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植物補(bǔ)光燈光譜和植物光合作用的關(guān)系有哪些？

2021-06-06 09:00:02??????點(diǎn)擊：

一、太陽(yáng)光譜：

太陽(yáng)光譜是一個(gè)連續(xù)譜，其中藍(lán)色與綠色光譜相對(duì)于紅色光譜而言要強(qiáng)，其可見(jiàn)光光譜范圍在380~780 nm左右。自然界的植物生長(zhǎng)是與光譜的強(qiáng)度有關(guān)的，比如在赤道附近區(qū)域大多數(shù)植物的生長(zhǎng)速度是很快的，同時(shí)生長(zhǎng)的長(zhǎng)度也比較大。但太陽(yáng)的照射強(qiáng)度并不是越高就越好，對(duì)于動(dòng)植物的生長(zhǎng)是有一定選擇性的。影響植物生長(zhǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)素對(duì)于光的吸收光譜是有明顯的區(qū)別。因此，植物補(bǔ)光燈的應(yīng)用不是件簡(jiǎn)單的事，而是非常有針對(duì)性的。在這里有必要介紹兩個(gè)最主要的光合作用植物生長(zhǎng)要素的概念。

1、葉綠素

葉綠素(chlorophyll)是一種與光合作用(photosynthesis)有關(guān)的最重要的色素，存在于所有能營(yíng)造光合作用的生物體，包括綠色植物、原核的藍(lán)綠藻(藍(lán)菌)和真核的藻類。葉綠素從光中吸收能量，然后能量被用來(lái)將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔?。葉綠素a主要吸收紅光，葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光，主要是為了區(qū)別陰生植物與陽(yáng)生植物。陰生植物的葉綠素b和葉綠素a的比值小，所以陰生植物能強(qiáng)烈地利用藍(lán)光，適應(yīng)于遮陰處生長(zhǎng)。葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色。葉綠素a、葉綠素b的強(qiáng)吸收帶有兩個(gè)，1個(gè)在波長(zhǎng)為630~680 nm 的紅光區(qū)，另1個(gè)在波長(zhǎng)為400~460 nm的藍(lán)紫光區(qū)。

2、類胡蘿卜素
類胡蘿卜素(carotenoids) 是一類重要的天然色素的總稱，普遍存在于動(dòng)物、高等植物、真菌、藻類中的黃色、橙紅色或紅色的色素之中。迄今被發(fā)現(xiàn)的天然類胡蘿卜素已達(dá)600多種。類胡蘿卜素吸收光涵蓋范圍在OD303~505 nm，它提供食物的顏色并影響人體對(duì)食物的攝?。辉谠孱?、植物以及微生物中，因其顏色被葉綠素覆蓋而無(wú)法呈現(xiàn)。在植物細(xì)胞中，產(chǎn)生的類胡蘿卜素除了吸收并轉(zhuǎn)移能量幫助光合作用的進(jìn)行，同時(shí)還具有保護(hù)細(xì)胞免于被激態(tài)的單電子鍵氧分子破壞的功能。

對(duì)于植物生長(zhǎng)所需要的光譜應(yīng)該是一個(gè)有一定分布寬度的連續(xù)譜，使用光譜很窄(如圖3(a))的紅、藍(lán)兩個(gè)特定波長(zhǎng)芯片制成的光源很顯然是不合適的，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，植物會(huì)發(fā)生偏黃，葉莖很輕，葉莖很單薄等等現(xiàn)象。對(duì)于植物生長(zhǎng)所需要的光譜應(yīng)該是一個(gè)有一定分布寬度的連續(xù)譜，使用光譜很窄(如圖3(a))的紅、藍(lán)兩個(gè)特定波長(zhǎng)芯片制成的光源很顯然是不合適的，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，植物會(huì)發(fā)生偏黃，葉莖很輕，葉莖很單薄等等現(xiàn)象。

二、植物補(bǔ)光燈中不一樣波長(zhǎng)的光對(duì)植物生長(zhǎng)有不一樣的影響。

可見(jiàn)光中的藍(lán)紫光與青光對(duì)植物生長(zhǎng)及幼芽的形成有很大作用，這類光能一直植物的伸長(zhǎng)而使其形成矮而粗的形態(tài)；同時(shí)藍(lán)紫光也是支配細(xì)胞分化最重要的光線；藍(lán)紫光還能影響植物的向光性。紫外線是使植物體內(nèi)某些生長(zhǎng)激素的形成受到抑制，從而也就抑制了莖的伸長(zhǎng)；紫外線也能引起向光性的敏感，并和可見(jiàn)光中的藍(lán)、紫和青光一樣，促進(jìn)花青素的形成?？梢?jiàn)光中的紅光和不可見(jiàn)光中的紅外線，都能促進(jìn)種子或者孢子的萌發(fā)和莖的伸長(zhǎng)。植物補(bǔ)光燈中紅光還可以促進(jìn)二氧化碳的分解和葉綠素的形成。

光譜對(duì)植物的光合作用的影響對(duì)植物影響較甚的光線，主要是三大類。紫外線、可見(jiàn)光和紅外線。下面我們就來(lái)具體分析下這三大類光線。

第1波段的輻射光:是含有大量能量的紫外線，但部份的紫外線都被臭氧層所吸收。所以我們較關(guān)心的是與農(nóng)膜有密切相關(guān)的部份：紫外線-b（波長(zhǎng)280—320nm）及紫外線-a（波長(zhǎng)320—380nm），這二種波段的紫外線有其不同的作用如：對(duì)植物的花產(chǎn)生著色的作用。

第2波段的輻射光:是可見(jiàn)光（波長(zhǎng)400—700nm），相當(dāng)于藍(lán)光、綠光、黃光及紅光，又稱為PAR，即光合作用活躍區(qū)。是植物用來(lái)進(jìn)行光合作用的最重要可見(jiàn)光部份。藍(lán)光與紅光是在PAR光譜帶中最重要的部份，因?yàn)橹参镏械暮它S素能有效的吸收此一部份的光線，而綠光則不容易被吸收。

第3波段的輻射光:是紅外線，又可分為近紅外線和遠(yuǎn)紅外線。近紅外線（波長(zhǎng)780—3,000nm）的光基本上對(duì)植物是沒(méi)有用的，它只會(huì)產(chǎn)生熱能。遠(yuǎn)紅外線波長(zhǎng)3000—50,000nm，這一部份的輻射線并不是直接從太陽(yáng)光而來(lái)的。它是一種帶有熱能分子所產(chǎn)生的輻射線，一到晚上就很容易散失掉。

植物對(duì)于紅光光譜最為敏感，對(duì)綠光較不敏感，并且對(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。我們知道了光譜波長(zhǎng)對(duì)光合作用的效果分布時(shí)，通過(guò)光譜輻射計(jì)，可以得到準(zhǔn)確的光合有效輻射（PAR）的準(zhǔn)確指標(biāo)。目前，植物補(bǔ)光燈光源已經(jīng)可以根據(jù)光合作用的有效光譜，配置成效率好的植物光源，植物補(bǔ)光燈是依照植物生長(zhǎng)規(guī)律一定需要太陽(yáng)光，而植物補(bǔ)光燈就是利用太陽(yáng)光的原理，燈光代替太陽(yáng)光給植物提供更好的生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境的一種燈具。