光合作用与植物生长补光灯

      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是植物生长的两种主要过程。

   　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、青、蓝、紫等成分中，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

1）  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）和兰紫光（波长400-500纳米），对绿色光（500－600纳米）只有微量吸收。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。

 3） 红外线：波长700～3000纳米的光为红外光，约占太阳辐射总量的22%，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。

 　　总之，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

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。

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

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：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。