计算植物生长所需的光照强度的方法

2025-05-09

植物生长灯管在使用之前,就必须了解光照强度。才能合理补光。

计算植物生长所需的光照强度的方法,通常有以下几种方法和考虑因素:

根据植物的光补偿点和光饱和点计算

  • 确定光补偿点和光饱和点:通过专业的实验设备,如使用光合测定仪等,对植物进行不同光照强度下的光合作用测定。当光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用释放的二氧化碳量相等时,此时的光照强度即为光补偿点。随着光照强度增加,光合作用强度不再增加时的光照强度就是光饱和点。植物生长所需的光照强度通常在光补偿点和光饱和点之间。例如,阳性植物的光补偿点较高,一般在全部太阳光强度的 3% - 5%,光饱和点可达到 50000lux 以上;而阴性植物光补偿点不超过全部太阳光照强度的 1%,光饱和点有的仅为 5000 - 10000lux。

  • 参考经验数据:对于一些常见植物,已有大量研究确定了其光补偿点和光饱和点的大致范围,可以直接参考相关的植物生理学资料、学术论文或专业书籍。比如,模式植物拟南芥在人工气候室中通常在低 PPFD(100 - 200µmol m⁻² s⁻¹)和适中温度下生长良好。

根据植物种类和生长阶段估算

  • 不同植物种类:阳性植物如桃、杏、杨树等,生长需要较强的光照,一般需光量高,适合在阳光充足处,通常需要 3000 - 10000lux 甚至更高的光照强度;阴性植物像珍珠梅、文竹、红豆杉等,适宜在较弱光照下生长,一般 500 - 2000lux 即可;耐阴植物如杜鹃、山茶、七叶树等,对光照适应幅度较大,在全日照下生长良好,也能忍受适当庇荫,所需光照强度介于阳性和阴性植物之间。

  • 不同生长阶段:植物在不同生长阶段对光照强度需求不同。种子发芽后的早期阶段,光照强度可以较低,大约为 50 - 150µmol/m²/s;在植物生长期,光照强度需要逐渐提高,一般为 200 - 400µmol/m²/s;当植物进入开花和结果期后,大多数植物在此阶段需要更高的光照强度,通常在 400 - 800µmol/m²/s 之间。

根据灯具参数和布置计算

  • 已知灯具光通量和距离:如果使用人工光源,可根据公式 “光照强度(lux)= 光源光通量(lm)/ 距离的平方(m²)” 来计算植物表面接收到的光照强度。例如,一盏光通量为 1000lm 的灯具,距离植物 1m,则植物表面的光照强度大约为 1000lux。但实际情况中,还需考虑灯具的光束角度、反射率等因素对光照分布的影响。

  • 根据灯具功率和效率估算:灯具功率通常与其提供的光照强度有关,可通过公式 “灯具功率(W)= 光源光通量(lm)/ 光源效率(lm/W)”,先根据灯具的功率和效率估算出光源光通量,再结合距离等因素计算光照强度4。不同类型的灯具,如 LED 灯、荧光灯、高压钠灯等,其光源效率不同。例如,LED 植物生长灯的光源效率一般较高,可达到 80 - 150lm/W 左右,而高压钠灯的光源效率通常在 100 - 150lm/W 之间。


  在实际应用中,要准确计算植物生长所需的光照强度较为复杂,需要综合考虑多种因素。同时,还可以借助专业的光照测量仪器,如光合有效辐射计、照度计等,对实际的光照强度进行测量和校准,以确保为植物提供适宜的光照环境。


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