园艺设施的环境特性及其调控技术 设施园艺学 甘肃农业大学园艺学院 园艺学院 College of Horticulture
园艺设施的环境特性及其调控技术 -----设施园艺学 甘肃农业大学园艺学院
第一节光环境特点及其调控 设施的太阳辐射 温室内的光照来源，除利用人工光源外，主要依靠自然 光源。 ■ 对绿色植物的吸收而言，用光量子通量密度来反映光能 对植物的生理作用。 光环境功能的表达，不仅依赖占太阳总辐射能量50%的 可见光部分，还包括分别占太阳总辐射能量43%和7%的 红外线辐射和紫外线辐射
第一节 光环境特点及其调控 设施的太阳辐射 温室内的光照来源，除利用人工光源外，主要依靠自然 光源。 对绿色植物的吸收而言，用光量子通量密度来反映光能 对植物的生理作用。 光环境功能的表达，不仅依赖占太阳总辐射能量50％的 可见光部分，还包括分别占太阳总辐射能量43％和7％的 红外线辐射和紫外线辐射
光照环境的要素 光质（光色）一各波长光的能量分布 (考虑不同波长光对植物的不同作用)〉 光照强度与光照量一光照的强弱及累积量 (满足植物光合作用的需要) 光照周期一明期、暗期的长短和交替周期规律 (考虑植物的光周期作用〉 光分布一不同位置的光分布是有差异的（垂直方向和水平方向）
光照环境的要素 光质（光色） — 各波长光的能量分布 （考虑不同波长光对植物的不同作用） 光照强度与光照量 — 光照的强弱及累积量 （满足植物光合作用的需要） 光照周期 — 明期、暗期的长短和交替周期规律 （考虑植物的光周期作用） 光分布—不同位置的光分布是有差异的（垂直方向和水平方向）
(1)光质（光色) 植物光合有效辐射（生理辐射） 250f辐射能(W/m2) 0 300~780nm-- 对植物生理 200 6000K黑体辐射 产生作用的光辐 0 射波长范围 大气层外缘 150 0 400720n 、 产生植物光 地面 合作用的光辐射 100 波长范围，一般 0 在400~700nm的 太阳辐射光谱 500 范围计量 波长 (nm) 00 0 100 150 200 2500 300 处绿哥见6 380 红外缇 0 0 8.7/% 43.0/% 48.3
太 阳 辐 射 光 谱 波长（nm） 0 50 0 150 0 100 0 200 0 300 0 2500 250 0 200 0 150 0 100 0 500 0 辐射能（W/m2） 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 ⑴光质（光色）
波长范围 不同波长的光热辐射对植物及环境的作用 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。 300nm以下 ②加速塑料覆盖材料老化 光 300~400nm 有利植物的成形与花、果着色、维生素C形成 太阳辐射（短波辐射） ⊙植物光合作用 可 400~510nm蓝紫光植物吸收率高，光合作用强，有利植物成形。 400~720nm 510~610nm绿光植物吸收率及光合作用效率较低。 610~720m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 红外光 720~1000nm 影响植物伸长，700~800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。 长波红外 辐射 3000~80000nm 常温物体的热辐射，散失温室内热量
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
(2)光照的强度及度量 单 1.0 ①光照度根据人的视觉光谱光效应确定的单位面积光通量。 光照度 05 555nm黄绿光感觉量为1。) 量相对值 单位：ⅸ（勒克斯） 300 409 555·.700 1009 ②光合有效辐射照度(PAR)单位时间、单位面积上照射的光 波晏(nn) 光合有效辐射照度 合有效辐射能量。 位 单位：W/m2 5 ③光合有效光量子流密度(PPFD或PPF)单位时间、单位 相 面积上照射的光合有效辐射光量子数。 值 300 700 1000 波要(n-) 单位：μmol/m2s 单o 光合有效光量子流密度 ④太阳总辐射照度 单位：W/m2 能 说明：光合成有效辐射 400~700nm波长范围内的光辐射 mol(摩尔) 物质的数量单位， 值 1mol=6.02257×1023 300 400 700 1000 波妥(n.) 1mol=1000000 umol
⑵光照的强度及度量 ①光照度 根据人的视觉光谱光效应确定的单位面积光通量。 （555nm黄绿光感觉量为1。） 单位： lx（勒克斯） ②光合有效辐射照度（PAR）单位时间、单位面积上照射的光 合有效辐射能量。 单位：W/m2 ③光合有效光量子流密度 （PPFD或PPF）单位时间、单位 面积上照射的光合有效辐射光量子数。 单位：mmol/m2.s ④太阳总辐射照度 单位：W/m2 说明：光合成有效辐射 —— 400～700nm波长范围内的光辐射 mol（摩尔）—— 物质的数量单位， 1mol=6.02257×1023 1mol=1000000 mmol 光照度 光合有效辐射照度 光合有效光量子流密度
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。 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 光合有效 对应的太阳 辐射照度 光量子流密度 总辐射照度 W/m2 umol/m2.s W/m2 光照度1kx 4.2(4) 16.8(18) 10 kx数×4≈W/m2 W/m2×4≈umol/m2.s
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 mmol/m2.s 对应的太阳 总辐射照度 W/m2 光照度 1 klx ≈ 4.2 (4) 16.8 (18) 10 k lx数 ×4 ≈ W/m2 W/m2 ×4 ≈ mmol/m2.s
几种光源的光照强度单位近似换算关系 光源 PAR/照度 PPFD/照度 PPFD/PAR W.m-2/klx umol.m2.s-1/klx umol.m2.s-1/W.m2 荧光灯 2.73 12.5 4.59 金属卤化灯 3.13 14.4 4.59 高压钠灯 2.8 14 5 白炽灯 3.96 19.9 5.02 蓝色LED 38.5 145 3.76 红色LED 24.0 132 5.52 日光（对照） 4.2 16.8 4 室外 日光温室内 连栋温室内 多数阳性植物最低 要求 光照度x) 30000~50000 15000~35000 12000~25000 20000 PAR(W/m2) 120210 60~140 50~100 80 200-400 20n
室 外 日光温室内 连栋温室内 多数阳性植物最低 要求 光照度(lx) 30000～50000 15000～35000 12000～25000 20000 PAR(W/m2 ) 120～210 60～140 50～100 80 PPFD(mmol/m2·s) 500～840 250～580 200～400 300 北京地区冬季晴天正午时刻的温室内外光照强度 光 源 PAR / 照度 W·m-2 / klx PPFD / 照度 mmol·m-2·s-1 / klx PPFD / PAR mmol·m-2·s-1 / W·m-2 荧光灯 2.73 12.5 4.59 金属卤化灯 3.13 14.4 4.59 高压钠灯 2.8 14 5 白炽灯 3.96 19.9 5.02 蓝色LED 38.5 145 3.76 红色LED 24.0 132 5.52 日光（对照） 4.2 16.8 4 几种光源的光照强度单位近似换算关系
(3)植物的光周期现象 在植物的光周期反应中，光作为植物生长发育的控制信息发挥作用，连续光照 与光质是决定共作用的重要因素，能量大小是次要因素，照度仅数十ⅸ即可发 挥作用。 长日照植物 每天12小时以上光照促进生长发育 (大多数叶菜、豌豆、葱、蒜、荷花、唐菖蒲等) 短日照植物 每天光照少于12~14小时才能正常生长发育 (茼蒿、扁豆、豇豆、秋菊、一品红、牵牛花等) 中光性植物 对光照时数无严格要求，一般每天8~16h均可 (黄瓜、番茄、辣椒、四季豆、月季、香石竹、天竺葵等)
⑶植物的光周期现象 在植物的光周期反应中，光作为植物生长发育的控制信息发挥作用，连续光照 时间与光质是决定其作用的重要因素，能量大小是次要因素，照度仅数十lx即可发 挥作用。 长日照植物 每天12小时以上光照促进生长发育 （大多数叶菜、豌豆、葱、蒜、荷花、唐菖蒲等） 短日照植物 每天光照少于12～14小时才能正常生长发育 （茼蒿、扁豆、豇豆、秋菊、一品红、牵牛花等） 中光性植物 对光照时数无严格要求，一般每天8～16h均可 （黄瓜、番茄、辣椒、四季豆、月季、香石竹、天竺葵等）
二 、设施内的光环境特征 首先是总辐射量低，光照强度弱 温室内的光合有效辐射能量、光量和太阳辐射量受透明 覆盖材料的种类、老化程度、洁净度的影响，仅为室 外的50%一80%，这种现象在冬季往往成为喜光果菜 类作物生产的主要限制因子。 2046
二、设施内的光环境特征 首先是总辐射量低，光照强度弱 温室内的光合有效辐射能量、光量和太阳辐射量受透明 覆盖材料的种类、老化程度、洁净度的影响，仅为室 外的50％一80％，这种现象在冬季往往成为喜光果菜 类作物生产的主要限制因子