光是植物生長(zhǎng)重要的環(huán)境影響因子,光對(duì)植物的作用主要體現(xiàn)在光合作用(photosynthesis)、光形態(tài)建成(photomorphogenesis)和光周期調(diào)節(jié)(photoperiodcontrol)。人工光影響植物的生長(zhǎng)主要體現(xiàn)在光譜、光照強(qiáng)度、光周期、光分布等幾個(gè)方面...
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太陽(yáng)光中的光譜極寬,但可以被植物有效吸收利用的光譜波長(zhǎng)是非常有限的。一般認(rèn)為,太陽(yáng)光中280-800nm波長(zhǎng)范圍的光是植物可吸收利用的光,這部分光影響著的植物的生長(zhǎng)發(fā)育。而這個(gè)波段中,起主要作用的是藍(lán)光波段(400-500nm)和紅光波段(600-700nm)。
紅光波段是葉綠素最強(qiáng)的吸收光帶,對(duì)植物有著最強(qiáng)的光合效應(yīng),紅光有利于大部分植物的干物質(zhì)積累,增大植株的葉片面積,加快植株葉片的生長(zhǎng)速率。通常紅光與遠(yuǎn)紅光(700-800nm)共同作用于植物的光敏色素(phytochrome),調(diào)節(jié)著植物的光形態(tài)建成。適當(dāng)增加遠(yuǎn)紅光的比例,可促進(jìn)植株莖的生長(zhǎng)。
藍(lán)光波段是植物進(jìn)行光合作用的次高峰區(qū),是植物葉綠素和類胡蘿卜素的強(qiáng)吸收帶,對(duì)植物的生長(zhǎng)和生物量的積累亦有調(diào)控作用。藍(lán)光可提高植物幼苗的根系活力,提高根系對(duì)養(yǎng)分的總吸收面積和活躍吸收面積,有利于植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育。
除去紅藍(lán)光波段,植物對(duì)其他波段的光的吸收利用較少,因此對(duì)于植物形態(tài)和生理影響較小,但對(duì)植物生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生不同效果的影響。例如,UV-B (280-320nm)會(huì)導(dǎo)致植物色素褪色;UV-A (320-400nm)影響植物的光周期效應(yīng),抑制莖的伸長(zhǎng);遠(yuǎn)紅外(700-800nm)影響著植物的發(fā)芽和開(kāi)花,黃綠光(500-600nm)可促進(jìn)植物的光合系統(tǒng)的光合效率。
以往的研究發(fā)現(xiàn),在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,一般單色光不足以保證植物的良好生長(zhǎng),復(fù)合光可以有效解決這一問(wèn)題。適度提高復(fù)合光中紅藍(lán)光源的比例,可促進(jìn)植物工廠中種苗的生長(zhǎng)發(fā)育,改善植株長(zhǎng)勢(shì)。
目前為止,植物工廠使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈和發(fā)光二極管(LED)。早期的植物工廠多使用采用高壓鈉燈用于植物的補(bǔ)光,但其光譜缺少植物生長(zhǎng)必須的紅藍(lán)光譜,發(fā)熱量較高,功率高,不利于多層立體栽培。熒光燈的發(fā)射光譜范圍可在350-750nm之間,光譜性能較好,較高壓鈉燈相比,發(fā)光效率更高,功率較低,但其紅光光譜波峰值較低,一般在植物培養(yǎng)時(shí)需增加紅光光源進(jìn)行補(bǔ)光處理。