什么是 PAR?

要计算 DLI(每日光照积分),首先要知道 PAR。这里先提出一个 Photosynthetically active radiation(PAR)光合有效辐射的概念,PAR 是太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分,波长在 400~700nm 之间,与人眼可见光谱范围基本重合。每种植物都有一个合适的光照强度,当光照达到此强度,光合作用效率最高,生长最快,当光照不足时,则生长减慢,植物品质下降;如果光照太强,超过光饱和点,光合作用和生长则不会再加快。

测量光照强度

测量光照强度最常见的单位是 Foot-candle 英尺烛光(美国)和 Lux 勒克斯(欧洲)。种植户有必要了解这些单位的限制。这两个单位都显示读取数值时那个瞬间的光照强度。但是我们知道,阳光是时刻都在变化的,某一次的测量并不能反映植物在一天所接受的总光照强度。

而且,Foot-candle 英尺烛光是光照强度单位,代表了可被人眼看到的可见光的数量(主要是绿光)。这就决定了 Foot-candle 英尺烛光更适合人,而不是用来指示植物光合作用。

园艺生产中常用 PAR 光合有效辐射来衡量瞬间光照强度,单位是微摩尔(μmol)每平米(m-2)每秒(s-1), 即 µmol/m2/s。这个量子单位衡量每秒在每平方米上接受到的用于光合作用的光量子。但这个单位仍然只代表瞬间的读数。

每日光照积分 DLI(Daily Light Integral)

DLI 衡量每天接受到的光合有效辐射。作为光强度(瞬时光:µmol/m2/s)和持续时间(天)的函数。表示为每平方米(m-2)每天(d-1)的光摩尔数(mol),即 mol/m2/d。

DLI 的概念类似于降雨量,降雨量表示单位时间内一定区域的降雨。温室种植者可以使用光照测量设备测量 24 小时单位面积内累积接受的光合有效辐射。

美国各地每月户外 DLI 地图。

美国 Clemson University 的 Pamela C. Korczynski 等人绘出美国室外每月的 DLI 数据地图。这些地图说明了纬度、月份、日照时间会怎样影响 DLI,其变化范围为 5~60 mol/m2/d。

在温室中,DLI 数值很少超过25 mol/m2/d,这是因为温室玻璃材料、结构、季节(影响太阳角度)、云量、日照时间(光周期)、遮阴和其他温室遮挡物。

DLI 在温室生产中的重要性

DLI是温室生产中的一项重要测量指标,因为它会影响植物生长、发育、产量和品质。例如,DLI 可以影响幼苗和插条的根冠生长、最终植株质量(分枝、花数和茎厚等特征)和时间。商业种植者定期监测和记录作物的 DLI,可以很容易地确定何时需要补充照明或可伸缩遮阳帘。

对于北纬地区的种植者尤其重要,因为大部分植物在 12 月到 3 月扩繁,而室外自然光的 DLI 在 5~30 mol/m2/d 之间。在温室内,因为温室覆盖物、结构、顶部悬挂物遮光,数值可能只有 40%~70%。这些遮挡会使平均 DLI 低至 mol/m2/d。

DLI 的应用

在光限制条件下生长的植物(低 DLI )通常会延迟生长和发育。密歇根州立大学进行的研究表明,在第2阶段(愈伤组织形成)和第3阶段(根系发育),将 DLI 保持在 4~11 mol/m2/d 之间,可以加速矮牵牛和新几内亚凤仙花插条的繁殖。

扩繁阶段每日光积分(DLI)对新几内亚凤仙花根系发育和插条的影响

关于新几内亚凤仙花的实验结果显示随着扩繁阶段 DLI的升高,根系、生物量积累(根系和新梢生长)和品质(不徒长)都有提升,而且花期会提前。此外对于鸡冠花、凤仙花、鼠尾草、金光菊的实验显示当其 DLI 提升至 12 mol/m2/d 后,更耐移植。

根据这些研究,推荐温室种植者在耐阴园艺植物的生长后期提供最少 10~12 mol/m2/d 的每日光照积分 DLI。

但需要注意,温室不同植物的 DLI 要求有所不同,后附表列出了一些园艺植物的 DLI 需求,以供参考。一些种植者会根据植物 DLI 的不同需求分开种植。DLI 需求量在 3~6 mol/m2/d 的植物可被认为是耐阴植物,6~12 mol/m2/d 的可被认为是中等光照植物,12~18 mol/m2/d 的可被认为是喜光植物,超过 18 mol/m2/d 可被认为是强光照植物。

各种温室作物的 DLI 要求

补光

请注意,只有当光合作用增加可以带来更多收入(例如更多花苞、插条和切花)时,补充照明通常才值得。

在恶劣天气或短日照期间使用 HID 灯(氙灯)补光能提升植物产量和品质。HPS 灯(高压钠灯)或金属卤化物灯通常提供 33~98 µmol/m2/s 。

使用 PAR 为 52 µmol/m2/s 的 HPS 灯照射12小时,增加的 DLI 约为2.24 mol/m2/d(52 µmol/m2/s × 12h × 3600s = 224640052 μmol/m2/d ≈ 2.24 mol/m2/d)。这与太阳光提供的 DLI 相比非常少。美国北部高纬度区域一年中有几个月的光照是不够的(低于10 mol/m2/d)。

举个例子,种番茄常用的光合有效辐射是 200 μmol/m2/s,假设一天照了 16 小时,那么今天的 DLI 就是 200 μmol/m2/s × 16h × 3600s = 11520000 μmol/m2/d = 11.52 mol/m2/d. 假如番茄的整个种植周期需要积累 1000 mol 的 DLI,每天提供 10 mol, 是不是 100 天就能收获了,那么每天提供 20 mol 呢?你家番茄就比别人长的快一倍,当然这些都是理论上的。实际操作中要根据不同的季节,不同的植物以及实际情况来制定合理的补光计划。