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植物生长灯的光谱和光合作用的关系

太阳光谱:

太阳光谱是一个连续光谱,其中蓝色与绿色光谱相对于红色光谱而言要强,其可见光光谱范围在380~780 nm左右。自然界的生物的生长是与光谱的强度有关的,比如在赤道附近区域大多数植物的生长速度是非常快的,同时生长的尺寸也比较大。但太阳的照射强度不是越高越好,对于动植物的生长是有一定选择性的。影响植物生长的几个关键生长素对于光的吸收光谱是有显著区别的。因此,LED植物生长灯的应用不是件简单的事,而是非常有针对性的。在这里有必要介绍两个最主要的光合作用植物生长要素的概念。

叶绿素

叶绿素(chlorophyll)是一类与光合作用(photosynthesis)有关的最重要的色素,存在于所有能营造光合作用的生物体,包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量,然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。叶绿素a主要吸收红光,叶绿素b主要吸收蓝紫光,主要是为了区别阴生植物与阳生植物。阴生植物的叶绿素b和叶绿素a的比值小,所以阴生植物能强烈地利用蓝光,适应于遮阴处生长。叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色。叶绿素a、叶绿素b的强吸收带有两个,1个在波长为630~680 nm 的红光区,另1个在波长为400~460 nm的蓝紫光区。

类胡萝卜素

类胡萝卜素(carotenoids) 是一类重要的天然色素的总称,普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类中的黄色、橙红色或红色的色素之中。迄今被发现的天然类胡萝卜素已达600多种。类胡萝卜素吸收光涵盖范围在303~505 nm,它提供食物的颜色并影响人体对食物的摄取;在藻类、植物以及微生物中,因其颜色被叶绿素覆盖而无法呈现。在植物细胞中,产生的类胡萝卜素除了吸收并转移能量帮助光合作用的进行,同时还具有保护细胞免于被激态的单电子键氧分子破坏的功能。

对于植物生长所需要的光谱应该是一个有一定分布宽度的连续谱,使用光谱很窄的红、蓝两个特定波长芯片制成的光源很显然是不合适的,在实验中发现,植物会发生偏黄,叶茎很轻,叶茎很单薄等等现象。

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