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光合作用与植物生长补光灯


光合作用与植物生长补光灯 光合作用与植物生长补光灯
一、光合作用
自然界生命的维持,完全依赖能量的供应,太阳就是能量的来源。植物在 光合作用中吸收来自太阳的能量,通过光合作用产生植物生长所需要的养料,通 过呼吸作用与外界交换二氧化碳和氧气。 光合作用和呼吸作用 呼吸作用是植物生长的两种 光合作用 呼吸作用 主要过程。 光合作用是绿色植物通过吸收太阳光能,引发光

作用和酶催化两种化学反 光合作用 应,吸收空气中的二氧化碳和水,制造出碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物, 同时释放出氧气。 光合作用是在叶绿体中完成的。植物细胞质中的叶绿体含有叶绿素和酶, 叶绿素是光合过程中吸收和传递光能的主要物质。高等植物的叶绿素有 a、b 两 种。叶绿素 a 为蓝绿色,叶绿素 b 为橄榄绿色。在太阳光所含的红、橙、黄、绿、 叶绿素吸收红光和蓝光的能力最强。 青、蓝、紫等成分中,叶绿素吸收红光和蓝光的能力最强 叶绿素吸收红光和蓝光的能力最强 自然界的绿色植物数以百万计,各种绿色植物体内的光合作用过程都是一样 的。据估算,地球上每分钟大约有 300 万吨 C02 和 110 万吨的水被光合作用转 换成 210 万吨氧和 200 万吨的有机物质。

二、太阳光谱及各色光的作用
可见光:太阳光中有可见光、紫外线和红外线等三部分,这就是太阳光 1) 可见光 谱。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光为可见光,波长范围从 700-400 纳米,占太阳总辐射量的 71%。达到植物表面的可见光部分,5%被反射 掉,2.5%透过叶片,42.5%被吸收(其中约 40%用于蒸腾耗热,2.5%左右 被叶面通过辐射而损失掉,仅约 0.5~1.0%能量用于光合作用) 。 在可见光中,被绿色植物吸收最多的是红橙光(波长 600-700 纳米) 被绿色植物吸收最多的是红橙光( 600纳米) 被绿色植物吸收最多的是红橙光 和兰紫光( 400纳米) ,对绿色光(500-600 纳米)只有微量 和兰紫光(波长 400-500 纳米) 吸收。红光下所生成的物质使植物长高。而蓝光下所生成的物质,促进 蛋白质与非碳水化合物的积累,使植物增重。 2)紫外线:波长小于 400 纳米的光为紫外光,占太阳辐射量的 7%。其中 紫外线 波长 300-400 纳米的为近紫外线,波长 200-300 纳米的为远紫外线,

波长小于 200 纳米的为真空紫外线。小于 300 纳米的高强度紫外线对 植物有害,小于 280 纳米的紫外线可杀死植物。 太阳辐射的紫外线在通过大气层,尤其是臭氧层后,大部分被吸收 掉。达到地面的紫外线很少。紫外线表现出来的作用常是有利的。它对 植物的形状、颜色与品质优劣起着重要作用。高山、高原紫外线含量较 多,使植物茎叶短小,色泽较深,它对果实成熟起良好作用,还能增加 果实的含糖量。它能抑制徒长作用,可促进磷、铝的吸收,有利各种色 素的形成。 红外线: 约占太阳辐射总量的 22%, 3) 红外线 波长 700~3000 纳米的光为红外光, 其中 15%被反射掉,12.5%透过叶片,22.5%被叶片吸收。红外光能提高 地温和气温,提供植物所需要的热量。 红光和蓝紫光对绿色植物光合作用最有效。绿色植物叶绿体中的叶 总之,红光和蓝紫光对绿色植物光合作用最有效 红光和蓝紫光对绿色植物光合作用最有效 绿素主要吸收太阳光中的红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,也就是说 红光和蓝紫光对光合作用的光反应最有效。

三、添加红、蓝光的方法 添加红
1、有色膜和转光膜

有色膜是加有机染料的塑料薄膜, 转光膜是加有机稀土化合物的塑料薄膜。 有色膜可以使七色阳光选择性地透过,转光膜可以将绿光转换成红光和蓝光。 人们可选用不同颜色的塑料薄膜人为地调节可见光的成分。用浅蓝色乙烯 塑料覆盖育苗,比覆盖无色薄膜的长得健壮。花卉植物在蓝光量为自然光量两倍 的人造光里,生长会比自然条件下的提高 50~70%;栽种在红光环境里,其生 长速度比对照提高 40%以上。 LED) 2、发光二极管 (LED) 发光二极管是半导体的一种,发光二极管光源的照明度很强,耗电量很少。 不同的二极管光源照射,对花卉培苗叶的生长、叶绿素含量和根的重量都有明显 的影响。橙红光和蓝紫光是有利的。 3、植物灯 植物灯主光谱集中于蓝光区和红光区。科学家发现这种灯具的光谱能源分 布,十分接近植物光合作用的效率曲线(对绿色植物效率更是显著) ,是植物生

长的最佳光源。促使植物光合作用的灯具使用波长为 430 纳米、555 纳米、630 纳米的三波段灯管。这种灯具能促进花卉的新陈代谢,加速花卉的光合作用。

四、对植物生长影响的补光因素 植物生长影响的补光因素 影响
现代化农业工厂,通过在大棚温室中使用植物生长灯光的方法,控制和调节 植物的产业过程。这种做法的好处是可以摆脱自然气候变化对农作物生长的影 响,使整个农产品生产过程始终都处在可控制的状态中。 影响植物生长的光照因素主要有光照强度、光照波长和光照时间。 光照强度、光照波长和光照时间 光照强度 光照强度:根据植物学理论,只有一定强度的光照刺激,才能引起植物有效 光照强度 的光合作用。依照不同植物的生长特点,适合植物光合作用的光照强度一般在 2000-5000 勒克司。 光照波长:根据植物学理论,不同波长的光照对植物生长有不同的影响。在 光照波长 自然光照的基础上,添加蓝色波段和红色波段的补充照明,对调节植物的生长有 显著的效果。 光照时间:植物的光合作用有自身的规律,一般来讲,在白天,植物吸收太 光照时间 阳光能产生光合作用。在夜晚,植物在呼吸作用下交换二氧化碳和氧气。 在已经建成的现代农业工厂中,大都架设促进植物生长的灯光装置,通过近 距离照射方式,向植物提供补充光照。 这种灯光装置可以根据植物生长的需要,通过预先植入的程序控制光照的强 度和时间,由此促进植物的生长。 我国是农业大国,在这方面的突破,将不仅增加作物产量,改善品质,还能 高效地利用土地资源。 因此, 大力进行植物生长发育对光波段选择性吸收的研究, 根据不同光谱成分对植物生长发育的影响,开发应用植物专用照明设备,必将带 来巨大的经济效益和社会效益。


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