溫室大棚光照與作物的生長有密切的關系。最大限度的捕捉光能,充分發(fā)揮植物光合作用的潛力,將直接關系到農業(yè)生產的效益。室補光燈,也叫植物補光燈,是依照植物生長的自然規(guī)律,根據(jù)植物利用太陽光進行光合作用的原理,使用燈光代替太陽光來提供給溫室植物生長發(fā)育所需光源的一種燈具。
近年來由于市場需求的推動,普遍采用溫室大棚生產反季節(jié)花卉、瓜果、蔬菜等,由于冬春兩季日照時間短,作物生長緩慢,產量低,因此急需進行補光。中國北方大部分地處亞洲東部,屬溫帶季風型氣候。在冬春季節(jié)受西伯利亞冷空氣南下的影響,有時由于冷暖氣流的交匯融合而形成雨雪。出現(xiàn)少則1—3 天的低溫寡照,多則7 至8 天連陰寡照天氣。據(jù)近50年來北京地區(qū)資料統(tǒng)計,這種長期連陰寡照的天氣出現(xiàn)幾率為20%左右,近10年來為40%,近3年出現(xiàn)2次,為60% 以上。作為參照,晴天正午的陽光照度在100000lux以上,晴天早晨和傍晚的陽光照度是20000-40000lux,陰天和多云天氣的照度是5000-30000lux,室內靠近窗口但無陽光直射處的照度是2000-8000lux。一般綠色植物生長所需的照度在20000-50000lux之間。相比之下,植物生長燈所能提供的照度很低,不能滿足植物正常生長所需的光照。這就是說北京冬春連陰寡照災害呈日趨嚴重之勢,已成為冬春季保護地生產的重大災害性天氣。直接威脅以日光溫室為代表的保護地生產,其表現(xiàn)為:
(1) 光照強度低于其補償點時有機物質的消耗多于積累,植株干質量下降,甚至死亡。即使在弱光的條件下植株的生長也表現(xiàn)衰弱、出現(xiàn)徒長。
(2) 影響開花結果。茄果類、瓜類蔬菜對光照時間與強度都有一定的要求,如西瓜光照時間少于11小時則幼果全部脫落。對光照強度要求中等的蔬菜如豌豆、菜豆、芹菜、蘿卜、蔥等。對光照強度要求較弱的蔬菜如萵苣、菠菜、茼蒿、姜等這類蔬菜要求光強較低。在北京地區(qū)日光溫室內生產茄果類蔬菜,即使在晴天情況下,由于有塑料棚幕的削減作用其光照強度也不能達到光飽和點,但可達到光補償點以上(這也是日光溫室生產的茄果類蔬菜味道偏淡的原因)。若在多云和陰天情況下,光照則更顯不足,光照強度不夠,光照時間又短,達不到補償點。因而出現(xiàn)光合效率急劇下降,干物質積累迅速減少,病害快速增加的情況,損失已成定局。
LED形式的植物生長燈,一般是用特定比例的紅色LED和藍色LED組合,制成燈杯、射燈的形式。雖然目前的LED技術已經可以做到較高的發(fā)光效率(≥100lm/w),但植物生長燈所用的紅色LED和藍色LED的發(fā)光效率只能達到20lm/w左右,比一般熒光燈(50-90lm/w)低很多,并且單位功率的價格比熒光燈貴得多。據(jù)計算,要想用LED植物生長燈在40cm見方的面積內達到能滿足植物正常生長的照度,大約需要1000w左右的LED,造價在萬元以上。這樣還不如使用熒光燈或微波硫燈。
實驗還表明,在幾十厘米的距離內,熒光燈光源會給植株和栽培介質造成顯著的溫升,并導致干燥。造成溫升的主要原因是輻射,因此不易阻斷。同時,單只熒光燈在穩(wěn)定工作時的溫度已高達60-90℃,如果為了提高照度而密集安裝大量的熒光燈,則必須專門為燈具自身采取有效的散熱措施。LED雖然具有發(fā)熱小的優(yōu)點,但大功率的LED和LED燈組也需要專門考慮散熱問題。
結論:如果是用于取代陽光,為植物生長提供光照,現(xiàn)有的植物生長燈還沒有達到實用的程度。
另外,特別說明一下,蔬菜大棚或花卉大棚中使用較低功率的燈光進行補光,是為了通過延長光照時間來影響植物的生理節(jié)律、控制生長狀態(tài)、促進花芽分化、調整開花時間。其所需的光照強度比維持生長、維持光合作用所需的光照強度要低得多,因此用較低功率的燈光就可以達到效果。常用的做法就是在幾平方米、幾十平方米的面積內使用幾十瓦、幾百瓦的光源。銷售植物生長燈的宣傳文字中所寫的“照射面積”也是按這種用途計算的。