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科普 | 植物生长五大元素之光照篇

科普 | 植物生长五大元素之光照篇

发布日期:2022-04-21 编辑:博云农业 点击:

科普 | 植物生长五大元素之光照篇

植物的生长发育被许多因素影响着,在这些因素中,光有着特殊重要的地位,它对植物的生长发育、形态建成、光合作用、物质代谢等均有调控作用。


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如何为植物生产提供相对可控制甚至Z适宜的光照环境,实现植物的优产高产,可以重点从以下几个因素进行评估:光照强度、光照时长、光源选择 






光照强度








光是植物叶绿素形成的主要条件,光照不足会导致植物叶片发黄,植株弱小,但是光强如果过强,也会对植株叶片产生一定的伤害,因此大家需要了解从太阳或补光灯为农作物提供了多少光,以确保植物接收到足够光量以达到每日的光照积分(DLI)。

 

每日光照积分(DLI)衡量植物一天所受到的光辐射量PAR,单位是mol/m?/d,也可以说是植物每天接受的光照强度量,大多数作物都有Z佳的DLI范围,如番茄育苗Z优DLI约为13.1 mol/m?/d,为喜光植物。

 

光照强度影响作物生长

当光照强度为0时,植物只进行呼吸作用。随着光照强度增大,光合作用和呼吸作用强度相同时,这时的光照强度就是光补偿点

当光照继续增强,光合作用强度大于呼吸作用强度,植物需要从外界吸取二氧化碳。也就是说光照强度要超过光补偿点,植物才能积累有机物质,才能生长。

当光照达到某一强度,光合作用便保持一定的水平而不再增加了,这个强度就是光饱和点。达到光饱和点时,植物光合作用的速率Z高,也就意味着生长速度Z快。


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一般情况下,植物的生长会随着光强的增加变得更加旺盛,但如果光照过强则会有相反的效果,强光会对植物的生长产生一定的抑制作用。因此掌控植物不同生长阶段所需的光照强度,科学管理,才能发挥植物Z大的效益。

 


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博云农业精准奥门新萄京8522一体机,可以通过外部传感器,感知太阳辐射强度,计算累计辐射量,自动调整灌溉时长和周期。

 





光照时长







绝大多数植物均有自己的生物节律钟,可以感应外界光环境的变化,适宜的光照时间是植物有效进行光能吸取、传递和转换的基础,影响着植物的生长。

研究表明,番茄等物的产量和果实品质也与光照时间呈正比关系,光照时间的延长,进行光合作用的时间相对越长,光合产物的积累量越多,越有利于植物的生长。研究发现,番茄日照时长11-13h,生长处于Z佳状态。


油麦菜在光照8 hr、12 hr 及 16 hr 三种参数所种植出来的结果,可以看出,16 hr 的油麦菜大小明显要比其他的种植结果好。[1] 

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但如果光照超过作物的光饱和点,则会抑制它的生长,甚至产生病害。如蝴蝶兰的光周期超过20h则会抑制其开花,而长日照植物拟南芥在长日照环境下可以促进开花。



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图中所示 [2] ,莴苣的Z佳光照时长为21h,不足或者超过都会影响作物的生长。



通过人为改变光周期长短来实现控制收获时间,改善作物品质和产量,也是个不错的方法!

 






光源选择







一般来讲,当温室内平均每天光照总量不足100 w/㎡或日照时数不足4.5h/d时,就需要对温室植物进行补光,这会促进光合作用带来更多收益。那么补光常用设备有哪些呢,这里举例几种常见光源进行对比分析!


1、热辐射光源

白炽灯所产生的红外线几乎全部被转化为热能,其优点是结构简单,造价低廉,使用方便,亮度好。缺点发热大,发光效率较低,使用寿命短。

卤钨灯其消耗电能较白炽灯少,产生的光强度远远高于白炽灯,缺点耐震性差。

 


2、气体放电光源

荧光灯的光谱中不含红外线,其能被植物吸取的光能占辐射总量的 75% ~ 80% ,是较为适宜的植物生长补光灯。在设施农业和设施园艺补光中使用较为普遍,适用于智能温室。

国外研究和实际应用表明,“高压钠灯作为植物生长光源更适用于植物生长周期的开花和结果阶段”,其特点为光线集中、光利用率高,性价比高。不足之处在于,高压钠灯功耗高,发热量大,不宜近距离照射作物,亦不宜频繁启动,目前在园艺设施补光中使用较多。


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上图为荷兰一番茄种植温室照片,其采用的是1000w双端农用高压钠灯,PPFD达到210μmol/s/m?,每平方米年产量是70kg。



3、LED 光源

LED 灯是一种节能光源,拥有光谱可调、能效比高和低散热的特点,适用于完全控制的密集种植和栽培、高低分层植物的按时补光或一种植物的不同位置近距离的补光需求。价格相对偏高,如果需要对光谱精准把控,在预算比较充足的情况下,可以选择 LED 灯,以显著提高产量。

研究表明:红蓝光配比是 4.9:1 的 LED 作为冬春季节寡日照地区大棚番茄、草莓的补光光源Z好。


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4、激光植物生长灯

用激光合成光谱技术代替阳光让植物进行光合作用,延长作物植物光合作用所需光照。一台激光植物生长灯有效照射面积600多平方米,光波精度在±5纳米,功耗只有8瓦,非常节能,安装简单。但光强度弱,且补光时间长,不适合光周期短的植物。

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综上所述,在具体的实际应用中,应该根据栽培需求、应用场景等,合理选择,科学补光,实现现代农业的高产 、高效 、优质和生态型发展。

 





图片引用文献:
[1] 照时间对无土栽培油麦菜生长的影响_朱栋铭

[2] 不同光照时间对叶用莴苣产量及品质的影响_王智勇







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