28 GREENHOUSE HORTICULTURE 溫室人工補(bǔ)光的作用 和效果 采用人工補(bǔ)光 可以彌補(bǔ)溫室栽培的光 照不足 促進(jìn)作物生長 人工補(bǔ)光的效果除 取決于光照強(qiáng)度外 還取決于補(bǔ)光光源的生 理輻射特性 所謂生理輻射 指在輻射光譜 中 能被植物葉片吸收光能而進(jìn)行光合作用 的那部分輻射 不同的補(bǔ)光光源 其生理輻 射特性不同 在光源的可見光光譜 380 760nm 中 植物吸收的光能約占生理輻射 光能的 60 65 其中 主要是波長為 610 720nm 的紅 橙光輻射 植物吸收的 光能約占生理輻射光能的 55 左右 紅 橙 光的光合作用最強(qiáng) 具有最大的光譜活性 用富含紅 橙光的光源進(jìn)行人工補(bǔ)光 在適 宜的光照時數(shù)下 會使植物的發(fā)育顯著加 速 引起植物較早開花 結(jié)實(shí) 采用紅 橙光 的光源進(jìn)行人工補(bǔ)光 可促使植物體內(nèi)干物 質(zhì)的積累 促使鱗莖 塊根 葉球以及其他 植物器官的形成 其次是波長為 400 510nm 的藍(lán) 紫光輻射 植物吸收的光能約 占生理輻射光能的 8 左右 藍(lán) 紫光具有 特殊的生理作用 對于植物的化學(xué)成分有較 強(qiáng)的影響 用富于藍(lán) 紫光的光源進(jìn)行人工 補(bǔ)光 可延遲植物開花 使以獲取營養(yǎng)器官 為目的的植物充分生長 而植物對波長為 510 610nm 的黃 綠光輻射 吸收的光能 宋亞英 1 陸生海 2 般植物 特別是栽培植物 必需的光譜成分 光質(zhì) 和一定的功率 光量 且應(yīng)經(jīng)濟(jì)耐 用 使用方便 目前 用于溫室人工補(bǔ)光的 光源根據(jù)其使用及性能 大致可分為三類 普通光源 常用的有白熾燈和熒光燈 白熾燈 該燈依靠高溫鎢絲發(fā)射連續(xù) 光譜 其輻射光譜大部分是紅外線 紅外輻 射的能量可達(dá)總能量的 80 90 而紅 橙光部分約占總輻射的 10 20 藍(lán) 紫 光部分所占比例很少 幾乎不含紫外線 因 此 白熾燈的生理輻射量很少 能被植物吸 收進(jìn)行光合作用的光能更少 僅占全部輻射 光能的 10 左右 而白熾燈所輻射的大量 紅外線轉(zhuǎn)化為熱能 會使溫室內(nèi)的溫度和植 物的體溫升高 熒光燈 該燈的燈管內(nèi)壁覆蓋了一層 熒光物質(zhì) 由紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)而發(fā)光 根據(jù)熒光物質(zhì)的不同 有藍(lán)光熒光燈 綠光 熒光燈 紅光熒光燈 白光熒光燈 日光熒 光燈以及鹵素粉熒光燈和稀土元素粉熒光 燈等 可根據(jù)栽培植物所需的光質(zhì)選擇相應(yīng) 的熒光燈 熒光燈的光譜成分中無紅外線 其光譜能量分布 紅 橙光占 44 45 綠 黃光占 39 藍(lán) 紫光占 16 生理輻 射量所占比例較大 能被植物吸收的光能約 占輻射光能的 75 80 是較適于植物補(bǔ) 充光照的人工補(bǔ)光光源 目前使用較為普遍 光照是影響作物生長的重要環(huán)境因素之一 溫室栽培時 由于受覆蓋物透光率的影響 如普通玻璃的透光率一般為 90 92 塑料薄膜的透光率只有 85 90 溫室內(nèi)的 自然光照條件要比露地差 另外 在冬季和早春季節(jié) 日照時間短 溫室的光照度較弱 南 方地區(qū)在陰雨連綿的季節(jié)里 溫室內(nèi)的光照度僅為 2000Lx 左右 光照不足 影響作物的光 合作用 導(dǎo)致作物生長受抑 從而嚴(yán)重影響作物的生長 人工補(bǔ)光是根據(jù)作物對光照的需 求 采用人工光源改善溫室的光照條件 調(diào)節(jié)對作物的光照 人工補(bǔ)光是提高溫室生產(chǎn)水平 的一項新技術(shù) 對溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義 很少 所以 通常把波長范圍在 610 720nm 和 400 510nm 兩波段的輻射能稱 為有效生理輻射能 而不同波段有效生理輻 射能占可見光波段總輻射能的比例則稱為 有效生理輻射比率 并以有效生理輻射效能 來表征輸入光源的電能轉(zhuǎn)化為光合有效輻 射能的程度 通過這些指標(biāo)來評價人工補(bǔ) 光的效果 人工補(bǔ)光光源及其生 理輻射特性 用于溫室人工補(bǔ)光的光源 必須具備一 圖片提供 北京安普維邦農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司 溫 室人工補(bǔ)光技術(shù)及光源特性與應(yīng)用研究 GREENHOUSE HORTICULTURE 29 新型光源 目前用于人工補(bǔ)光的新型光源有鈉燈 鏑燈 氖燈和氦燈等 其中 高壓鈉燈和日 色鏑燈是發(fā)光效率和有效光合成效率較高 的光源 目前在溫室人工補(bǔ)光中應(yīng)用較多 高壓鈉燈 該燈的光譜能量分布 紅 橙光占 39 40 綠 黃光占 51 52 藍(lán) 紫光占 9 因含有較多的紅 橙 光 補(bǔ)光效率較高 適宜于溫室葉菜類作物的 補(bǔ)光 日色鏑燈 又稱生物效應(yīng)燈 是新型的 金屬鹵化物放電燈 其光譜能量分布為 紅 橙光占 22 23 綠 黃光占 38 39 藍(lán) 紫光占 38 39 日色鏑燈雖藍(lán) 紫 光比紅 橙光強(qiáng) 但光譜能量分布近似日 光 具有光效高 顯色性好 壽命長等特點(diǎn) 是較理想的人工補(bǔ)光光源 氖燈和氦燈 這兩種燈均屬于氣體放 電燈 氖燈的輻射主要是紅 橙光 其光譜 能量分布主要集中在 600 700nm 的波長 范圍內(nèi) 最具有光生物學(xué)的光譜活性 氦燈 主要輻射紅 橙光和紫光 各占總輻射的 50 左右 葉片內(nèi)色素可吸收的輻射能 占總輻射能的 90 其中 80 為葉綠素 所吸收 這對于植物生理過程的正常進(jìn)行 極為有利 專用光源 這類光源是專為植物光照而開發(fā)的 如華東電子股份公司生產(chǎn)的植物生長燈 這 種燈的生理輻射能的分布和配比較合理 其 紅 橙光的有效生理輻射能占 58 藍(lán) 紫 光的有效生理輻射能占 32 有效生理輻 射能比率高達(dá) 90 但由于該光源的發(fā)光 效能低 使得其總的有效生理輻射能也很 低 又如早先開發(fā)的一種園藝燈 也是專供 植物光照用的光源 其光譜成分主要是波長 為 610 720nm 的紅 橙光輻射和波長為 400 510nm 的藍(lán) 紫光輻射 由于該園藝 燈的光譜能量分布曲線和植物葉綠素光合 作用的光譜特性曲線很相似 所以該燈的光 能利用率和光合效應(yīng)均較高 人工補(bǔ)光光源的配置 與應(yīng)用 溫室人工補(bǔ)光光源的配置 應(yīng)以既可使 光強(qiáng) 光質(zhì)能滿足作物生長的要求 確保補(bǔ) 光均勻 又要盡可能地降低溫室補(bǔ)光成本為 原則 因?yàn)樘岣哐a(bǔ)光強(qiáng)度 雖可使光合作用 速率提高 但與此同時溫室補(bǔ)光的成本也會 增加 所以 在實(shí)施溫室人工補(bǔ)光中 補(bǔ)光光 源的配置很重要 要精心設(shè)計 合理配置 光源的功率配置 白熾燈的功率配置 要根據(jù)各種作物 所需的照度與各種功率白熾燈的照度來確 定 一般每平方米栽培面積上需配置的功 率數(shù)為 0 50 1 20Kw 左右 熒光燈的功率配置 熒光燈光能的生 理效應(yīng)要比白熾燈高得多 每 m 2 栽培面積 上所需配置的功率數(shù)比白熾燈低 如低壓 日光熒光燈 一般每 m 2 栽培面積上需配置 的功率數(shù)為 0 38 0 91Kw 左右 低壓白光 熒光燈 每 m 2 栽培面積上需配置的功率數(shù) 為 0 28 0 68Kw 左右 低壓軟白光熒光 燈 每 m 2 栽培面積上需配置的功率數(shù)為 0 40 0 976Kw 左右 低壓紅光熒光燈 每 m 2 栽培面積上需配置的功率數(shù)為 0 43 1 04Kw 左右 低壓藍(lán)光熒光燈 每 m 2 栽培面積上需 配置的功率數(shù)為 0 60 1 43Kw 左右 高壓鈉燈的功率配置 對于管狀鈉燈 在合理布置的情況下 每 m 2 栽培面積上需 配置的功率數(shù)為 0 05 0 06Kw 日色鏑燈的功率配置 在滿足凈補(bǔ)光 強(qiáng) 度大于 2000Lx 的要求 且合理布置的 情況下 每 m 2 栽培面積上需配置的功率 數(shù)為 0 068 0 070Kw 光源的安裝布置 白熾燈的安裝高度 應(yīng)距離植株一定 高度 因白熾燈輻射的大量紅外線要轉(zhuǎn)化為 熱能 在溫度較高時 可能使植物局部過 熱 為避免植株過熱 白熾燈的懸掛高度一 般為距離植株 40cm 不低于 30cm 熒光燈的安裝高度 應(yīng)距 離植株 5 10cm 可沿植株行間配置 高壓鈉燈的安裝高度 與植株的垂直 距 離保持 1m 較合適 為確保作物的補(bǔ)光 強(qiáng)度 應(yīng)將燈盡可能地布置在作物行間的 正上方 日色鏑燈的安裝高度 應(yīng)與植株的垂 直距離保持 1 2m 以使光強(qiáng)分布均勻 應(yīng) 將燈布置在作物的上方 在實(shí)際應(yīng)用中 為獲得更好的補(bǔ)光效 果 常將不同的光源綜合配置在同一溫室 內(nèi) 如采用熒光燈與白熾燈的綜合配置 因 熒光燈的光譜成分中無紅外線 而當(dāng)光照中 的紅外線不足時 會引起植物徒長 采用綜 合配置即可避免這種現(xiàn)象的發(fā)生 將稀土 元素粉熒光燈和植物生長燈組合使用 可使 稀土元素粉熒光燈的高發(fā)光效能和植物生 長燈的高紅橙光輻射比率得到互補(bǔ) 提高補(bǔ) 光效果 降低成本 結(jié)束語 近年來 溫室栽培在我國迅速發(fā)展 已 成為經(jīng)濟(jì)型農(nóng)業(yè)的重要產(chǎn)業(yè) 溫室人工補(bǔ) 光技術(shù)的應(yīng)用 對于推動溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有 著重要的作用 溫室人工補(bǔ)光是一項新技 術(shù) 我國溫室人工補(bǔ)光的開發(fā)應(yīng)用較晚 目 前應(yīng)用也不是很普及 該方面的研究也較 少 但隨著溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)水平的 提高 溫室人工補(bǔ)光的研究和開發(fā)應(yīng)用將顯 得越來越重要 發(fā)展前景十分廣闊 1 蘇州大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 215006 2 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 215006 圖片提供 北京格瑞菲爾科技有限責(zé)任公司 圖片提供 北京格瑞菲爾科技有限責(zé)任公司