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科普 | 植物生長五大元素之光照篇

科普 | 植物生長五大元素之光照篇

發布日期:2022-04-21 作者:博云農業 點擊:

科普 | 植物生長五大元素之光照篇

植物的生長發育被許多因素影響著,在這些因素中,光有著特殊重要的地位,它對植物的生長發育、形態建成、光合作用、物質代謝等均有調控作用。


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如何為植物生產提供相對可控制甚至Z適宜的光照環境,實現植物的優產高產,可以重點從以下幾個因素進行評估:光照強度、光照時長、光源選擇。 






光照強度








光是植物葉綠素形成的主要條件,光照不足會導致植物葉片發黃,植株弱小,但是光強如果過強,也會對植株葉片產生一定的傷害,因此我們需要了解從太陽或補光燈為農作物提供了多少光,以確保植物接收到足夠光量以達到每日的光照積分(DLI)。

 

每日光照積分(DLI)衡量植物一天所受到的光輻射量PAR,單位是mol/m2/d,也可以說是植物每天接受的光照強度量,大多數作物都有Z佳的DLI范圍,如番茄育苗Z優DLI約為13.1 mol/m2/d,為喜光植物。

 

光照強度影響作物生長

當光照強度為0時,植物只進行呼吸作用。隨著光照強度增大,光合作用和呼吸作用強度相同時,這時的光照強度就是光補償點。

當光照繼續增強,光合作用強度大于呼吸作用強度,植物需要從外界吸收二氧化碳。也就是說光照強度要超過光補償點,植物才能積累有機物質,才能生長。

當光照達到某一強度,光合作用便保持一定的水平而不再增加了,這個強度就是光飽和點。達到光飽和點時,植物光合作用的速率Z高,也就意味著生長速度Z快。


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一般情況下,植物的生長會隨著光強的增加變得更加旺盛,但如果光照過強則會有相反的效果,強光會對植物的生長產生一定的抑制作用。因此掌控植物不同生長階段所需的光照強度,科學管理,才能發揮植物Z大的效益。

 


博云農業水肥一體機.jpg


博云農業精準水肥一體機,可以通過外部傳感器,感知太陽輻射強度,計算累計輻射量,自動調整灌溉時長和周期。

 





光照時長







絕大多數植物均有自己的生物節律鐘,可以感應外界光環境的變化,適宜的光照時間是植物有效進行光能吸收、傳遞和轉換的基礎,影響著植物的生長。

研究表明,番茄等物的產量和果實品質也與光照時間呈正比關系,光照時間的延長,進行光合作用的時間相對越長,光合產物的積累量越多,越有利于植物的生長。研究發現,番茄日照時長11-13h,生長處于Z佳狀態。


油麥菜在光照8 hr、12 hr 及 16 hr 三種參數所種植出來的結果,可以看出,16 hr 的油麥菜大小明顯要比其他的種植結果好。[1] 

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但如果光照超過作物的光飽和點,則會抑制它的生長,甚至產生病害。如蝴蝶蘭的光周期超過20h則會抑制其開花,而長日照植物擬南芥在長日照環境下可以促進開花。



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圖中所示 [2] ,萵苣的Z佳光照時長為21h,不足或者超過都會影響作物的生長。



通過人為改變光周期長短來實現控制收獲時間,改善作物品質和產量,也是個不錯的方法!

 






光源選擇







一般來講,當溫室內平均每天光照總量不足100 w/㎡或日照時數不足4.5h/d時,就需要對溫室植物進行補光,這會促進光合作用帶來更多收益。那么補光常用設備有哪些呢,這里舉例幾種常見光源進行對比分析!


1、熱輻射光源

白熾燈所產生的紅外線幾乎全部被轉化為熱能,其優點是結構簡單,造價低廉,使用方便,亮度好。缺點發熱大,發光效率較低,使用壽命短。

鹵鎢燈其消耗電能較白熾燈少,產生的光強度遠遠高于白熾燈,缺點耐震性差。

 


2、氣體放電光源

熒光燈的光譜中不含紅外線,其能被植物吸收的光能占輻射總量的 75% ~ 80% ,是較為適宜的植物生長補光燈。在設施農業和設施園藝補光中使用較為普遍,適用于智能溫室。

國外研究和實際應用表明,“高壓鈉燈作為植物生長光源更適用于植物生長周期的開花和結果階段”,其特點為光線集中、光利用率高,性價比高。不足之處在于,高壓鈉燈功耗高,發熱量大,不宜近距離照射作物,亦不宜頻繁啟動,目前在園藝設施補光中使用較多。


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上圖為荷蘭一番茄種植溫室照片,其采用的是1000w雙端農用高壓鈉燈,PPFD達到210μmol/s/m2,每平方米年產量是70kg。



3、LED 光源

LED 燈是一種節能光源,擁有光譜可調、能效比高和低散熱的特點,適用于完全控制的密集種植和栽培、高低分層植物的按時補光或一種植物的不同位置近距離的補光需求。價格相對偏高,如果需要對光譜精準把控,在預算比較充足的情況下,可以選擇 LED 燈,以顯著提高產量。

研究表明:紅藍光配比是 4.9:1 的 LED 作為冬春季節寡日照地區大棚番茄、草莓的補光光源Z好。


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4、激光植物生長燈

用激光合成光譜技術代替陽光讓植物進行光合作用,延長作物植物光合作用所需光照。一臺激光植物生長燈有效照射面積600多平方米,光波精度在±5納米,功耗只有8瓦,非常節能,安裝簡單。但光強度弱,且補光時間長,不適合光周期短的植物。

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綜上所述,在具體的實際應用中,應該根據栽培需求、應用場景等,合理選擇,科學補光,實現現代農業的高產 、高效 、優質和生態型發展。

 





圖片引用文獻:
[1] 照時間對無土栽培油麥菜生長的影響_朱棟銘

[2] 不同光照時間對葉用萵苣產量及品質的影響_王智勇







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特別聲明:文中涉及的學術觀點來源于相關論文,部分圖片來源于網絡,如有涉及您的權益,請聯系我們,我們會盡快處理,感謝您的關注!




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