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如何为作物生长开出最优光配方?

植物照明光配方示意图
植物专家表示,为作物选择人工照明时需要考虑三个方面:光质量、光数量、光照时间。将这三个要素进行最佳组合,即为作物开出光配方。

综合理解植物照明的这三个特征以后,即可将作物的光照环境进行优化,从而种植出健康、一致性好的作物,通过全年不间断轮耕来提高产量,缩短生长周期。

光质量(Light Quaility)

光质量是指抵达作物叶片上的光波长。作物生长所需的光主要来自于光波长中的光合成有效辐射(PAR)波段,包括400至700纳米之间的波长。这些波长促进光合作用,而光合作用的化学过程则促进作物生长。LED技术由于其自身特点,可以方便地设计出最适合光合作用所需的波长。

虽然光合作用的波长主要集中在PAR(400-700nm)范围,但越来越多的证据表明这个范围以外的波长对光合作用亦有益处。随着LED研究的深入,我们有望在将来看到PAR范围边界的变迁。

光数量(Light Quantity)

光数量是达到植物叶片上的总光量。室内农业衡量光数量的指标是PPFD,全称是光合光量子通量密度(Photosynthetic Photon Flux Density),单位是umol/s/m2,即每秒钟在作物的每平米面积上抵达的光量子微摩尔数。

每种作物的生长都有一个最佳的PPFD值。对光照这项要求需要反映作物的自然生境。例如,在森林地被物上生长的作物(如兰花)所需的PPFD值要低于在开阔地带生长的西红柿。

理想的光环境是要达到作物的目标PPFD而不超过这个值,并且在植冠上均匀分布(均匀度)。这样能保证作物生长的均匀度和一致性。在植物照明的光设计中,实现这个要求并非易事,有时需要多种灯具的组合使用,如植物株间补光灯。

过度光照会对作物造成伤害,而且浪费能源。例如,生菜的过度补光会产生叶尖烧,造成卖相不佳。

光照时间(Light Duration)

光照时间是作物接收光照的小时数,也称为光周期。光周期可控制很多作物的开花、休眠及其他生物反应。

最近研究表明,作物对光照开关周期中的光品质也有一定反映。例如,在熄灯之前通过模拟日然日落效果(增加远红光与红光的能量比),可更快促进作物进入睡眠,从而有利于作物生长。

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