植物主要是依靠太阳的能量进行光合作用而生长、开花、结果。植物通过绿叶对太阳光谱中的不同波长成分进行吸收和反射,吸收的太阳光加上根部吸收上来的水和空气中的二氧化碳,产生光致生物变化变为糖类。但由于自然界经常出现千变万化的气候变化和光照变因,使植物在各个不同的生长期不能充分吸取到自身不同生长期间所需要的光合营养,给生长带来不利,对此,科学合理的人工光谱——紫外线中的不同波长对植物的生长创造了很好的吸收和反射条件。大大促进植物叶片加厚,尤其是对根茎类植物的生长,具有十分明显的催生快长作用,能促使植物提前开花,改变成熟期,打破休眠、控制发芽和提高植物品质,增加经济效益。灯放射出的光如同阳光照射主要适用于补充植物光照(西红柿、黄瓜、草莓、豆苗、茶叶、盆景花卉等大棚植物)促进植物生长,适用于大棚内种植的各种植物。
太阳辐射是许多不同波长的光波所组成,太阳辐射能随波长的分布我们称为太阳光谱。到达地面上的太阳辐射包括紫外线、可见光和红外线三个部分。在太阳光谱中,对于植物生活起最重要的是可见光部分(波长0.4~0.76μm),但紫外线(波长0.01~0.4μm)和红外线(波长0.76~1000μm)也有一定的意义。
太阳辐射不同光谱对植物的影响如下:
1)波长大于1.00μm的辐射,被植物吸收转化为热能,影响植物体温和蒸腾情况,可促进干物质的积累,但不参加光合作用.
2)波长为1.00~0.72μm的辐射,只对植物伸长起作用,其中波长为0.72~0.80μm的辐射称为远红外光,对光周期及种子的形成有重要作用,并控制开花与果实的颜色.
3)波长为0.72~0.61μm的红光、橙光可被叶绿素强烈吸收,某种情况下表现为强的光周期作用.
4)波长为0.61~0.51μm的光,主要为绿光,表现为的光合作用与弱成形作用.
5)波长为0.51~0.40μm的光,主要为蓝紫光,被叶绿素和黑色素强列吸收,表现为强的光合作用与成形作用.
6)波长为0.40~0.32μm的光,外辐射起成形和着色作用,如使植物变矮,颜色变深,叶片变厚等.
7)波长为0.32~0.28μm紫外线对大多数植物有害.
8)波长小于0.28μm的远紫外辐射可立即杀死植物。
科学试验证明,不同波长的光对植物生长有不同的影响。可见光中的蓝紫光与青光对植物生长及幼芽的形成有很大作用,这类光能一直影响植物的伸长而使其形成矮而粗的形态;同时蓝紫光也是支配细胞分化最重要的光线;蓝紫光还能影响植物的向光性。紫外线是使植物体内某些生长激素的形成受到抑制,从而也就抑制了茎的伸长;紫外线也能引起向光性的敏感,并和可见光中的蓝、紫和青光一样,促进花青素的形成。可见光中的红光和不可见光中的红外线,都能促进种子或者孢子的萌发和茎的伸长。红光还可以促进二氧化碳的分解和叶绿素的形成。
此外,光的不同波长对于植物的光合作用产物也有影响,如红光有利于碳水化合物的合成,蓝光有利于蛋白质和有机酸的合成。因此,在农业生产上通过影响光质而控制光合作用的产物,可以改善农作物的品质。高山或者高原地区的植物,一半都具有茎杆矮短、叶面积缩小、毛茸发达、叶绿素增加、茎叶有花青素存在,花朵有颜色等特征,这是因为在高山上温度低、再加上紫外线较多的缘故。
国内最近几年随着农业生产力的提高,国内温室大棚发展很快,其原因是(1)国内搞活蔬菜市场,采用温室大棚生产反季节蔬菜。(2)北方生产期短,水稻及其它果实类蔬菜的春季育苗。(3)人工控制作物生长条件的高科技型的植物工厂,实现无土栽培,无污染食品等的生态农业发展的需要等。但由于北方及黄河流域等冬季气温低,日照时间短,满足不了作物生长的需要;南方虽然气温较高,但冬春两季多阴雨天,也会出现日照不足,因此,国内温室大棚普遍需要补光。
在传统农业生产中一般使用普通电光源补充光照和应用不同覆盖材料等农业技术措施,如采用单色荧光灯或彩色塑料薄膜,改变光环境以调控设施栽培环境中植物的生长发育。但这些措施存在着不同程度的问题,如缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯,光强不一致、接近甚至或低于植物的光补偿点,照射光源能效低等。低频无极植物生长灯在植物设施栽培环境中的大量应用研究结果表明,低频无极植物生长灯能够解决这些难题,特别适合应用于人工光控制型植物设施栽培环境。
无极植物生长灯以其固有的优越性正吸引着世界的目光。特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,由于无极植物生长灯光源具有发光效率高、使用寿命长、安全可靠,环保节能等特性,使无极植物生长灯在照明市场的前景更备受全球瞩目。
无极植物生长灯也由此诞生,基于空间环境的特殊要求,空间高等植物栽培中使用的光源必须具有发光效率高、输出的光波适合于植物光合作用和形态建成、体积小、重量轻、寿命长、高安全可靠性记录和无环境污染等特点。与冷白荧光灯、高压钠灯和金属卤素灯等其它光源相比较,无极植物生长灯更能有效地将光能转化成光合有效辐射,因此,近年来在地面和空间植物栽培中倍受重视。研究表明无极植物生长灯照明系统能提供光谱能量分布均匀的照明,其电能转换为植物所需光的效率超过金卤灯的120倍。