第二章设施光环境及调控 第二章设施光环境及其调控 主讲：杨振超 :行只香开珠期：影壳师共大设 教学重点及。 第一节设施光环境特征 Keywords Radiation:electromagnetic wave 无的因素 Light:Radiation with wa 380.780nm ately)in a practical definition. 果二线代好及男R Importance of light for plant life Importance of light for plant life Thermal effects .Thermal effects--Light intensity(quantity) osynt .Photosynthesis--Light intensity omorphogenesis(flower development. duration of ight period Light quality etc) .Morphology (phototropism.heliotropism.etc. .Morphology--Light quality,Direction of light .Mutagenesis Mutagenesis-Light quality 园艺设施学 1
园艺设施学 1 第二章 设施光环境及其调控 主讲：杨振超 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 2 第二章 设施光环境及调控 基本内容： （1）设施光环境特征 （2）作物对光环境的要求 （3）设施光环境的调节技术及设备 基本要求： （1）掌握设施光环境的构成、影响因素、调节技术及设备。 （2）理解不同设施环境光的变化规律及与其他因素的关系 （3）了解作物对光环境的要求、光环境调节设备的发展现状与趋势 教学重点及难点： （1）教学重点是光环境的构成、影响因素、调节技术及变化规律。 （2）教学难点是设施光环境调节技术。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 3 第一节 设施光环境特征 一、太阳辐射的光谱能量分布 二、太阳辐射强度 三、设施光环境特点 （一）光照强度 （二）光照时数 （三）光质 （四）光分布 四、影响设施光环境的因素 （一）覆盖材料 （二）直射光入射角 （三）屋面倾斜角 （四）温室的方位角 （五）植株垄（行）向 （六）温室光环境季节的变化 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 4 Keywords Radiation: electromagnetic wave Light： Radiation with wavelengths in a range of 1 nm to 1 mm. Visible radiation (380 - 780 nm, approximately) in a practical definition. 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 5 Importance of light for plant life Thermal effects Photosynthesis Photomorphogenesis (flower development, etc.) Morphology (phototropism, heliotropism, etc.) Mutagenesis 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 6 Importance of light for plant life Thermal effects --Light intensity (quantity) Photosynthesis --Light intensity (quantity) Photomorphogenesis -- Light quality, duration of light period Morphology -- Light quality, Direction of light Mutagenesis --Light quality
、太阳辐射的光津能分布 国命光合有每自生0的 大气奥外 电磁波增 aa 计 黑体常温下的热细射被请 带程物体的韵变司 55095。 长 常物体的热散大温内量。 光照环境的要素 (三)光照强度的度量 光照对植物的二类作用 ■①光照度 植物产物形成和生理活动的光合作用能量源 ,影响生长发育过程和形态形成的信息源 国际的定的人眼视觉特性评价的射 光照环境的要素 (辐 功率 ,光合作用一光照强度量 区别计算 光周期现象 -光照时数 光合有效辐射，不同光谱对植物的作用 一光质 园艺设施学 2
园艺设施学 2 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 7 一、太阳辐射的光谱能量分布 10-8 10-6 10 1 -4 102 104 10-2 106 电磁波谱 波长( m ) X射线 紫外线 可见光 红外线 太阳辐射 热射线 射线 无线电波 可见光：0.38～0.76 m 太阳辐射：0.2～3 m（占太阳辐射能总量99%） 常温物体的辐射：3～100 m 热射线：0.1～100 m 1mm（毫米）=1000m（微米）＝1000000nm（纳米） 1m （微米）=1000nm（纳米） 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 8 太阳辐射光谱 波长（nm） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 辐射能（W/m2.m） 地面 大气层外缘 6000K黑体辐射 紫外线 可见光 红外线 380 760 8.7% 43.0% 48.3 植物光合有效辐射(生理辐射) 300～780nm —— 对植物生理 产生作用的光辐 射波长范围 400～720nm —— 产生植物光 合作用的光辐射 波长范围，一般 在400～700nm的 范围计量 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 9 黑体常温下的热辐射波谱 0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 波长(m) 辐射力 (W/m2 m) 300K ( 27℃ ) 常温物体的热辐射约在 3～80 m之间 5～50 m 辐射能量 占总辐射能量95% 20000 40000 60000 80000 100000 (nm) 0 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 10 波长范围 不同波长的光热辐射对植物及环境的作用 300nm以下 ①对于多数植物，具有杀伤作用，可能导致植物气孔关 闭，影响光合作用，增加病菌感染。 ②加速塑料覆盖材料老化 300～400nm 有利植物的成形与花、果着色、维生素C形成 400～720nm ①植物光合作用 400～510nm蓝紫光 植物吸收率高，光合作用强，有利植 物成形。 510～610nm绿光 植物吸收率及光合作用效率较低。 610～720nm红橙光 植物吸收率高，光合作用强，一些条 件下具有较强的光周期作用。 ②提供辐射热量 720～1000nm 影响植物伸长，700～800nm辐射称为远红光，对光周期及种子形 成有重要作用，并控制开花及果实颜色。 1000～3000nm 提供太阳辐射热量。 3000～80000nm 常温物体的热辐射，散失温室内热量。 可 见 光 红 外 光 长波红外 辐射 太 阳 辐 射 ( 短 波 辐射） 紫 外 光 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 11 光照环境的要素 光照对植物的二类作用 植物产物形成和生理活动的光合作用能量源 影响生长发育过程和形态形成的信息源 光照环境的要素 光合作用 —— 光照强度量 光周期现象 —— 光照时数 光合有效辐射，不同光谱对植物的作用 —— 光质 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 12 （三）光照强度的度量 ①光照度 受照平面上接受的光通量面密度（单位面积光通量）， 单位：lx 光通量 —— 是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射 能通量（辐射功率） 人眼视觉对555nm黄绿光最敏感，以该波长光为基准， 对可见光380～760nm范围内的不同波长光按人眼的感觉 区别计算。 植物生理辐射的光波长与人眼感受范围不同，同时不同 波长光的植物生理效应与人眼视觉不同，用光照度作为 植物光照的度量指标是不适宜的
②光合有效辐射瓶度PAR ④太阳总辐射服座 700am)的能量. 上到达或通过的全部波长 位，Wm2 图光合有效光量子流虚度PPED成PPE 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效与 射的光 ⑤各种光超射度量单位的相互关系 光度、超照度、光量子流密度等与光进能 位。 m2.s 的强度取 吸收的光量子 定的 用光量 相关关系。 各种光照度量单位的相互关系 合作用 光鹿、舞原座、光量子流密座与光能分布密切 关，几者之圆于定的 只有在定的光遭能量分布况下，才有明确的相关关系 物的 光重值称为 用 k数X4 W/m?Wim!x4emm2 些植物的光补金点与光饱和点的大数数值 光周期与植物对光照时问的要求 100-48000.4-17 2300-00 100-170 与普警器布光合作用香买的九原强成皮在头充补能点 园艺设施学 3
园艺设施学 3 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 13 ②光合有效辐射照度 PAR（Photosynthetically Active Radiation） 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 射（400～700nm）的能量。 单位：W / m2 ③光合有效光量子流密度 PPFD或PPF（Photosynthetic Photon Flux Density） 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 射的光量子数。 单位：mol / m2·s 植物光合作用的强度取决于植物吸收的光量子数 量，用光量子数度量植物的光照更为合理。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 14 ④太阳总辐射照度 单位时间、单位面积上到达或通过的全部波长 范围内的太阳辐射能量。 单位：W/m2 ⑤各种光辐射度量单位的相互关系 光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能 量分布密切相关，几者之间无固定的比例关系。 只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的 相关关系。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 15 各种光照度量单位的相互关系 光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能量分布密切相 关，几者之间无固定的比例关系。 只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的相关关系。 一般天气自然（太阳）光照情况下几种光照度量单位的近似换算关系 光合有效 辐射照度 W/m2 光合有效 光量子流密度 mol/m2.s 对应的太阳 总辐射照度 W/m2 光照度 1 klx ≈ 4.2 (4) 16.8 (16) 10 k lx数 ×4 ≈ W/m2 W/m2 ×4 ≈ mol/m2.s 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 16 3.光照强度与植物光合作用 光辐射的强度 CO2的交换速度 0 光补偿点 光饱和点 光合作用产生的物质正好抵偿 光合作用产生的物质正好抵偿 呼吸作用的消耗，植物吸收的 CO2与放出的CO2相等，这时的 光强量值称为光补偿点。 光合作用随光强增加而增加， 光合作用随光强增加而增加， 当光强达到一定数值，净光合作 用达到最大值不再增加，这时的 光强量值称为光饱和点。 不同植物、不同生长期的光补偿点与光饱和点数值各异， 并且与温度、CO2浓度、水份条件等有关。 光照对植物的作用： 植物产物形成和生理活动的光合作用能量源 影响生长发育过程和形态形成的信息源 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 17 光照度 Lx PAR W/m2 PPFD mol/m2.s 光 补 偿 点 100～4000 0.4～17 1.7～67 光 饱 和 点 阳性植物（番茄、黄瓜、西瓜、甜 瓜、葡萄、樱桃、桃等） 60000～90000 250～380 1000～1500 中性植物（茄子、甜椒、草莓、甘 蓝、白菜、萝卜等） 40000～60000 170～250 680～1000 阴性植物（兰科、观叶类、姜科、 天南星、秋海棠科花卉、叶菜等） 25000～40000 100～170 400～680 一些植物的光补偿点与光饱和点的大致数值 植物有效进行光合作用需要的光照强度应在其光补偿点 与饱和点之间 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 18 4.光周期与植物对光照时间的要求 • P660占优势时，可促进短日照植物、抑制长日照植物的生长发育； • P730占优势时，可促进长日照植物、抑制短日照植物的生长发育。 • P660对660nm波长的红光吸收敏感，经一定时间的光照或660nm的光 照射，R660可转变为P730； • P730对730nm的远红光吸收敏感。 P730经一定的暗期或730nm的辐射 照射，可转变为R660。 长日照植物 12～14小时以上光照促进生长发育 短日照植物 光照少于12～14小时促进生长发育 中光性植物 对光照时数无严格要求 660nm光照 730nm光照 连续暗期 连续明期 R660 P730 光敏色素合成 光敏色素代谢破坏
三、设施光环境特点 (一)光照强度 ·(一)光照强度 ·温室内的光照强度比自然光要弱， ·(二)光照时数 因为 ·(三)光质 ·(四)光分布 (二)光照时数 (三)光质 温室内的光照时数会受到温室类型的影 与 影响的是 380nm以下紫 光的透光率， 数盖材料不能透过波长310 m以下的紫外 光。 甚至不足6小时， ·此外，覆盖材料还可以影响红光和远红光的 比例。 (四)光分布 四、影响设施光环境的因素 路华情提胸在和在货型的是格的空，星来鸡对花分 。温室地平面或温室斐培床平面内平均单位面 积的光通量即为温室的光照强度。温室的光 然度为室的平均透光率为外则温 黄中贵后种彩 室内的光照强度为： I=Iot 提州是分的是要酸程能 园艺设施学
园艺设施学 4 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 19 三、设施光环境特点 （一）光照强度 （二）光照时数 （三）光质 （四）光分布 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 20 （一）光照强度 温室内的光照强度比自然光要弱，这是因为 自然光是透过透明屋面覆盖材料才能进入 的，这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、 覆盖材料内表面结露的水珠折射、吸收等而 降低透光率。 尤其在寒冷的冬、春季节或阴雪天，透光率 只有自然光的50%～70%，如果透明覆盖材 料染尘而不清洁、使用时间长而老，透光率 甚至会降到自然光强的50%以下。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 21 （二）光照时数 温室内的光照时数会受到温室类型的影响。 塑料大棚和大型连栋温室，因全面透光，无外覆盖，温 室内的光照时数与露地基本相同。 日光温室等单屋面温室内的光照时数一般比露地要短。 在寒冷季节为了防寒保温覆盖的蒲席、草苫揭盖时间直 接影响温室内受光时数。 在寒冷的冬季或早春，一般在日出后才揭苫，而在日落 前或刚刚日落就需盖上，1日内作物受光时间不过7～8小 时，在高纬度地区冬季甚至不足6小时。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 22 （三）光质 室内光谱组成（光质）也与自然光不同，与 透明覆盖材料的性质有关，主要影响的是 380nm以下紫外光的透光率，虽然有一些塑 料膜可以透过310-380nm的紫外光，但大多 数覆盖材料不能透过波长310nm以下的紫外 光。 此外，覆盖材料还可以影响红光和远红光的 比例。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 23 （四）光分布 露地栽培作物在自然光下光分布是均匀的，温室内则不然。 由于骨架结构材料和保温墙壁的影响，会产生不均匀的光分 布。 例如，单屋面温室的后屋面及东、西、北三面有墙，都是不 透光部分，在其附近或下部往往会有遮荫。朝南的透明屋面 下，光照明显优于北部。 据测定，温室栽培床的前、中、后排黄瓜产量有很大的差 异，前排光照条件好，产量最高，中排次之，后排最低，反 映了光照分布不均匀。 温室内不同部位的地面，距屋面的远近不同，光照条件也不 同。温室内光分布的不均匀性，使得园艺作物的生长也不一 致。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 24 四、影响设施光环境的因素 温室地平面或温室栽培床平面内平均单位面 积的光通量即为温室的光照强度。温室的光 照强度与其平均透射率有关。假定室外的自 然光照强度为I0温室的平均透光率为t，则温 室内的光照强度为： 0 I I
”温室的透光率也可分为直射光透光和散 辐射的率为M,则温室的透光率可按下式 求得 1=1,1-r)1-51-5) 1=Mh,+0-M0 清洁硬盖材料对散耐光的透光布，当显面概斜角纹大时 巴室构架和设色等习引起的地阳损夫系数。一极大型黑空不想 过0.06 (一)覆盖材料 图26硬质板的透光率 梦 配6香话玻璃和告反射皮请（玻清格花清》的透表率(E社资同 图2-7软质塑料膜的透光率 图2-8农用氟素树脂膜 )的透光率（全 孙线可见光一1 透过 园艺设施学
园艺设施学 5 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 25 温室的透光率 也可分为直射光透光率tz和散 射光透光率ts两部分。假如室外直射辐射与总 辐射的比率为M，则温室的透光率 可按下式 求得： M z M s (1 ) 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 26 t取决于覆盖材料的种类、温室的结构型式以及覆盖材料的污 损情况等，也与温室的方位、季节及时间等有关。温室的散 射透光率 可按下式确定： 式中 ——清洁覆盖材料对散射光的透光率，当屋面倾斜角较大时应 折减2—3%。 r1——由温室构架和设备等引起的遮阳损失系数，一般大型温室不超 过0.05，小型温室不超过0.10。 r2——因覆盖材料老化而引起的透光率损失系数。 r3——水滴和尘埃引起的透光损失系数，一般由于水滴引起的透光损 失系数可达0.2-0.3，尘埃引起的透光损失系数可达0.15-0.2。 s (1 )(1 )(1 ) 0 1 2 3 r r r s s 0s 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 27 （一）覆盖材料 不同的覆盖材料有不同的透光率，所以覆盖材料对温室光照有着决定性 的影响。覆盖材料除透光率外，还影响温室内的光谱组成。 1．不同覆盖材料的透光性能 图2-5 普通玻璃和热反射玻璃（玻璃-膜-玻璃）的透光率（TE社资料） 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 28 图2-6 硬质板的透光率 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 29 图2-7 软质塑料膜的透光率 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 30 图2-8 农用氟素树脂膜（ETFE）的透光率（全 日本农技中心，1990）
2.覆盖材料的污损和老化 (二)直射光入射角 19723 (三)屋面倾斜角 屋面坡度角有关。 ·又根据图212无论是玻璃还是透明塑料薄 210 角应在40°以下。 (四)温室的方位角 温室的朝向、单栋与连栋 通过 配4东黎地区直时光通过半的季市安化（腹国，136） 园艺设施学 6
园艺设施学 6 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 31 2．覆盖材料的污损和老化 覆盖材料对太阳辐射的透光率除了自身的物理特性外，还受 其表面附着的尘埃、水汽和自身的老化的影响。覆盖材料的 内外表面很容易吸附空气中的尘埃颗粒，透光率会大大降低。 如普通PVC膜使用半年后，透光率有时会降低到70%左右， 不同覆盖材料抗老化能力不同，玻璃最强，树脂板较差。尘 埃、结露和老化会使覆盖材料的透光率大大下降，最多可降 低50-60%。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 32 （二）直射光入射角 图2-11 入射角对玻璃和透明塑料膜的透过率的影响（三原，1972） 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 33 当温室纵向轴线沿东西 向配置时，南坡屋面的 入射角θ为： θ＝90°-β-α （2.8） 北坡屋面的入射角θ为： θ＝90°+β-α （2.9） 当温室纵向轴线沿南北 向配置时，屋面的入射 角θ为： θ＝90°-α （2.10） 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 34 （三）屋面倾斜角 由上述可知，当温室纵向轴线沿东西向配置 时，南北坡屋面的入射角都与太阳高度角及 屋面坡度角有关。 又根据图2-12无论是玻璃还是透明塑料薄 膜，入射角与透光率 θ有很大的关系。由图 2-12可知，为了保证有合理的透光率，入射 角应在40°以下。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 35 （四）温室的方位角 图2-14 东京地区直射光透过率的季节变化（藏田，1986） 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 36 温室的朝向、单栋与连栋 温室日平均直射光透过率
温室的朝向、单栋与连栋 (五)植株垄（行）向 耀是 天中进入温 霎内光具均匀性，南北棒程室优于东西特 单栋温室透光率高于连栋温室。 ·实际应用中应根据对温室要求的侧重方面合 理选择祖室的朝向。 27香 (六)温室光环境季节的变化 第二节园艺作物对光环境的要求 蔬作物对光环境的要求 光照强度的要求 皮不同饰 购甜下各月修的太 手二。线代际气及男R 表2一4蔬菜作物光合作用的光补偿 图2-201天内温室中光合有效辐射(PAR 点、光饱和点及光合速率 与 物群休体光合作用的变化 1250 PAR s-)/d 260 o时时) 16 园艺设施学 7
园艺设施学 7 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 37 温室的朝向、单栋与连栋 冬季东西栋温室（屋脊呈东西方向）透光率 优于南北栋温室，纬度越高，差异越明显， 夏季相反。 室内光照均匀性，南北栋温室优于东西栋温 室。 单栋温室透光率高于连栋温室。 实际应用中应根据对温室要求的侧重方面合 理选择温室的朝向。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 38 （五）植株垄（行）向 图2-17 番茄群落行向和群落折射光入射率（藏田，1998） 一天中进入温 室的直射光中， 被植物群体吸收 的比例被称作直 射光群落入射率。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 39 （六）温室光环境季节的变化 图2-18 北半球不同纬 度的昼长的变化 图2-19 不同纬度下各月份的太阳辐 射月平均日总量 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 40 第二节 园艺作物对光环境的要求 一、蔬菜作物对光环境的要求 （一）蔬菜作物对光照强度的要求 1．阳性植物 这类植物必须在完全的光照下生长，不能忍受 长期荫蔽环境，一般原产于热带或高原阳面。蔬菜中的西瓜、甜 瓜、番茄、茄子等都要求较强的光照，才能很好地生长，光饱和 点大多在6万～7万1x以上。光照不足会严重影响产量和品质，特 别是西瓜、甜瓜，含糖量会大大降低。 2．阴性植物 这类植物不耐较强的光照，遮荫下方能生长良 好，不能忍受强烈的直射光线。它们多产于热带雨林或阴坡。蔬 菜中多数绿叶菜和葱蒜类比较耐弱光，光饱和点2.5万～4万lx。 3．中性植物 这类植物对光照强度的要求介于上述两者之间。 一般喜欢阳光充足，但在微阴下生长也较好，中光型的蔬菜有黄 瓜、甜椒、甘蓝类、白菜、萝卜等、光饱和点4万～5万lx。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 41 表2－4 蔬菜作物光合作用的光补偿 点、光饱和点及光合速率 ( ) 1 2 mol s m ( ) 1 2 mol s m ( ) 1 2 mol s m 光补偿点/ 光饱和点/ 光饱和点时的光合速率/ 菜豆 41.0 1105.0 16.7 结球莴苣 38.4 851.1 － 花椰菜 43.0 1095.0 17.3 甘蓝 47.0 1441.0 23.1 茄子 51.1 1682.0 20.1 甜椒 35.0 1719.0 19.2 番茄 53.1 1985.0 24.2 西葫芦 50.1 1181.0 17.2 黄瓜 51.0 1421.0 21.3 蔬菜种类 注：上表是单叶光合特性。群体光合速率（CPn）的计算，是以单位土地面积表示的 。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 42 图2-20 1天内温室中光合有效辐射（PAR） 与作物群体光合作用的变化
Comparison of leaf photosynthesis and canopy photosynthesis(light responses) (二)蔬菜作物对光照时数的要求 第的生长专有.传情是通爱所边的学置图用坐。有这对 (三)光质及光分布对园艺作物的影响 表2-5各种光谱成分对植物的影响 植物牛效风 》围收不多，夫合随率餐 二、花卉作物对光环境的要求 :阳性物在全光 山人草 ·(一)花卉作物对光照强度的要求 和的长 阳光充 园艺设施学 8
园艺设施学 8 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 43 Comparison of leaf photosynthesis and canopy photosynthesis (light responses) 200 Wm-2=1000µmolm-2s-1 PAR 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 44 （二）蔬菜作物对光照时数的要求 光照时数的长短影响蔬菜的生长发育，也就是通常所说的光周期现象。蔬菜对光 周期的反应可分为3类： 1.长光性蔬菜 在12～14h以上较长的光照时数下，能促进开花的蔬菜，如 多数绿叶菜、甘蓝类、豌豆、葱、蒜等，若光照时数少于12～14h，则不抽薹开 花，这对设施栽培有利，因为绿叶菜类和葱蒜类的产品器官不是花或果实（豌豆 除外）。 2.短光性蔬菜 当光照时数少于12～14h时能促进开花结实的蔬菜，为短光 性蔬菜，如豇豆、茼蒿、扁豆、苋、蕹菜等。 3.中光性蔬菜 对光照时数要求不严格，适应范围宽，如黄瓜、番茄、辣椒、 菜豆等。 需要说明的是短光型蔬菜，对光照时数的要求不是关键，而关键在于黑暗时间长 短，对发育影响很大；而长光型蔬菜则相反，光照时数至关重要，黑暗时间不重 要，甚至连续光照也不影响其开花结实。 设施栽培光照时数不足往往成为限制因子，因为在高寒地区尽管光照强度能满足 要求，但1天内光照时间太短，不能满足要求，一些果菜类或观花的花卉若不进 行补光就难以栽培成功。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 45 （三）光质及光分布对园艺作物的影响 紫外光的成分以夏季的阳光中最多，秋季次之，春 季较少，冬季则最少。夏季阳光中紫外光的成分是 冬季的20倍，而蓝紫光比冬季仅多4倍。因此，这 种光质的变化可以影响到同一种植物不同生产季节 的产量及品质。 紫外光与维生素C的合成有关，玻璃温室栽培的番 茄、黄瓜等其果实维生素C的含量往往没有露地栽 培的高，就是因为玻璃阻隔紫外光的透过率，塑料 薄膜温室的紫外光透光率就比较高。光质对设施栽 培的园艺作物的果实着色有影响，颜色一般较露地 栽培色淡，如茄子为淡紫色。番茄没有露地栽培风 味好，味淡，口感不甜。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 46 表2-5 各种光谱成分对植物的影响 1000 光谱/nm 植物生理效应 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 47 二、花卉作物对光环境的要求 （一）花卉作物对光照强度的要求 光照强度不仅直接影响花卉植物光合作用的强度，而且 还影响到花卉植物一系列形态上和解剖上的变化； 如叶片的大小和厚薄；茎的粗细、节间的长短；叶肉结构以及花 色浓淡等。 另外，不同的花卉植物种类对光照强度的反应也不一 样，多数露地草花，在阳光充足的条件下，植株生长健 壮，着花多，花也大；而有些花卉，如玉簪、铃兰、万 年青等在阳光充足的条件下生长极为不良，在半荫条件 下才能健康生长，因此常因花卉作物对光照强度要求的 不同分为以下几类： 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 48 1．阳性植物 在全光照条件下生长良好而不能忍受荫蔽的植 物。如一二年生花卉、宿根花卉、球根花卉、木本花卉景天 科、仙人掌类植物等和番杏科等多浆植物；木本如落叶松属、 水杉、桦木属、杨属、柳属、栎属的多种树木。 2．阴性植物 在较弱光照条件下比在全光照下生长良好，生 长期间一般要求有50%～80%蔽荫度的环境条件。多生于热 带雨林下或分布于林下及阴坡，如蕨类植物、兰科植物、凤 梨科、姜科、天南星科以及秋海棠科植物等均为阴性植物； 3．中性植物 对光照强度的要求介于上述二者之间，一般喜 欢阳光充足，但在微荫下生长也良好。如萱草、桔梗、麦冬 草等。 光照强弱除对植物生长有影响外，对花色亦有影响，这对花 卉设施栽培尤为重要。如紫红色的花是由于花青素的存在而 形成的，而花青素必须在强光下才能产生，散射光下不易产 生。因此，开花的观赏植物一般要求较强的光照
(二)花卉作物对光照时间的要求 (三)花卉作物对光质条件的要求 种对种屐尊是有不早辈碧有些花 好光性种子 ,通过调控光照时数达到 三、果树作物对光环境的要求 (二)果树作物对光照时间的要求 ·大部分果树植物属于中间性类型 ”果树长 。表2-7不同 求年光照时2主要是 3000h,樱桃2600一2800h,葡萄2700h以 (三)果树作物对光质条件的要求 第三节设施光环境的调节 ,光量调节 等没有露地栽培风味好，味淡，口感不甜。 园艺设施学 9
园艺设施学 9 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 49 （二）花卉作物对光照时间的要求 1、长日照植物 植物在开花以前需要一段特定时 期，每日的光照时数大于14小时的临界时数称为长 日照时数。如瓜叶菊、紫罗兰、锥花福禄考等。 2、短日照植物 在开花前需要一段时期每日的光照 时数少于12小时的临界时数的称为短日照植物。如 菊花、一品红均在短日照下才能开花，因此为使它 们在“十一”国庆节开花，必须进行遮光处理。 3、中日性植物 对光照与黑暗的长短没有严格的要 求，只要发育成熟，无论长日照条件或短日照条件 均能开花。有大丽花、香石竹、扶桑、等。 设施栽培可以利用此特性，通过调控光照时数达到 调节开花期的目的。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 50 （三）花卉作物对光质条件的要求 一般高山上紫外线较多，能促进花青素的形成，所 以高山花卉的色彩比平地生长的花卉色彩艳丽，而 热带花卉的花色浓艳亦因热带地区含紫外线较多之 故。例如红菠萝花，蓝玉簪龙胆，灰石岩报春等高 山花卉的花色鲜艳浓烈。 另外，光对花卉种子萌发也有不同的影响，有些花 卉的种子，曝光时发芽比在黑暗中发芽效果好，一 般称为好光性种子，如报春花、秋海棠、六倍利 等，这类好光性种子，播种后不必覆土或稍覆土即 可。有些花卉种子需要在黑暗条件下发芽，通常称 为嫌（厌）光性种子，如喜林草属等，这类种子播 种后必须覆土和覆盖，否则不会发芽。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 51 三、果树作物对光环境的要求 （一）果树 作物对光照 强度的要求 表2-7 不同 光照条件下 果树的表现 树冠开张、稀疏、层次分明 较低、向四周伸长 较宽 较少 衰老枯死的枝条较少 大而厚、色浓绿 较粗壮、节间较短 较大、色泽好 较高 树冠直立、紧密、无层次 较高、向上伸长 较窄 秃裸部分较多 易衰老、枯死 小、色淡、薄 较细、易老化、节间长 较小、着色差 较低 树姿 树高 冠幅 主枝 短枝 叶片 新梢 果实 产量 果树情况 光照充足 光照不足 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 52 （二）果树作物对光照时间的要求 大部分果树植物属于中间性类型。 果树因生长周期长，对光照时数要求主要是 年积累量，如杏要求年光照时数2500～ 3000h，樱桃2600～2800h，葡萄2700h以 上，否则不能正常开花结实，说明光照时数 对园艺作物花芽分化，即生殖生长（发育） 影响较大。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 53 （三）果树作物对光质条件的要求 光质对设施栽培的园艺作物的果实着色有影 响，颜色一般较露地栽培色淡，如设施葡萄 等没有露地栽培风味好，味淡，口感不甜。 日光温室的葡萄、桃、塑料大棚的油桃等都 比露地栽培的风味差，这与光质有密切关系。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 54 第三节 设施光环境的调节 一、光量调节 （一）人工补光 1．人工补光的光照度 不同种类和品种的作物对 光照的要求不同，例如， 番茄之类的喜阳蔬菜光饱 和点为1500 µmolm-2s-1， 而芹菜之类的耐荫蔬菜则 要求较低的光照强度。 图2-21 光照强度与光合强度及光能利用 率之间的关系（Bommer，1962）
表2-8蔬菜和花卉的人工补光参数 2.人工光源的性能和选择 ·(1)对人工光源的性能要求 种茨 光时h) `水产花要资中复 “的实瑞斋货美精聚环销来光冬质 作用的 (2)常用的温室人工光源 白炽灯 结狗衡单、价格便堂，光隔器 ·3 企属卤化物灯和气 微波女 ·6、发光二极管 但可作 发光的功率提高，光色有所普，发光事也有所 光 发光事高，功率大 光分布范圆我强光为生 航在回艺授补光中使用较多 光 黄色光 园艺设施学 10
园艺设施学 10 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 55 表2-8 蔬菜和花卉的人工补光参数 16 12-24 12-24 12-24 12-24 12-24 16 12-16 24 24 24 24 24 3000-7000 3000-7000 3000-7000 3000-6000 3000-6000 3000-7000 3000-6000 2000-7500 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 16 12-24 12-24 12-24 12-24 12-24 12-24 - - - - - - 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 3000-6000 - - - - - - 番茄 生菜 黄瓜 芹菜 茄子 甜椒 花椰菜 菊花 金鱼草 翠菊 紫罗兰 万寿菊 海棠 光照度（lx） 光照时间（h） 光照度（lx） 光照时间（h） 种类 幼苗 植株 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 56 2.人工光源的性能和选择 （1）对人工光源的性能要求 a.光谱性能 要求光源有丰富的红色光和蓝紫光。对 紫外线透过严重不足的温室，还要求光源光谱中包 含有紫外线光，尤其是对于花卉、葡萄等果树、象 茄子之类的有色果菜。 日本冈山县农业试验场温室先锋葡萄二季栽培中，冬季 茬口的果实膨大期和上色期需要用紫外灯照明补光，以 促进膨大和上色。 b.发光效率 光源的发光效率越高，单位电功率发出 的光量越大，相同照度水平所消耗的电能就越少。 植物光合作用的光谱灵敏度和人眼白天光谱灵敏度并不 完全一致。一般照明的发光效率单位为流明／瓦（lm／ W），而植物栽培的发光效率单位为生理辐射流明／瓦或 mol m-2s-1。 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 57 （2）常用的温室人工光源 1、白炽灯 2、荧光灯 3、高压水银灯 4、金属卤化物灯和氙灯 5、微波灯 6、发光二极管 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 58 卤钨灯 寿命、发光的功率提高，光色有所改善，发光效率也有所 提高。 几种人工光源 热辐射光源： 白炽灯 结构简单、价格便宜，光照强 度易于调节； 辐射光谱主要在红外范围，可见 光所占比例很小，发光效率低，且 红光偏多，蓝光偏少； 寿命短（1000小时）。 不宜用作光合补光的光源 但可作光周期补光的光源 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 59 气体放电光源： 荧光灯 光谱性能好，发光效率较高，寿命长。 功率小，满足一定光照强度所需灯具多 ，对自然光遮光大。 目前在园艺设施补光中使用较多，尤其 是用于无遮挡自然光问题产生的组培室中的 人工光照。 高压水银荧光灯 易达到较高功率，寿命较长，但光色较 差，发光效率略低于荧光灯，使用较少。 金属卤化物灯 发光效率较高，功率大； 光色好（可改变金属卤化物组成满足不 同需要）； 寿命较高（数千小时）。使用较多 2012年10月22日星期一 第二章 设施光环境及调控 60 高压钠灯 发光效率高，功率大； 光谱分布范围较窄，黄橙光为主； 寿命高（12000～20000小时）。 目前在园艺设施补光中使用较多。 低压钠灯 发光效率很高，功率大； 光色为单一的589 nm黄色光； 寿命高（平均寿命18000小时）。 光色单一，很少单独使用，但可与 其他光源配合使用