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植物生長(zhǎng)究竟需要哪些波段的光譜?

植物對(duì)光譜的敏感性與人眼不同。人眼最敏感的光譜為555nm,介于黃-綠光。對(duì)藍(lán)光區(qū)與紅光區(qū)敏感性較差。植物則不然,對(duì)于紅光光譜最為敏感,對(duì)綠光較不敏感,但是敏感性的差異不似人眼如此懸殊。植物對(duì)光譜最大的敏感地區(qū)為400-700nm。此區(qū)段光譜通常稱為光合作用有效能量區(qū)域。陽(yáng)光的能量約有45%位于此段光譜。因此如果以人工光源以補(bǔ)充光量,光源的光譜分布也應(yīng)該接近于此范圍。

光源射出的光子能量因波長(zhǎng)而不同。例如波長(zhǎng)400nm(藍(lán)光)的能量為700nm(紅光)能量的1.75倍。但是對(duì)于光合作用而言,兩者波長(zhǎng)的作用結(jié)果則是相同。藍(lán)色光譜中多余不能作為光合作用的能量則轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊Q言之,植物光合作用速率是由400-700nm中植物所能吸收的光子數(shù)目決定,而與各光譜所送出的光子數(shù)目并不相關(guān)。但是一般人的通識(shí)都認(rèn)為光顏色影響了光合作用速率。植物對(duì)所有光譜而言,其敏感性有所不同。此原因來(lái)自葉片內(nèi)色素(pigments)的特殊吸收性。其中以葉綠素最為人所知曉。但是葉綠素并非對(duì)光合作用唯一有用的色素。其它色素也參與光合作用,因此光合作用效率無(wú)法僅有考慮葉綠素的吸收光譜。

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? ? ? ? ? ? ? ? 偉照業(yè)植物燈種植效果示意圖

光合作用路徑的相異也與顏色不相關(guān)。光能量由葉片中的葉綠素與胡蘿卜素所吸收。能量由兩種光合系統(tǒng)以固定水分與二氧化碳轉(zhuǎn)變成為葡萄糖與氧氣。此過(guò)程利用所有可見光的光譜,因此各種顏色的光源對(duì)于光合作用的影響幾乎沒(méi)有不同。

有些研究人員認(rèn)為在橘紅光部分有最大的光合作用能力。但是此并不表示植物應(yīng)該栽培于此種單色光源。對(duì)植物的形態(tài)發(fā)展與葉片顏色而言,植物應(yīng)該接收各種平衡的光源。

藍(lán)色光源(400-500nm)對(duì)植物的分化與氣孔的調(diào)節(jié)十分重要。如果藍(lán)光不足,遠(yuǎn)紅光的比例太多,莖部將過(guò)度成長(zhǎng),而容易造成葉片黃化。紅光光譜(655~665nm)能量與遠(yuǎn)紅光光譜(725~735nm)能量的比例在1.0與1.2之間,植物的發(fā)育將是正生長(zhǎng)。但是每種植物對(duì)于這些光譜比例的敏感性也不同。

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在溫室內(nèi)部常常以高壓鈉燈作為人工光源。以Philips Master SON-TPIA燈源為例,在橘紅色光譜區(qū)有最高能量。然而在遠(yuǎn)紅外光的能量并不高,因此紅光/遠(yuǎn)紅光能量比例大于2.0。但是由于溫室仍有自然陽(yáng)光,因此并未造成植物變短。(如果在生長(zhǎng)箱使用此光源,就可能產(chǎn)生影響。)

在自然陽(yáng)光下,藍(lán)光能量占有20%。對(duì)人工光源而言,并不需要如此高的比例。對(duì)正常發(fā)育的植物而言,多數(shù)植物只需要400-700nm范圍內(nèi)6%的藍(lán)光能源。在自然陽(yáng)光下,已有此足夠藍(lán)光能量。因此人工光源不需要額外補(bǔ)充更多的藍(lán)光光譜。但是在自然光源不足時(shí)(如冬天),人工光源需要增加藍(lán)光能量,否則藍(lán)色光源將成為植物生長(zhǎng)的限制影響因子。但是如果不用光源改善方法,仍是有其它方法可補(bǔ)救此光源不足問(wèn)題。例如以溫度調(diào)節(jié)或是施用生長(zhǎng)荷爾蒙。

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