智慧农业关于光照度耕作指导及耕作改善说明

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一、光照度概念

光照度，物体单位面积上所得到的光的量，用来表明物体被照亮的程度。单位是勒克斯（lux或lx）简称照度。

二、光照强度

（一）光强对植物生长发育的影响

（1）光照不足，光合作用减弱；植株徒长或黄化；抑制根系；

（2）植物受光不良，花芽形成和发育不良；果实发育受阻，造成落花落果；

（3）光照过强，发生光抑制（光破坏）；日烧；

（4）光强对蔬菜品质的双向调节作用：果菜类强光、叶菜类弱光；软化栽培嫌光。

（二）光形态建成：由低能量光所调控的植株器官的形态变化称为光形态建成。

（1）马铃薯植株在黑暗中抽出黄化的枝条（匍匐茎），但其每天只要在弱光下照射5～10min，就足以使黄化现象消失，变为正常地上茎。

（2）消除在无光下植物生长的异常现象，是一种低能反应，它与光合作用有本质区别。

（三）需光度：植物对光强的需求，与植物的种类、品种、原产地的地理位置和长期对自然条件的适应性有关。

（1）原产于低纬度、多雨地区的热带、亚热带植物，对光的需求一般略低于高纬度植物。（2）原生在森林边缘和空旷山地的植物多为喜光植物。（3）同一植物的不同器官需光度不同。（4）不同的生育时期需光度也不相同。

◆根据蔬菜生长发育对光强的要求，可将蔬菜分为：

强光照蔬菜：饱和光强μmol·m-2·s-1，西瓜、甜瓜、番茄、辣椒、茄子等。

中光照蔬菜：饱和光强～μmol·m-2·s-1，白菜类、根菜类、黄瓜等。

弱光照蔬菜：饱和光强～μmol·m-2·s-1，绿叶菜类、葱蒜类等。

◆根据种子萌发对光的需求不同，将蔬菜种子分为：需光种子：伞形花科、菊科；嫌光种子：百合科、茄果类、瓜类；中光种子：豆类；

（四）影响光照强度的因素

（1）气候条件：如降雨、云雾等。

（2）地理位置：纬度、海拔。

（3）栽培条件：如栽植密度、行向、植株调整以及间作套种等，会影响田间群体的光强分布。

三、光质

（一）太阳光谱

太阳辐射的波长范围-nm，其中-nm的可见光约占52%，红外线占43%，而紫外线只占5%。

（1）光质随着地理位置和季节的变化而变化；

（2）光质因天气及其它遮挡材料而变化。如散射光强度低，但红、黄光比例可达50%左右，而直射光只有37%的红、黄光。

（二）光质作用

（1）光合作用：叶片吸收的光以可见光为主，即同化太阳光谱～nm区间的能量。太阳光中被叶绿素吸收最多的是红光，作用也最大，黄光次之，蓝紫光的同化作用效率仅为红光的14%。

（2）调控植物的生长发育：红光能加速长日植物和延迟短日植物发育，蓝紫光能加速短日植物和延迟长日植物发育。番茄苗期照射红光、蓝光有利于培育壮苗，提高抗冷性；用白光和黄光培育的甜椒幼苗素质较高。

（3）影响产品的品质：红光有利于花青苷形成，紫外线有利于Vc形成。

（4）光形态建成：球茎甘蓝膨大的球茎，在蓝光下易形成，而在绿光下则不易形成。

四、光周期

（一）光周期与光周期现象

（1）光周期：即光期与暗期长短的周期性变化。是指一天中从日出到日落的理论日照时数，而不是实际有无直射光的时数。

（2）光周期现象：植物对日照长度发生反应的现象，称为光周期现象。在各种气象因子中，光周期变化是季节变化的可靠信号。

（3）临界日长：长光照植物在短光照环境下，或短光照植物在长光照环境下，都不会开花或延迟开花。这个短到足以引起短光照植物花原基发生的日照长度，叫做“临界日长”或“临界光周期”。

（二）根据对日照长度的反应类型可把植物分为：

（1）长日照植物：长日促进开花，只有当日照长度超过临界日长（14～17小时），或者说暗期必须短于某一时数才能形成花芽的植物。否则不能形成花芽，只停留在营养生长阶段。长日照植物有冬小麦、大麦、油菜、萝卜等，纬度超过60°的地区，多数植物是长日照植物。

（2）短日照植物：短日促进开花，只有当日照长度短于其临界日长（少于12小时，但不少于8小时）时才能开花的植物。在一定范围内，暗期越长，开花越早，如果在长日照下则只进行营养生长而不能开花。许多热带、亚热带和温带春秋季开花的植物多属短日照植物，如大豆、玉米、水稻、豇豆、茼蒿、扁豆、刀豆、苋菜、蕹菜等。

（3）中日性植物：对日长反应不敏感，指在任何日照长度条件下都能开花的植物（12小时左右），这类植物的开花日照长度的要求范围很广，只要温度合适，一年四季均能开花。如黄瓜、菜豆、茄果类等；

（4）限光性植物：一定日照长度范围，过长过短均不宜。野生菜豆12~16h。

◆长日照植物与短日照植物的临界日长，可以互相交叉。

◆长日照植物在短光照环境下，或短日照植物在长光照环境下，都不会开花或延迟开花。

◆短日照植物，并不要求较短的光照而是要求较长的黑暗，黑暗期的长短，对短日照植物发育的影响更为重要。

◆长日照植物，光照是重要的，黑暗是不重要的，甚至是不必要的。

（三）外界条件对光周期的影响

（1）温度：如果日照时数相同，在一定温度范围内，温度升高，可以促进花芽分化及开花。如白菜、萝卜、菠菜、芹菜等，温度过高、过低，即使在长光照条件下，也不会开花，或者开花期大为延迟。温度不仅影响光周期通过的早晚，而且可以改变植物对日照的要求。

（2）光强：弱光即可引发光周期效应，但不及强光效应大。

（3）光质：不同光质的光周期效应有很大差别。红黄光效应显着，蓝光次之，绿光几乎无效果。光周期作用光谱与叶绿素吸收光谱不同。

（4）植株年龄：植株生理年龄越大，对光周期的反应越敏感。发芽种子，不会对光周期起反应，而是必须要生长到一定的大。

（四）光周期的作用与利用

（1）光周期作用：

◆光周期影响植物在一年内的特定时期开花；

◆光周期影响植物的休眠、落叶；

◆光周期影响鳞茎、块茎、球茎等地下贮藏器官的形成。

（2）光周期利用：

◆光周期的反应特性与引种育种。

◆极少数植物必须在严格临界日长条件才能开花，称为“质的光周期反应”。

◆多数蔬菜植物对光周期的反应不是特别严格。如白菜、芥菜等在长日照下可以很快地开花，而在短光照下（8～10h/d）也可以开花，但开花时间延迟，这种现象可称为“量的光周期反应”。正是利用了这种量的反应特性，差不多所有蔬菜种类，都有对光周期要求严格及不严格的品种，可以选育成早、中、晚熟品种。

◆异地引种也必须考虑光周期反应特性。

◆光周期诱导：植物只要得到足够天数的适宜光周期后，即使以后处在不适宜的光周期条件下仍可开花的现象。光周期效应，主要是诱导花芽的分化，即诱导植物由营养生长向生殖生长转化。感受光周期刺激的部位是叶片，而不是生长点。

五、光照度的换算关系

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：

klx数×4≈W/m2，W/m×4≈μmol/m·s

六、光照度适宜值范围参照表

培养植物适宜的温度大多在25±2℃，光照度在lx，光照时间在16h。

植物的光补偿点与光饱和点的大致数参照值如下：

北京地区冬季晴天正午温室内外光照强度条件与植物对光照强度要求的比较

七、耕作指导

（一）植物光照不足会产生哪些症状

（1）作物黄化

多数植物在黑暗中生长时呈现黄色和其他变态特征的现象。植物在黑暗中不能合成叶绿素，显现出类胡萝卜素的黄色；节间伸长很快；叶片不能充分展开和生长；根系、维管束和机械组织不发达。

（2）病虫害频发

由于日光温室环境密闭，光照强度低，植株光合作用受阻，致使植株生长衰弱，对病虫害抵抗力弱，也导致病虫害频发。日光温室蔬菜病虫害发生多、危害重，对生产影响极大，已成为制约蔬菜产量和质量提高的重要因素，是目前温室蔬菜生产急需解决的问题。

（3）作物徒长

徒长像这样失去原本矮壮的造型，茎叶疯狂伸长的现象，叫做“徒长”，缺少日照，光线过暗，浇水又相对较多是主因。已经徒长的植物，基本是没可能再变回去了，可以等春秋生长期，截下顶部晾干伤口后枝插。若是不能保证日照，浇水就略控制些。

（4）落花现象

造成蔬菜落花的原因是很多，比如营养生长过旺，植株长势过弱，湿度过干或过大，以及温度过高或光照不足都能造成茄子落花的现象。

（二）强光伤害（光抑制）

光能不足可成为光合作用的限制因素，光能过剩也会对光合作用产生不利的影响。当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时，光会引起光合速率的降低，这个现象就叫光合作用的光抑制。例如∶烟草是喜光作物，和煦而充足的光照对烟叶的生长发育及品质形成十分有利。过分强烈的日光则会引起日灼病，使叶尖、叶缘和叶脉产生褐色的枯死斑，使烟草的经济效益降低。

八、耕作改善

（一）提高光能利用率可以通过改善栽培措施和培育新品种来实现

（1）充分利用生长季采取间作套种和轮作制度，合理安排茬口，改善农田群体结构，使田间作物保持有旺盛的群体，提高群体的光能利用率。

（2）选育高效的作物品种选育光合作用强、呼吸消耗低、叶面积适当、株型和叶型合理的品种。

（3）采取合理的栽培技术措施在不倒伏和不妨碍通风透光的前提下，扩大群体的叶面积指数，并维持较长的功能期，使之有利于作物光合产物的积累和运输。

（4）提高叶片的光合效率如抑制光呼吸作用，补施CO2肥料，人工调节光照时间等，均可增加光合能力，提高光合效率。

（5）加强田间管理，改善作物群体的生态环境包括水肥管理、及时除草、及时消灭病虫害、有效防御各种农业气象灾害等具体措施，都可以增加产量，提高光能利用率。

（二）设施光照条件及人工调节光质

红色膜：在红色膜下培育的水稻秧苗生产旺盛；甜菜含糖量高；胡萝卜直根长得更大；韭菜叶宽而肉厚，收获期提前，产量增加。

蓝色膜：主要适用于水稻育秧，有利于培育矮壮秧苗，还可用于蔬菜、棉花、花生、草莓、菜豆、茄子、甜椒、番茄、瓜类等蔬菜和其他经济作物，可较好地起到防除杂草的作用。

紫色膜：该膜主要适用于冬春季温室或塑料大棚的茄果类和绿叶类蔬菜栽培，可增进品质，提高产量。

黄色膜：据试验，用黄色膜覆盖芹菜和莴苣，植物生长高大，豆类生长壮实；覆盖黄瓜，可促进现蕾开花，增加产量1～1.5倍；覆盖茶树，茶叶品质上乘，产量提高。

黑色膜：杂草严重的地块或高温季节栽培夏萝卜、白菜、菠菜、秋黄瓜、晚番茄，选用黑色膜较好。

银色反光膜：主要用于温室蔬菜栽培，可悬挂在温室内栽培畦北侧，改善温室内的光照条件。

银灰色膜：主要适用于夏秋蔬菜、瓜类、棉花和烤烟栽培，有良好的防病、防蚜虫和白粉虱及改良品质的作用。

（三）光照调控

（1）光量调控——遮光，降低光照的强度；补光，提高光照的强度。

（2）光周期调控——遮光，延长暗期；补光，延长明期；改变明期、暗期交替的规律。

（3）光质调控——采用满足要求的具有特定光谱分布的人工光源补光采用满足要求的具有特定光谱透过率的覆盖材料。

（四）遮光

（1）光合遮光调控，降低温度，缩短光照时间和缩短光强度

◆夏季强光、高温会使某些植物光合强度降低，某些阴性植物或幼苗甚至产生叶片灼伤现象，需要进行光合遮光，以削减光强，减少太阳热负荷。遮光材料应具有一定的透光率、较高的反射率和较低的吸收率。

◆光合遮光主要目的是削减部分光热辐射，温室内仍需具有保证植物正常光合作用的光强，遮阳幕无需严密搭接，遮阳率40％~70％。

◆常用遮阳幕材料：竹帘、白色聚乙烯纱网、黑色遮阳网、屋面涂白等（室外）无纺布、缀铝膜（室内）等。

（2）光周期遮光调节

光周期遮光的目的是延长暗期，保证短日照作物对连续暗期的要求。常用的材料有黑布与黑色塑料两种，在温室顶面及四周铺设、严密搭接。使室内光照降到临界光周期照度以下，一般不高于22lx。遮光的时间一般应使连续暗期大于14h，通常从黑夜向傍晚和清晨两头延长。

（五）补光

◆补光：抑制或促进花芽的分化，调节花期；补充自然光源的不足。照度：人工光周期补光是作为调节作物生长发育的信息提供的，需用的照度较低，一般大于22lx，最好是50lx左右。光谱：~nm，可用富含红光的白炽灯。

◆补光方式：（一般长日照作物要求连续暗期短于7h）整夜连续补光；早晚延长补光；夜间间断补光；

（如北京地区冬季，光照时间为9h，黑夜为15h。为了节省电能，可用50lx光照在午夜补光4h，连续暗期变为两段5.5h，可节电50％。若用lx照度，每30min补光6min，或用lx照度每1min中补光3s，均可收到同样的光周期补光效果，但可节电60％~80％。）

◆几种常用人工光源的发光效率及光照强度换算

注∶①发光二极管光效率高于白炽灯、低于荧光灯；②微波放电灯效率最高

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农卷风编辑：林伟涛