镝灯 又称生物效应灯 是新型的 金属卤化物放电灯 其光谱能量分布为 红 橙光占 22 23 绿 黄光占 38 39 蓝 紫光占 38 39 日色镝灯虽蓝 紫 光比红 橙光强 但光谱能量分布近似日 光 具有光效高 显色性好 寿命长等特点 是较理想的人工补光光源 氖灯和氦灯 这两种灯均属于气体放 电灯 氖灯的辐射主要是红 橙光 其光谱 能量分布主要集中在 600 700nm 的波长 范围内 最具有光生物学的光谱活性 氦灯 主要辐射红 橙光和紫光 各占总辐射的 50 左右 叶片内色素可吸收的辐射能 占总辐射能的 90 其中 80 为叶绿素 所吸收 这对于植物生理过程的正常进行 极为有利 专用光源 这类光源是专为植物光照而开发的 如华东电子股份公司生产的植物生长灯 这 种灯的生理辐射能的分布和配比较合理 其 红 橙光的有效生理辐射能占 58 蓝 紫 光的有效生理辐射能占 32 有效生理辐 射能比率高达 90 但由于该光源的发光 效能低 使得其总的有效生理辐射能也很 低 又如早先开发的一种园艺灯 也是专供 植物光照用的光源 其光谱成分主要是波长 为 610 720nm 的红 橙光辐射和波长为 400 510nm 的蓝 紫光辐射 由于该园艺 灯的光谱能量分布曲线和植物叶绿素光合 作用的光谱特性曲线很相似 所以该灯的光 能利用率和光合效应均较高 人工补光光源的配置 与应用 温室人工补光光源的配置 应以既可使 光强 光质能满足作物生长的要求 确保补 光均匀 又要尽可能地降低温室补光成本为 原则 因为提高补光强度 虽可使光合作用 速率提高 但与此同时温室补光的成本也会 增加 所以 在实施温室人工补光中 补光光 源的配置很重要 要精心设计 合理配置 光源的功率配置 白炽灯的功率配置 要根据各种作物 所需的照度与各种功率白炽灯的照度来确 定 一般每平方米栽培面积上需配置的功 率数为 0 50 1 20Kw 左右 荧光灯的功率配置 荧光灯光能的生 理效应要比白炽灯高得多 每 m 2 栽培面积 上所需配置的功率数比白炽灯低 如低压 日光荧光灯 一般每 m 2 栽培面积上需配置 的功率数为 0 38 0 91Kw 左右 低压白光 荧光灯 每 m 2 栽培面积上需配置的功率数 为 0 28 0 68Kw 左右 低压软白光荧光 灯 每 m 2 栽培面积上需配置的功率数为 0 40 0 976Kw 左右 低压红光荧光灯 每 m 2 栽培面积上需配置的功率数为 0 43 1 04Kw 左右 低压蓝光荧光灯 每 m 2 栽培面积上需 配置的功率数为 0 60 1 43Kw 左右 高压钠灯的功率配置 对于管状钠灯 在合理布置的情况下 每 m 2 栽培面积上需 配置的功率数为 0 05 0 06Kw 日色镝灯的功率配置 在满足净补光 强 度大于 2000Lx 的要求 且合理布置的 情况下 每 m 2 栽培面积上需配置的功率 数为 0 068 0 070Kw 光源的安装布置 白炽灯的安装高度 应距离植株一定 高度 因白炽灯辐射的大量红外线要转化为 热能 在温度较高时 可能使植物局部过 热 为避免植株过热 白炽灯的悬挂高度一 般为距离植株 40cm 不低于 30cm 荧光灯的安装高度 应距 离植株 5 10cm 可沿植株行间配置 高压钠灯的安装高度 与植株的垂直 距 离保持 1m 较合适 为确保作物的补光 强度 应将灯尽可能地布置在作物行间的 正上方 日色镝灯的安装高度 应与植株的垂 直距离保持 1 2m 以使光强分布均匀 应 将灯布置在作物的上方 在实际应用中 为获得更好的补光效 果 常将不同的光源综合配置在同一温室 内 如采用荧光灯与白炽灯的综合配置 因 荧光灯的光谱成分中无红外线 而当光照中 的红外线不足时 会引起植物徒长 采用综 合配置即可避免这种现象的发生 将稀土 元素粉荧光灯和植物生长灯组合使用 可使 稀土元素粉荧光灯的高发光效能和植物生 长灯的高红橙光辐射比率得到互补 提高补 光效果 降低成本 结束语 近年来 温室栽培在我国迅速发展 已 成为经济型农业的重要产业 温室人工补 光技术的应用 对于推动温室产业的发展有 着重要的作用 温室人工补光是一项新技 术 我国温室人工补光的开发应用较晚 目 前应用也不是很普及 该方面的研究也较 少 但随着温室产业的发展和生产水平的 提高 温室人工补光的研究和开发应用将显 得越来越重要 发展前景十分广阔 1 苏州大学农业科学与技术学院 215006 2 苏州大学物理科学与技术学院 215006 图片提供 北京格瑞菲尔科技有限责任公司 图片提供 北京格瑞菲尔科技有限责任公司
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