温室补光简易指南
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相关光量名词
- 光合作用有效辐射能量PAR（Photosynthetically Active Radiation）
- 光合作用光子通量PPF(Photosynthetic Photon Flux)
- 光合作用光量子密度PPFD（Photosynthetic Photon Flux Density）
植物的生长速率直接受光照影响，在400-700nm波长范围内的光线与光合租用有很密切的关系，在这段波长范围内的辐射能量被称为光合作用有效辐射能量PAR（Photosynthetically Active Radiation）。单位常用W/m2（瓦特每平方米）表示，也可用光子的数量表示：由光源所发出在波长400-700nm波长范围内的光子数量，称为光合作用光子通量PPF(Photosynthetic Photon Flux).单位是umol/s（微摩尔每秒）。
PPF值告诉我们由光源产生的光子数有多少。如图1所示，光源的PPF为240umol/s，是指在1秒时间内，将光源发出所有400-700nm波长范围内的光子加在一起，就得到了240umol光合作用光子数量。
图1（图片来源于网路）
在单位面积内所接受到的波长400-700nm范围内的光子，称为光合作用光量子密度PPFD（Photosynthetic Photon Flux Density）。单位是umol/(m2*s)，微摩尔每平方米每秒。PPFD与光源的照射面积相关，投射面积越大，PPFD值约小。如图2所示。这个原理在补光灯安装时非常重要，同样PPF的补光灯，安装距离植物越近，植物所接受的光子通量越多，对植物生长越有利。
图2. PPFD分布图，同一光源投射到不同面积上得到的PPFD（图片来源于网路）
光照强度与作物产量
当光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，随著光照强度增大，光合作用增大而呼吸作用强度基本不变，这时呼吸作用产生的二氧化碳除了提供给光合作用还有剩余，并释放出来；当光合作用和呼吸作用强度相同时，呼吸作用产生的二氧化碳全部供给光合作用，二氧化碳既不吸收也不释放，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，此时呼吸作用产生的二氧化碳不足以满足光合作用，植物需要从外界吸收二氧化碳。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。如长期处于光补偿点以下，呼吸作用不断消耗有机物质，植物就会逐渐枯黄以致死亡。
当光照达到某一强度，光合作用速率就不在随著光强的增高而增加，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最高，也就意味著生长速度最快。
图3. 植物光强与二氧化碳交换的关系（图片来自台大农艺系）
表1. 几种蔬菜光合作用的光补偿点、光饱和点和光合速率（图片来源于网路）
如表1所示，以黄瓜为例，黄瓜的光补偿点是51umol/(m2*s)，光饱和点1421umol/(m2*s)，那么补光时一定要保证光照到叶片上大于51umol/(m2*s)，尽可能接近1421umol/(m2*s)。日本昭和电工提出一般植物补光的光合作用光量子密度PPFD需要达到130-150umol/(m2*s)，下图4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/m2，每平方米年产量是70kg。
图4. （图片来源于网路）
光辐射相关单位换算
测量光照强度的设备显示结果时通常用lux（勒克斯）作为单位，而测量光合作用有效辐射PAR的设备常用W/m2（瓦特每平方米）作为单位，然而科学研究中指导农业生产的相关光照指标却用umol微摩尔为单位，例如光合作用光子通量PPF的单位为umol/s（微摩尔每秒）。这些不同的单位常常会让人困惑，下面就为大家介绍如何在这些单位间进行换算。
表2. 光辐射相关单位换算表（资料来源于Environmental Growth Chamers）
举个栗子：在某个日光温室中，从大蚯蚓科技的气象站——蚯蚓智慧之生产端农业物联网及智能硬体读取到的光照强度为20000lux。
根据表1，那么那一秒的光合有效辐射PAR=20000lux*0.019=380umol/m2/s=380umol/m2/s*0.219=83.22W/m2
换算非常简单，根据不同的光源类型，找到相应的换算系数，乘以现有的值，就得到目标单位值了。
云南常见园艺作物的每日光照积分DLI
每日光照积分Daily Light Integral衡量植物一天所受到的光辐射量，相关介绍可点击查看上一篇公众号——浅谈温室每日光照积分
下面表3展示了20种云南常见园艺作物的每日光照积分，如果想咨询其它品种的DLI，可联系大蚯蚓科技微信后台。
表3.(资料来源网路）
补充资料：下图4为中国区域年平均PAR空间分布（1961-2007年平均值），从图中可以看到，云南大部分地区的年平均PAR为26-29mol/m2/d，光照条件在全国处于前列，结合气候、交通、水源等条件，发展需要充足光照的鲜切花产业可以说是得天独厚了。
图5. 中国区域年平均PAR空间分布（1961-2007年平均值)——来源于百度百科
计算每日光照积分Daily Light Integral
下面就以使用花花草草智能监测仪为例，演示如何粗略计算每日光照积分。首先是将花草监测仪设置好后插入花盆中，注意不要让叶片遮挡顶部的光照感测器。然后每一小时读取一次光照强度数值，如图6所示，然后记录下来。
图6. 花花草草智能监测仪APP界面
表4. 数据来源于大蚯蚓科技气象站对云南某鲜切花企业某天温室内光强变化的监测
记录一个周期也就是24次后得到表4，将24小时的光强数值相加，求平均值得到约25946.66Lux。再根据表2. 光辐射相关单位换算表，求出光合作用光量子通量
PPF=25946.66Lux*0.019≈492.99umol/m2/s
最后计算每日光照积分
DLI=PPF*24h*3600s=42,594,336umol/m2/d≈42mol/m2/d
将计算出的DLI数值（42mol/m2/d）放到表3对照，得出该公司温室鲜切花生长光照条件非常充足。
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