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人工光源的光谱对组培苗的作用

文章作者:zhuobo 发布时间:2020-10-30 17:14:56 浏览次数:0

  在植物的生长发育过程中,除了光量子通量密度提供的能量强度外,光谱构成也是影响植物对光线利用的一大因素——因为植物对光线的吸收利用在不同的波段是有选择性的。

人工光源的光谱对组培苗的作用

  光合作用的光谱特征

  光合作用是指绿色植物吸收光的能量,同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧气的过程。光合作用是“地球上最重要的化学反应”,同时也是地球上生命存在、繁荣和发展的根本源泉。光合作用的进行是依靠光合色素来完成的,不同的光合色素对于光线的利用是有选择性的。

  由上图可以看出,高等植物叶绿素吸收光的最强吸收区有两个:一个在波长640---660的红光部分,另一个在430---450的蓝紫光部分。在橙黄绿部分只有不明显的吸收,其中绿光部分最少。

  两种叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)的吸收光谱相似,但也有所差异:首先叶绿素a在红光部分的吸收带宽些,在蓝紫光部分窄些,而叶绿素b在红光部分的吸收带窄些,在蓝紫光部分宽些;其次,与叶绿素b比较,叶绿素a在红光部分的吸收带偏向长波方向,而在蓝紫光部分则偏向短波方向。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同,他们的最大吸收带在蓝紫光部分,不吸收红光等长波的光。因此要想植物的光合作用正常进行,光谱就必须满足光合色素的吸收波段。

人工光源的光谱对组培苗的作用

人工光源的光谱对组培苗的作用

  光形态建成的光谱特征

  光除了能够让植物进行光进行光合作用外,还能够调节植物整体的生长发育,以便使植物更好的适应外界环境。这种依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变,最终汇集成组织和器官的建成,称为光形态建成。

  光形态建成一般来讲不需要吸收大量光能而是利用像开关一样的受体系统来启动形态发生过程。在光形态建成过程中诱导主要反应的波段不是红就是蓝,但是波段与光合作用的波段又有一定的区别。因此在组培补光中还必须要考虑光谱对于植物光形态建成的影响。

  隐花色素对蓝光部分的吸收

  高等植物典型的蓝光反应包括:向光反应、抑制茎伸长、促进花色素苷积累、促进气孔开放以及调节基因表达。蓝光反应的光谱特征为在400nm---500nm区域内呈“三指”状态,这是区别蓝光反应与其他光反应的标准。目前对蓝光受体了解还不多,有一种色素(隐花色素)主要吸收450---480nm波长。

  在红光区域主要是由光敏色素起作用,其是一种易溶于水的色素蛋白质。光敏色素的生理作用甚为广泛,它直接或者间接的影响着植物从种子萌发到开花、结果及衰老等一生的形态建成。

  光敏色素分为红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr)两种类型。两者的光学特性不同,Pr的吸收高峰在660nm,Pfr的吸收高峰在730nm。Pr和Pfr在不同光谱作用下可以相互转换。当Pr吸收660nm红光后,就转变为Pfr,而Pfr吸收730nm远红光后,会逆转为Pr。

  Pr是生理失活型,Pfr是生理激活型。光敏色素的光化学转换,Pr和Pfr在小于700nm的各种光波长下都有不同程度的吸收,有相当多的重叠。在活体植物中,这两种类型的光敏色素是平衡的,这种平衡决定于光源的光波成分。因此光谱的成分构成将直接影响植物光形态的建成,直接影响组培苗的生长状态。这种影响要比对光合作用的影响大得多。

  在植物组织培养的补光过程中,光谱的构成成分是至关重要的。由于大多数组培都是采用外加碳源,导致瓶苗的光合作用不是那么的强烈。因此光谱构成对于光形态建成的影响远远大于光合作用。

人工光源的光谱对组培苗的作用

人工光源的光谱对组培苗的作用

  随着LED照明技术的不断进步,因其节能、耐用、寿命长等诸多特点,势必将会给组培补光照明带来一场前所未有的革命,但是一款好的补光灯具从光谱角度来讲至少应该具备以下特征:

  1、全光谱能够满足大多数的植物需求,研发一种完全适用于所有植物的补光灯是不现实的,但是开发一种适用于大多数植物的光谱需求的补光灯是可能的。组培补光应该是完全满足光形态建成的光谱需求,兼顾光合作用的光谱需求。

  2、实际的发光颜色不能引起工作人员的不适,有些植物补光灯采用红蓝配比的方式进行设计。先不讨论其效果如何,单是发出的光线就能引起人眼的极度不舒服,这种灯是不适合用于有人操作的组培行业中。

  3、试验验证是必不可少的,不是随便一个LED灯都可以拿来用作组培行业的补光,除了满足光谱的设计需求外,还必须经过大量的不同植物的试验验证。

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