现代农业是物理技术和农业生产的有机结合,是利用具有生物效应的电、声、光、磁、热、核等物理因子操控动植物的生活环境及其生长发育,促使传统农业逐步摆脱对化学农药、化学肥料、抗生素等化学品的依赖以及自然环境的束缚,最终获取优质、高产、无毒农产品的环境调控型农业。随着现代农业的高速发展,也带动了相应的产业的发展。
任何一种生物的生命周期都会受到光的影响,的非人造光源是太阳,太阳光组成成分恒定,到达地球表面的太阳光波长范围从290nm到1700nm,比可见光波长范围宽,在太阳辐射光中,波长短于290nm的部分被大气层中较高部位臭氧吸收,而大于1700nm的部分被大气层中较低部位水和二氧化碳吸收。随着科学技术的发展,越来越多的人工光源应用到现实的生产生活中,对我们的生产生活的光环境来进行调控。
本文主要就在现代农业生产结构中种植业、畜牧业、渔业所应用到的光源进行简单的阐述。
一、种植业照明应用
根据早期学者的研究,植物的生长过程都是通过光照调节来完成的。在整个生长过程中,涉及到光合作用、光周期调节、光生态形成等几方面,植物对光的吸收不是全波段的,而是有选择性的.
光合作用是植物、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和碳反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。
光调节植物整个生长发育,以便更好地适应外界环境。这种依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变,最终会继承组织和器官的建成,就成为光形态建成,亦即光控制发育的过程。光在光形态发生中起的是信号作用,与在光合作用中起能源作用不同。
根据植物光合作用光谱和叶绿素吸收光谱,就可以选择满足这个光谱需求的光源产品,为了满足这一光谱需求,目前能达到这个要求的光源产品主要以荧光灯和LED灯为主,两者各有千秋。
植物生长用荧光灯,依据“QB/T 2944 2008植物生长用荧光灯”来生产,其主要发射光谱集中在蓝色400-500nm,红色600-700nm之间,依靠调节荧光粉的配方,来调整蓝色光谱和红色光谱的比例。
根据植物工厂不同的组培、育苗、栽培等阶段,对光照及光谱的要求是有差异的。因此,需要对此进行针对性的实验来进行比对。植物生长荧光灯的光谱如下
可以看出,这个光谱是满足叶绿素吸收光谱要求的,荧光灯中的红色光谱与蓝色光谱比例是可以通过调整荧光粉中的比例而获得。
不同植物组培阶段的光需求是不一样的,我们与一些组培公司在土豆、非洲菊、铁皮石斛、红掌、玉簪、文心兰、双线竹芋等品种上做过相关实验。通过实验得出相应的红蓝比例。
在我国菜篮子工程的推动下,大棚种植蓬勃发展,但是在种植反季节蔬菜时,但是由于地区气候的差异性,尤其是在北方的冬天,本身这类蔬菜的光照时间就要多些,大棚光靠日照是满足不了要求的。我们冬天在山东寿光做了相应的实验,主要针对的是黄瓜、丝瓜、番茄等补光,通过每天8H的照射补光,可以使农产品提前7-10天上市。