LED各波长对植物的生长效果

1、植物灯的色温与流明

   植物灯的色温与流明是从人的眼睛所看到的,而植物对光的光合作用是不看色温与流明的。

2、光谱范围 植物生理的影响

     280 ~ 315nm——> 对形态与生理过程的影响极小

     315 ~ 400nm  ——>叶绿素吸收少,影响光周期效应,阻止茎伸长

     400 ~ 520nm(蓝)—>叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大,对光合作用影响最大

     520 ~ 610nm(绿)—>色素的吸收率不高

     610 ~ 720nm(红)—>叶绿素吸收率低,对光合作用与光周期效应有显著影响

     720 ~ 1000nm ——>吸收率低,刺激细胞延长,影响开花与种子发芽

     1000nm ——>  转换成为热量

     从上面的数据来看,不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的,植物光合作用需要的光线,波长在400 ~ 720nm左右。400 ~ 520nm(蓝色)的光线以及610 ~ 720nm(红色)对于光合作用贡献最大。520 ~ 610nm(绿色)的光线,被植物色素吸收的比率很低。

   光源射出的光子能量因波长而不同。例如波长400nm(蓝光)的能量为700nm(红光)能量的1.75倍。但是对于光合作用而言,两者波长的作用结果则是相同。蓝色光谱中多余不能作为光合作用的能量则转变为热量。换言之,植物光合作用速率是由400~700nm中植物所能吸收的光子数目决定,而与各光谱所送出的光子数目并不相关。但是一般人的通识都认为光颜色影响了光合作用速率。植物对所有光谱而言,其敏感性有所不同。此原因来自叶片内色素(pigments)的特殊吸收性。其中以叶绿素最为人所知晓。但是叶绿素并非对光合作用唯一有用的色素。其它色素也参与光合作用,因此光合作用效率无法仅有考虑叶绿素的吸收光谱。
   高等植物的两个光系统有各自的反应中心。PSⅠ和PSⅡ反应中心中的原初电子供体很相似,都是由两个叶绿素a分子组成的二聚体,分别用P700、P680来表示。这里P代表色素(pigment),700、680则代表P氧化时其吸收光谱中变化最大的波长位置是近700nm或680nm处(图4-9),也即用氧化态吸收光谱与还原态吸收光谱间的差值最大处的波长来作为反应中心色素的标志。
      蓝光和红光能促进气孔的开张,而绿光能够逆转这种作用.蓝光有利于叶绿体的发育,红、蓝、绿复合光有利于叶面积的扩展,而红光更有利于光合产物的积累;不同光质对不同植物、不同组织器官叶绿素积累的影响不同.蓝光和远红光可以促进psbA基因转录物质的积累.大多数高等植物和绿藻在橙、红光下光合速率最高,蓝紫光其次,绿光最低.紫外光可以导致光系统Ⅱ的电子传递活性下降.
      阳光包括红、橙、黄、绿、青、篮 紫七种可见光光谱。叶片对光的吸收主要通过叶绿素进行, 叶绿素的吸收高峰是在红光和蓝紫光两种波长。试验证明, 以能量相等的不同颜色光照射作物时,红光及蓝紫光效率高,这两种光谱配合起来对光合作用最有利,可提高光合强度,表明光合强度对光谱有选择性。此外,光质还影响光合产物中不同种类物质的相对含量。虽然光合作用的主要产物是碳水化合物(糖,淀粉等),但也有少量蛋白质和脂肪。从实验得知,在红光下形成碳水化合物多,合成蛋白质和脂肪极少,在蓝紫光下,则合成蛋白质和脂肪的相对量增加,这给人们提供了改变外界条件,控制光合产物种类的可能性。早春水稻育秧时许多地区常采用薄膜保温防寒,由于不同薄膜透过光的波长不同,使幼苗处于不同光质条件下,测定的资料表明,盖浅蓝色薄膜培育6天的稻苗,假茎宽比无色薄膜和稍带红红色薄膜增加2.5%和11.8%,干重增加6.7%和5.5,叶绿素含量增加19%和15%。这与蓝紫光促进幼苗进行光合作用合成蛋白质有关。因而采用浅蓝色薄膜覆盖育秧利于幼苗生长。

3、按照以上原理,植物灯都是做成红蓝组合、全蓝、全红三种形式,以提供红蓝两种波长的光线,覆盖光合作用所需的波长范围。在视觉效果上,红蓝组合的植物灯呈现粉红色。

   而白光LED灯,最普遍的是使用蓝色核心,激发黄色荧光粉,由此复合产生视觉上的白光效果。能量分布上,在445nm的蓝色区和550nm的黄绿色区存在两个峰值。而植物所需的610 ~ 720nm红光,则非常缺乏。这就解释了为什么在白光LED照射下,植物生长不利。

4、植物灯的红蓝灯色谱比例一般在51 ~ 101之间为宜,通常可选7~ 91的比例。

5、用植物灯给植物补光时,一般距离叶片的高度为0.3-0.5左右。

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