刍议补光灯育苗合适的照度及距离 | 光量子通量密度 vs. 勒克斯

精人的兰芬芬 · 发表于 2024-2-3 22:05

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催芽、育苗是非常有效的抢早栽培措施，利于芽齐苗壮，赶早上市。然而，天气阴晴不定，极大地限制了育苗的效果。因此，人工光源补光是弥补自然光源不足的重要手段。如何使人工光源育苗的效果最大化，是当今研究的热点。
目前研究已从光质、光强、光周期，交替补光等方面展开。本文将集中讨论光强对育苗效果的影响，兼议光强单位的迥异及最佳表征单位。

笔者进行了数次尝试，最初的两三次效果相当不理想。如图：
由图可观及真叶泛黄、叶面积小，苗弱，长势差。更换灯具也是如此。
而最后一次的补光灯光谱是几乎最佳的育苗光谱，是笔者通过大量研究总结得出的。
为此，笔者在很长一段时间内放弃了补光灯育苗，甚至得出“人工光源无法替代阳光”的结论。

早春，广东连阴不晴，或偶有阳光照射，总阳光直射时长为全年最短。最近又迎来了连阴天，而笔者必须在有限的时间内把苗育好，才能放心离开。补光灯的计划重启，并且花钱买了光合有效辐射传感器进行查因，来看看到底问题出在哪儿了。

图：光合有效辐射传感器（模拟量4-20mA输出）

这个是之前使用的高度——27cm。
输出电流5.27mA，则测得光量子通量密度（PPFD）为：（5.27-4.00)*2500/16=198.4375μmol/m·s
难怪效果那么差，原来PPFD远远不够，育苗最适PPFD为300-450μmol/m·s，因此需要将灯调到最低，再测。

将灯放到最低，输出电流9.51mA，则光量子通量密度为：
（9.51-4）*2500/16=860.9375μmol/m·s。
因为传感器的高度比幼苗高一倍，因此需要把穴盘撤掉，把传感器放到地上再测；传感器高度跟穴盘相近，则测得穴盘表面光量子通量密度为300μmol/m·s左右，符合要求。
因此需要将灯架调到最低，进行补光。

实际栽培效果：
栽培效果非常好，PPFD保证了，果然效果非常棒，补光4天，马上长出2片真叶了。叶色浓绿，叶面积正常。

讨论：
之所以我使用的是PPFD，是因为PPFD正是植物光合作用光照度的表征单位——光量子。植物光合作用的本质就是光量子激发PSI, PSII复合体使之发生电子跃迁转移，并进行各种化学反应。而lux是人眼感知的照度单位，是通过视见函数加权计算得来，即：人眼对660nm波长的绿光最敏感，因此该波长的绿光人眼看起来最亮，哪怕灯的功率是一样的，但是绿光的lux最高。所以，人眼对白光非常敏感，而白光通常正是含有70%左右的绿光，因此白光人肉眼看起来最亮；而人眼对红蓝光不敏感，同等功率下红蓝光看起来最“暗”，所以红蓝光的lux通常偏低。这也是为什么我不倾向于买白光的灯，因为发出的所占比例很大的绿光植物是吸收极少的，是低效光。因此白光照在植物上，能吸收的大概只有10%-15%左右，85%以上的光都被反射掉了。因此，以红蓝光为主的灯利用率较高，虽然颜色看起来不好看，但却是高效的光。

图：视见函数

该灯用电功率为42w左右，只能照半个穴盘，所以，还是需要更大瓦数的灯才能照更大的面积。这种圆形的灯，边缘光照度衰减严重。需要增加反光材料来增加边缘的光照度。

补光灯的光谱和光强（光照度）缺一不可，都非常重要，合适的光谱加合适的光强，才能有好的效果。

预计灯的位置并非一成不变，而是随着株高动态调整，毕竟传感器放穴盘上时的PPFD高达860，意味着植株长到跟传感器高度齐平时，可能会发生强光下的光抑制，光并非越强越好，强光下会发生胁迫，过量的电子激发跃迁会产生有毒光产物（自由基、单线态氧等）对植物细胞组织产生破坏。

目前合并进行了CO2加富，具体效果如何，还待年后揭晓。

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