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最主要的光合作用植物生长要素
来源:管理员时间:2017-11-15 10:11:12打印本文
  在这里有必要介绍两个最主要的光合作用植物生长要素的概念。
 
  叶绿素
 
  叶绿素(chlorophyll)是一类与光合作用(photosynthesis)有关的最重要的色素,存在于所有能营造光合作用的生物体,包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量,然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。
 
  叶绿素a主要吸收红光,叶绿素b主要吸收蓝紫光,主要是为了区别阴生植物与阳生植物。阴生植物的叶绿素b和叶绿素a的比值小,所以阴生植物能强烈地利用蓝光,适应于遮阴处生长。 叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色。叶绿素a、叶绿素b的强吸收带有两个,1个在波长为630~680 nm 的红光区,另1个在波长为400~460 nm的蓝紫光区。
 
  类胡萝卜素
 
  类胡萝卜素(carotenoids) 是一类重要的天然色素的总称,普遍存在于动物、 高等植物、真菌、藻类中的黄色、橙红色或红色的色素之中。迄今被发现的天然类胡萝卜素已达600多种。
 
  类胡萝卜素吸收光涵盖范围在OD303~505 nm,它提供食物的颜色并影响人体对食物的摄取;在藻类、植物以及微生物中,因其颜色被叶绿素覆盖而无法呈现。在植物细胞中,产生的类胡萝卜素除了吸收并转移能量帮助光合作用的进行,同时还具有保护细胞免于被激态的单电子键氧分子破坏的功能。
 
  一些概念误区
 
  无论从节能效果还是光的可选择性以及光的配合方面,半导体照明已显示出巨大的优势。然而从这两年的快速发展中也看到很多光的设计以及应用 上存在的一些误区,主要有以下几个方面的体现。
 
  ①只要把一定波长的红、蓝芯片按照一定的比例进行组合就可以运用到植物的培养中去,比如红蓝比为4:1,6:1,9:1等等。
 
  ②只要是白光的灯就可以代替太阳的光照,比如日本广泛使用的三基色白光灯管等等,这些光谱的使用对于植物的生长是有一定的作用,但是效果不如LED做出的光源好。
 
  ③只要是把光照的一个重要参数 PPFD(光量子通量密度)达到某一个指标就可以了,比如 PPFD大于200 μmol·m-2·s-1,但是在使用这个指标的时候一定要注意是阴生植物还是阳生植物,要去查询或者找到这些植物的光补偿饱点,又叫光补偿点。在实际的应用中经常会出现苗被烧伤或者枯萎的情况,因此在此参数的设计上一定要根据植物种类、生长的环境和条件来进行有针对性地设计。
 
  关于第1个方面,在引言部分中已经介绍,对于植物生长所需要的光谱应该是一个有一定分布宽度的连续谱,使用光谱很窄的红、蓝两个特定波长芯片制成的光源很显然是不合适的,在实验中发现,植物会发生偏黄,叶茎很轻,叶茎很单薄等等现象。
 
  对于前些年被普遍使用的以三基色为主的荧光灯管,虽然合成了白色,但其红、绿、蓝 光谱都是分立的,而且光谱的宽度很窄,下面连续部分的光谱强度相对比较弱,同时功率相对于LED等而言还是偏大的,1.5~3倍的能耗。 因此,在使用效果上是不如LED灯的。
 
  PPFD即光量子通量密度,它是指在光合作用中光的有效辐射光通量密度,表示单位时间、单位面积上在400~700 nm波长范围内入射到植物叶茎上的光量子总数。其单位是μE·m-2·s-1(μmol·m-2·s-1)。而光合有效辐射(PAR)是指波长在400~700 nm范围内 的太阳总辐射。它既可用光量子来表示,也可用辐射能量来表示。
 
  以往使用的照度计所反应的光强是亮度,但由于植物生长的光谱因其光源离植物的高度、光的覆盖面以及光线能否通过叶片等而发生变化等,因此在研究光合作用时作为光强的指标是不够确切的,现大多采用PAR。
 
  一般阳性植物PPFD> 50 μmol·m-2·s-1即可启动光合作用机制;而阴生植物 PPFD仅需20 μmol·m-2·s-1。所以选购LED植物灯时,可根据这一参考值和自己栽种的植物类型来选购LED 植物灯的数量。比如,单颗LED植物灯泡PPFD若为 20 μmol·m-2·s-1,则若种植阳性植物需要3颗以上的 LED植物灯泡。