項(xiàng)目5　園藝設(shè)施光照環(huán)境特點(diǎn)及調(diào)控

項(xiàng)目描述　設(shè)施內(nèi)的光照環(huán)境包括光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時(shí)數(shù)與空間分布。光照環(huán)境對設(shè)施內(nèi)作物的生長發(fā)育產(chǎn)生光效應(yīng)、熱效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，直接影響作物的光合作用、光周期反應(yīng)和器官形成的建成。而設(shè)施內(nèi)的光照條件受設(shè)施外自然光照、設(shè)施建筑方位、設(shè)施結(jié)構(gòu)、透光屋面大小、形狀、覆蓋材料特性、清潔程度、作物的群體結(jié)構(gòu)及輻射特性等多種因素的影響。只有了解園藝設(shè)施的光照環(huán)境特點(diǎn)，熟悉園藝作物對光照條件的要求，掌握園藝設(shè)施光照環(huán)境調(diào)控的方法，才能促進(jìn)園藝作物的安全、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)　了解影響園藝設(shè)施光照環(huán)境的各種因素和變化特點(diǎn)；熟悉光照強(qiáng)度、光照時(shí)間及光質(zhì)變化對園藝作物的影響；掌握改善設(shè)施光照條件、調(diào)控光照時(shí)數(shù)、園藝設(shè)施遮光和人工補(bǔ)光的方法。

能力目標(biāo)　掌握改善設(shè)施光照條件的基本技能；學(xué)會(huì)調(diào)控設(shè)施內(nèi)光照時(shí)數(shù)的基本方法；學(xué)會(huì)園藝設(shè)施遮光和人工補(bǔ)光的操作方法。

項(xiàng)目任務(wù)

小貼士

“萬物生長靠太陽”，植物的生命活動(dòng)，都與光照密不可分，因?yàn)槠滟囈陨娴奈镔|(zhì)基礎(chǔ)是通過光合作用制造出來的。目前我國園藝設(shè)施類型中，塑料拱棚和日光溫室是最主要的類型，約占設(shè)施栽培總面積的90%或更多。塑料拱棚和日光溫室是以日光為光源與熱源的，所以光照環(huán)境對設(shè)施園藝生產(chǎn)產(chǎn)生的影響是巨大的。設(shè)施內(nèi)的光照環(huán)境包括光照強(qiáng)度（光照度）、光質(zhì)、光照時(shí)數(shù)與空間分布。光照環(huán)境對設(shè)施內(nèi)作物的生長發(fā)育產(chǎn)生光效應(yīng)、熱效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，直接影響作物的光合作用、光周期反應(yīng)和器官形成的建成，所以在設(shè)施園藝作物生產(chǎn)，尤其是在喜光作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培中，會(huì)產(chǎn)生決定性影響。

任務(wù)5.1　園藝設(shè)施光照環(huán)境特點(diǎn)

活動(dòng)情景　園藝設(shè)施內(nèi)的光照環(huán)境不同于露地，由于是人工建造的保護(hù)設(shè)施，其設(shè)施內(nèi)的光照條件受設(shè)施外自然光照、設(shè)施建筑方位、設(shè)施結(jié)構(gòu)、透光屋面大小、形狀、覆蓋材料特性、清潔程度、作物的群體結(jié)構(gòu)及輻射特性等多種因素的影響。

工作過程設(shè)計(jì)

工作任務(wù)單

任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

5.1.1　設(shè)施外的太陽輻射

設(shè)施內(nèi)的光照來源，除少數(shù)地區(qū)或溫室進(jìn)行補(bǔ)光育苗或部分利用人工光源栽培植物外，主要依靠自然光源的太陽光能，通常是指太陽輻射中人眼可視的可見光部分，波長在380～760nm范圍，其輻射能量約占地球表面太陽輻射總能量的1/2。

太陽不斷地以電磁波的形式向宇宙釋放能量，太陽輻射穿過大氣層時(shí)，由于臭氧、水汽、二氧化碳和塵粒等的吸收、反射、散射，透射到地球表面的太陽輻射能量僅占大氣層上屆太陽總輻射的1/2左右；到達(dá)地表的太陽輻射光譜也發(fā)生了很大變化，光譜范圍僅限于300～3000nm。狹義的太陽光能通常是指380～760nm的可見光部分，但廣義的太陽光能是包含光譜為300～3000nm范圍的到達(dá)地面的整個(gè)太陽輻射能，除可見光外，還包括紫外線（波長在380nm以下）和紅外線（波長在760nm以上）。紫外輻射又分為近紫外線（320～400nm，UV-A）和遠(yuǎn)紫外線（280～320nm，UV-B）；紅外輻射（也稱熱輻射）又分為760～3000nm波段的近紅外線和3000nm以上的遠(yuǎn)紅外線（也稱長波輻射）。另外，波長為400～700nm的范圍是植物光合作用主要吸收利用的能量，稱為光合有效輻射。而700～760nm的部分稱為遠(yuǎn)紅光。由此可見，與植物生長和設(shè)施環(huán)境控制密切相關(guān)的太陽輻射，不僅占總輻射能量約50%的可見光部分，還包括分別占太陽總輻射能量約43%和7%的紅外線和紫外線輻射（圖5.1）。所以，用太陽輻射量來表達(dá)設(shè)施光照環(huán)境更為恰當(dāng)。

圖5.1　地表太陽輻射光譜能量分布及各波長域名稱

圖5.2　植物對不同光譜的相對敏感性

圖5.3　人眼對不同光譜的相對敏感性

度量日光能的相關(guān)單位有代表輻射能（radiometry）的W/m2，代表照度（photometry）的lx和代表光量子流密度（quantum）的μmol/（m2·s）。舊制常用照度（光照強(qiáng)度）作為光量的物理量，其單位為勒克斯（lx）或千勒克斯（klx），這是指正常人眼的感光靈敏度曲線折算的表示物體被照明的程度，在光輻射中屬于波長為380～760nm的可見光部分。實(shí)際上不同波長段的光亮度是存在很大差異的，例如光波為550nm即黃綠光處，是人眼感光最靈敏的峰段，然而對綠色植物的吸收率而言，黃綠光是吸收率較低的波段，如圖5.2、圖5.3。同時(shí)，影響植物生理代謝的不僅是可見光，還包括紫外線和紅外線，所以新近都改用國際單位（SI制）來表示太陽光輻射能的物理量，即以單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的輻射能量的“輻射通量密度”（radiantfluxdensity，RFD）來表示太陽輻射能的大小，其中通過的光合有效波長域，能被植物葉綠素吸收并參與光化學(xué)反應(yīng)的太陽輻射能則稱為“光合有效輻射”（photosynthetically activeradiation，PAR），其單位都是W/m2或kJ/（m2·h）〔1W/m2=3.60kJ/（m2·h）〕或用μmol/（m2·s）表示；或者以單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積入射的光量子摩爾數(shù)（1mol= 6.02257×1023）的“光量子通量密度”（photonfluxdensity，PFD）來表示，又稱光通量密度，單位是mol/（m2·s）；或者以光合有效波長范圍內(nèi)的光量子通量密度，即“光合有效光通量密度”（PPFD）來表示，單位為μmol/（m2·s）。單個(gè)光量子的能量與其波長成反比，光合作用強(qiáng)度與光合有效利用光量子數(shù)成正相關(guān)，這更客觀地反映了光能對植物的生理作用。

太陽輻射下1W/m2≈4.56μmol/（m2·s），PAR（W/m2）≈0.45RFD（W/m2）?？梢姽獠ㄩL域lx與W/m2的換算系數(shù)為1W/m2≈250lx。RFD、PPFD和光照強(qiáng)度間不成比例關(guān)系，三者相互換算較為復(fù)雜，與輻射源的波長分布等有密切關(guān)系，現(xiàn)將不同光輻射源的三者相互換算系數(shù)表示如表（表5.1）。以白熾燈為例，照度為1klx時(shí)，其PAR為3.96W/m2，其余PAR、PPFD依定義推定。

表5.1　不同光源的PAR、PPED及照度的換算
（McCree，1972）

在晴天條件下，地面太陽輻射能依不同波長的能量分布如圖5.1所示，其最大輻射能在550nm（綠色）附近。圖中的能量分布曲線并不光滑，是由于大氣中水汽、二氧化碳、其他氣體等具有選擇性吸收光譜的特性所致。圖示光合有效輻射占總輻射的50%弱，而波長800nm以上部分僅起加熱（葉溫升高）作用而對植物生理作用沒有直接影響。

上述到達(dá)地面的太陽輻射由直接輻射和散射輻射兩部分組成。前者是指未經(jīng)大氣層微粒的反射和散射而直接到達(dá)地面的太陽輻射；后者是指陽光通過大氣層時(shí)經(jīng)氣體分子、塵埃、水滴等的吸收、反射而成為散射光到達(dá)地面。兩者之和稱為太陽總輻射，單位為W/m2。在晴天條件下，散射光能占總輻射的約10%，陰雨天時(shí)散射光比率幾乎達(dá)到100%。

5.1.2　影響設(shè)施內(nèi)光照條件的因素

太陽光投射到設(shè)施表面會(huì)發(fā)生反射、吸收和投射而形成設(shè)施內(nèi)的光照環(huán)境。影響設(shè)施內(nèi)光照環(huán)境的主要因素，除室外時(shí)刻變化的太陽輻射等氣象因素外，還受設(shè)施本身結(jié)構(gòu)域管理技術(shù)的影響，其機(jī)理較為復(fù)雜。在生產(chǎn)實(shí)踐中對設(shè)施內(nèi)光照環(huán)境的要求是能最大限度地透過光線（透光率大）、透光面積大、光照時(shí)間長和光照分布均勻。

1）室外太陽輻射的影響

室外太陽輻射直接影響室內(nèi)光照環(huán)境，它又受太陽高度角和大氣透明度的限制。

（1）太陽高度角

太陽高度角是指太陽直射光線與地平面的夾角。太陽高度角的大小取決于某地的地理緯度、季節(jié)及每天的時(shí)刻，即太陽高度角在低緯度地區(qū)大于高緯度地區(qū)，在夏半年大于冬半年（夏至日最大，冬至日最?。谡鐣r(shí)刻大于一天內(nèi)的其他時(shí)刻，可見太陽高度角每時(shí)每刻都在變化。通常所指某地某天的太陽高度角是指當(dāng)?shù)刂形?2：00的太陽高度角，用H0表示。其算式：

H0=90°-￠+δ

式中　￠——某地的地理緯度；

　　　δ——赤緯，即太陽直射光線垂直射在地面處的地理緯度。

太陽赤緯隨時(shí)間的變化在-23.5°（南回歸線）至23.5°（北回歸線）的范圍內(nèi)變化，而且在夏半年（春分至秋分）取正值，冬半年（秋分至春分）取負(fù)值，如表5.2。

表5.2　季節(jié)與赤緯（δ）

太陽高度角的大小直接影響室外太陽輻射和室內(nèi)的透光率。當(dāng)太陽高度角等于90°時(shí)，室外太陽輻射強(qiáng)度最強(qiáng)，透光率也最大；高度角越小，室外太陽輻射越弱，透光率也越小。所以，太陽高度角是估算設(shè)施透光率和計(jì)算全天太陽輻射強(qiáng)度的必要參數(shù)。

（2）大氣透明度

大氣透明度對直射光的影響很大。通常夏季晴天時(shí)直射光占太陽總輻射的90%左右，多云到陰天時(shí)則占30%～40%。大氣透明度受大氣層厚度（與海拔高度有關(guān)）、云的種類與云量、霧及煤煙、水滴、塵埃等因素影響，大氣透明度好，白天太陽輻射強(qiáng)度大，設(shè)施的透光率大，有利于設(shè)施作物的生產(chǎn)。

2）設(shè)施透光率的影響

設(shè)施的透光率時(shí)指設(shè)施內(nèi)作物栽培床面或作物冠層接受太陽輻射能或光照強(qiáng)度與室外水平面太陽輻射能或自然光照強(qiáng)度之比，以百分率表示。

太陽光由直射光和散射光兩部分組成，設(shè)施內(nèi)的直射光透光率（Td）與散射光透光率（Ts）不同，若設(shè)施內(nèi)全天的太陽輻射總量（或全天光照度）為G，設(shè)施外直射光量和散射光量分別為Rd、Rs，則：

G=RdTd+RsTs

（1）散射光透光率（Ts）

太陽光通過大氣層時(shí)，因氣體分子、塵埃、水滴等發(fā)生吸收與散射后到達(dá)地表的光線稱散射光。散射光是太陽輻射的重要組成部分，在設(shè)施設(shè)計(jì)和管理上要充分考慮利用散射光的問題。通常情況下，散射光透光率（Ts）取決于透明覆蓋材料的種類、保護(hù)設(shè)施的結(jié)構(gòu)、形式及覆蓋物的污染狀況。對于某種類型的設(shè)施，Ts可以由下式?jīng)Q定：

Ts=Tso（1-r1）（1-r2）（1-r3）

式中：Tso為干潔透明覆蓋材料對散射光的透光率，系覆蓋材料為水平放置時(shí)測得的散射光透光率（當(dāng)屋面傾斜角度較大時(shí)，應(yīng)折減2%～3%）；r1為設(shè)施構(gòu)架。設(shè)備等不透光材料的遮光損失率（一般大型設(shè)施r1在5%以內(nèi)，小型設(shè)施在10%以內(nèi)）；r2為覆蓋材料因老化的透明損失；r3為水滴和塵埃的遮光損失（一般水滴透過損失可達(dá)20%～30%，塵?？蛇_(dá)15%～20%）。

太陽輻射中，散射輻射的比重與太陽高度角和天空云量有關(guān)，太陽高度角為0°時(shí)，散射輻射占100%，20°時(shí)占90%，50°時(shí)占18%。散射輻射還隨云量的增多而增大，散射光是太陽輻射的重要組成部分，在設(shè)施設(shè)計(jì)和管理上要考慮如何充分利用散射光的問題。

（2）直射光透光率（Td）

直射光透光率（Td）主要與投射光的入射角有關(guān)。入射角大小由太陽高度角所制約，而太陽高度角是依該地區(qū)的地理緯度、季節(jié)、時(shí)間的變化而時(shí)刻變化的，還因設(shè)施方位、構(gòu)造形式、屋面坡度、單棟或連棟覆蓋材料的種類等不同而異。

總之，在設(shè)施總輻射中，散射光透光率一般是設(shè)施固有的定數(shù)，所占比例較小，而且是垂直透射入設(shè)施內(nèi)，栽培床面光照時(shí)空分布也較直射光均勻，主要由設(shè)施結(jié)構(gòu)與覆蓋材料所決定，與太陽高度角及設(shè)施建造方位無關(guān)。以下所論述的設(shè)施光照環(huán)境的各種影響因素主要是針對直射光透光率為主。

3）覆蓋材料透光特性的影響

（1）設(shè)施屋面直射光入射角的影響

太陽光照射到設(shè)施屋面后，大部分透過透明覆蓋材料射入設(shè)施內(nèi)，一部分被覆蓋材料所吸收，一部分被反射掉，這三部分有如下關(guān)系：

吸收率+反射率+透射率=100%

潔凈玻璃或塑料薄膜的光吸收率約10%，為一定數(shù)。因此，光線的透射率就決定于反射率的大小，反射率越小則透射率越大，而輻射率大小與直射光的入射角有直接關(guān)系。所謂直射光入射角是指直射光線照射到屋面與屋面的法線間形成的夾角，如圖5.4所示。

入射角越小，透光率越大，入射角為0時(shí)，光線垂直照射到透明覆蓋物上，透光率為最高。圖5.4示入射角的大小與透光率和反射率的關(guān)系，可以看出，透光率與入射角的關(guān)系并不成簡單的線性關(guān)系，透光率隨入射角的增大而減小，入射角為0時(shí)透光率約83%；入射角為40°或45°，透光率明顯減少；若入射角超過60°，透光率就急劇下降，而反射率就迅速增大。但透光率與入射角之間的關(guān)系還因覆蓋材料種類的不同而異，透明覆蓋材料農(nóng)膜與透明玻璃的透光率高于擴(kuò)散性覆蓋材料（透過的直射光20%～40%被擴(kuò)散）。毛玻璃和纖維玻璃等半透明覆蓋材料，當(dāng)入射角超過20°時(shí)，就隨著入射角的增大而透光率直線下降。硬質(zhì)覆蓋材料中，波形板（如波狀纖維玻璃）由于能對陽光進(jìn)行多次反射，而且能在某一方向上使陽光入射角減小，因而透過性能高于平板材料。

圖5.4　覆蓋物為3mm玻璃的太陽入射角與透光率和反射率

（2）覆蓋材料對不同光質(zhì)（波長）的透光性

不同覆蓋材料有不同的透光率，并且影響設(shè)施內(nèi)的光譜成分組成，特別是其所含添加劑種類的不同，對太陽輻射光譜的吸收、反射和透射能力各異，所以在某些情況下，雖然兩種覆蓋材料的透光率相同，但由于對不同光質(zhì)（波長）的透光率不同，致使透射入設(shè)施的光譜能量分布有很大差異，對作物生長發(fā)育的有效性也不相同。理想的覆蓋材料應(yīng)對波長為300～750nm的對作物生理作用關(guān)系密切的有效輻射具有最大的透過率。波長300nm以下的紫外線，由于大氣臭氧層的吸收，到達(dá)地面的很少，而且波長在320nm以下的遠(yuǎn)紫外線透過率越低，對增強(qiáng)塑料覆蓋材料的抗老化劑越有利；320～380nm波長的近紫外線透過率高，則對某些作物的果色、花色、維生素C等的形成有利；太陽輻射中800～3000nm波長的紅外線透過率底時(shí)，則進(jìn)入設(shè)施的熱量較少。而設(shè)施內(nèi)輻射波長在5000～20000nm的長波輻射透過率越低，則對設(shè)施保溫越有利。圖5.5表示各種覆蓋材料在紫外線部分和可見光部分不同波長的透光率。由圖可見FRP板、PC版和PET版均不透過紫外線。PE膜、MMA版、FRA版、PVC膜和玻璃都能透過部分紫外線，由于紫外線290nm以下的波長域被臭氧層幾乎全部吸收掉，不能到達(dá)地面，所以這幾種材料的紫外線部分的透光率，實(shí)質(zhì)上不存在差異。但當(dāng)PE、MMA和FRA加工時(shí)加入紫外吸收劑時(shí)，也會(huì)阻止紫外線的透過。至于可見光部分，各種覆蓋材料的透光率大都在85%～92%，差異不顯著。玻璃對可見光的透光率很高，近紅外線以及波長2500nm以內(nèi)波段的紅外線的透光率也很高，但能阻止波長為4500nm以上的長波輻射紅外線的通過，這對設(shè)施保溫有利。玻璃對300nm以下的紫外線基本不透過，卻能透過310～320nm以上的近紫外線。FRP板、PC板與玻璃一樣，300nm以下的遠(yuǎn)紫外線透光率低，F(xiàn)RA板和MMA板近紫外線透過率較高，其余特征均與玻璃相似，但抗老化性能差，透光率年遞減1%以上。PET膜、ETFE膜的可見光透光率高達(dá)90%～93%，近紫外線透過率也是最好的，特別是ETFE膜300nm以下的紫外線透光率高達(dá)70%以上。

圖5.5　不同覆蓋材料的分光透過率（日本設(shè)施園藝協(xié)會(huì)，1986）

EVA膜、PE膜和PVC膜，對可見光的透光率相近，都在90%左右，對近紅外線到波長5000nm的紅外線的透光率也比較接近。但EVA和PE膜可透過300nm以下的紫外線，PVC膜只能透過300～380nm的近紫外線。PE膜和EVA膜保溫性能不如PVC膜。

近年來，設(shè)施園藝中用于遮光降溫而研發(fā)的遮光資材及其應(yīng)用日益增多，都是具有透氣性的網(wǎng)狀、無紡布狀（二者兼具防蟲功能）、條帶狀的遮光資材，通過染色改變紅光與藍(lán)光光譜的比率，都部分應(yīng)用于育苗控制徒長、植物花芽分化與抽薹開花的調(diào)控上，這種不同可見光譜透過率不同的遮光材料稱為選擇性光透過資材。

（3）污染和老化對覆蓋材料透光性的影響

保護(hù)設(shè)施透明覆蓋材料的內(nèi)外表面在使用過程中經(jīng)常被灰塵、煙粒污染，內(nèi)表面經(jīng)常附著一層水滴或水膜，使其透光率大為減弱，光質(zhì)也有所改變。一般PVC膜易被污染，PE膜次之，玻璃污染較輕。水膜的消光作用與水膜的厚度有關(guān)：當(dāng)水膜厚度不超過0.1～1.0 mm時(shí)，水膜對薄膜的透光性影響很小?；覊m主要削弱900～1000nm和1100nm的紅外線部分。覆蓋材料本身老化也會(huì)使透光率減小，老化的消光作用主要在紫外線部分，覆蓋材料不同，老化的程度也不同。生產(chǎn)中，如使用有滴膜，且不經(jīng)常清除污染，則這種膜會(huì)因附著水滴而使透光率降低20%以上，因污染使透光率降低15%～20%，因本身老化而降低透光率20%～40%，而且會(huì)對紫外線部分起消減作用，再加上溫室結(jié)構(gòu)的遮光，溫室等設(shè)施的透光率最低時(shí)僅為露地的40%～50%。

4）設(shè)施結(jié)構(gòu)方位的影響

設(shè)施結(jié)構(gòu)方位包括建筑方位、結(jié)構(gòu)形式（如屋面坡度、單棟或連棟等）、寬度（跨度）、高度和長度等。

設(shè)施內(nèi)直射光透光率通常以直射光日總量床面平均透過率來表示，系指設(shè)施外水平面直射光強(qiáng)度與全天直射光照時(shí)間的平均積累值作為全天設(shè)施外平面接受的直射光能的總量（P），將P與設(shè)施內(nèi)栽培床面或作物群體冠層水平面接受直射光（Q）之比，即Q/P×100%來表示。系以室內(nèi)床面平均受光量計(jì)，不考慮不同部位光量分布不均勻的狀況。

光照強(qiáng)度與光照時(shí)數(shù)構(gòu)成作物所需的光量，與作物的產(chǎn)量、品質(zhì)密切相關(guān)。我國冬季的日照時(shí)數(shù)的長短，因地理緯度的不同而有很大變化，赤道上全年每天保持12h的日照，隨著緯度的增高，我國日照時(shí)數(shù)由南向北逐漸減少。以冬至日照時(shí)數(shù)為例，廣州為10.72h，武漢為10.18h，北京為9.33h，緯度46°哈爾濱的地區(qū)只有8.46h。我國冬季的光照強(qiáng)度，在西部地區(qū)（東經(jīng)105°以西），隨緯度的上增高而減弱；在東部地區(qū)，則有華南地區(qū)、淮河以北與遼河、內(nèi)蒙古高原以南的兩個(gè)高值區(qū)，遼河以北的東北地區(qū)和川黔至長江中下游地區(qū)的兩個(gè)低值區(qū)。故我國高緯度地區(qū)存在冬季光量不足，而成為冬春季設(shè)施栽培的限制因子。

現(xiàn)以溫室為例，將影響室內(nèi)栽培床面或作物群體冠層平面直射光日總量平均透過率的構(gòu)造方位等因素介紹如下：

（1）構(gòu)架率

溫室有透明材料和不透明材料的構(gòu)架材料組成。溫室全表面積內(nèi)，直射光照射到結(jié)構(gòu)骨架（或框架）材料的面積與全表面積之比，稱構(gòu)架率。構(gòu)架率越大，說明構(gòu)架的遮光面積越大，直射光透光率越小。簡易大棚的構(gòu)架率約為4%，普通鋼架玻璃溫室約為20%。

（2）建造方位

建造方位是指溫室屋脊的走向，它對室內(nèi)直射光透過率與光分布的影響很大，而對散射光的影響不大。我國淮河秦嶺以北的北方地區(qū)廣為分布的日光溫室是單屋面溫室，東西兩山墻和北后墻為土墻、磚墻，僅向陽面采光，顯然，這類溫室都是坐北朝南，東西棟建造方位，以達(dá)到充分采光和防寒保溫的目的。隨著設(shè)施園藝的發(fā)展，雙屋面連棟溫室和大棚已日漸發(fā)展成設(shè)施栽培的又一主要形式。

以下介紹溫室內(nèi)床面直射光日總量平均透光率與方位、緯度、季節(jié)等的關(guān)系（圖5.6至圖5.9所示的溫室均為長98m、屋面角為24.6°的單棟和11連棟雙屋面溫室）。

①緯度與方位的關(guān)系　圖5.6分別代表北緯30°與北緯45°兩地區(qū)冬至?xí)r，溫室內(nèi)床面直射光日總量平均透光率與建設(shè)方位的關(guān)系。由圖可見，東西棟比南北棟的透光率高，這種傾向高緯度地區(qū)比低緯度地區(qū)明顯，單棟溫室比連棟溫室明顯。

圖5.6　緯度方位對床面日均直射光透過率的影響（冬至）

②季節(jié)與方位的關(guān)系　圖5.7所示北緯35°41′的日本東京地區(qū)不同建設(shè)方位的單棟或連棟溫室直射光日總量床面平均透光率的季節(jié)變化。由圖可見，從冬至（12月21—23日）到夏至（6月21—23日）的半年間，東西棟方位單棟溫室的透光率以冬季的67%達(dá)到最高值，其后從2月初至4月中旬漸次下降至60%，以后呈穩(wěn)定狀；而冬季東西連棟溫室的透光率次于單棟溫室，約為58%，后呈稍稍下降的趨勢，直到3月初，此后至4月中旬又漸漸升高到62%，后趨穩(wěn)定。而且東西連棟溫室，到4月初以后的透光率要稍高于東西方位單棟溫室。南北棟方位溫室，單棟的總比連棟的高出百分之幾的透光率；其透光率到冬至?xí)r僅約50%，為最低值，此后逐漸增加，到夏至?xí)r增至約67%而達(dá)到最大值。南北連棟的透光率在2月初之后超過東西連棟，3月中旬以后也超過東西方位單棟溫室的透光率。

圖5.7　季節(jié)方位和棟數(shù)對床面日均直射光透過率的影響

由上可見，在高緯度地區(qū)的冬季，不論是單棟或連棟、單屋面或雙屋面或大棚的透光率均為東西棟優(yōu)于南北棟；到了夏季則發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，雙棟與雙屋面溫室或大棚的透光率，則是南北棟優(yōu)于東西棟。

圖5.8　4連棟溫室直射光日總量透過率床面分布（冬至，日本大阪）

③直射光日總量平均透光率的床面分布　圖5.8所示在日本大阪冬至期間4連棟溫室的東西棟或南北棟方位時(shí)，床面直射光日總量平均透光率在溫室跨度方向上的分布情況。由圖可見，東西棟的平均透光率高于南北棟，但床面不同位置的光量分布很不均勻，這是由于東西連棟溫室近中午時(shí)刻，從其鄰接連棟的北屋面直射光的透過率低，因此時(shí)直射光達(dá)北屋面的入射角已超過60°，故透光率迅速下降。但南北棟方位的床面，不論哪一部位的透光率都較均勻一致。

④直射光床面平均透光率的日變化　圖5.9所示北緯34.5°（日本大阪）地區(qū)不同建設(shè)方位溫室的床面直射光日總量平均透光率在冬至?xí)r的變化。由圖可見，東西棟方位的，不論單棟或連棟，均以正午時(shí)透光率最大，但在早晚時(shí)單棟的變化較少，連棟的則透過率降低極為顯著。而南北向單棟溫室透光率在中午前后較低，為48%～52%，早晚則較高，為60%～65%。而南北連棟較南北單棟的透光率中午附近相差不大，但早晚南北連棟的透光率則明顯低下。

圖5.9　建設(shè)方位與床面直射光平均透過率的經(jīng)時(shí)變化（冬至，日本大阪）

⑤屋面角、連棟數(shù)、溫室側(cè)面長度等與床面日總量平均透光率。

a.屋面傾角與透光率：冬至期間北緯35°地區(qū)溫室床面直射光日總量平均透過率與屋面角的關(guān)系如圖5.10所示。南北棟溫室的透光率與屋面傾角的關(guān)系不大；但東西向單棟溫室，屋面傾角越大，透光率越高。而東西向連棟溫室，則隨著屋面角增大到約30°時(shí)透光率達(dá)最高值，再繼續(xù)增大則透光率又迅速下降，這是由于屋脊升高后，直射光透過溫室時(shí)，要經(jīng)過的屋面數(shù)增多了。但不論何者，單棟溫室的透光率均高于連棟溫室。

不同緯度對東西連棟溫室的透光率影響較大，如圖5.11所示，北緯35°41′的東京與北緯52°20′的阿姆斯特丹的差異極大。

b.連棟數(shù)和溫室長度與透光率：如圖5.12（a）所示，東西棟的透光率隨著連棟數(shù)的增加，透光率逐漸降低，但超過5連棟后再增加連棟數(shù)時(shí)，透光率變化不大；而南北棟溫室透光率則與連棟數(shù)關(guān)系不大。

如圖5.12（b）所示，東西棟方位的床面透光率與溫室長度幾乎無關(guān)。但對我國北方單屋面日光溫室的測試表明，長度在50m以內(nèi)時(shí)，透光率隨長度的減少而減少；但南北棟者，長度10m的較50m的透光率高約5%，即隨長度的增加，透光率隨之下降。這是由于南北側(cè)面長度較短的較之長度較長的溫室，在中午附近時(shí)段的直射光，床面從南正面透過的光量比率大于從屋脊或側(cè)面的透過率。

圖5.10　冬至北緯35°地區(qū)溫室屋面傾角與透光率

圖5.11　不同緯度地區(qū)溫室屋面角與透光率

圖5.12　連棟數(shù)（a）與側(cè)面長度（b）對直射光日總量的床面平均透過率

c.鄰棟溫室間距與透光率：同一場地設(shè)置幾個(gè)溫室時(shí)，相鄰溫室間隔太近時(shí)，會(huì)因臨近溫室的陰影而影響直射光透光率，尤其是我國高緯度地區(qū)的東西棟日光溫室。在北緯40°一帶，兩棟間距應(yīng)不小于棟高（含卷起的草苫高）的2倍，使太陽高度最低的冬至前后，室內(nèi)也有充足的光照；而南北棟的相鄰溫室間隔，一般應(yīng)為檐高的1倍左右，據(jù)北緯34°地區(qū)冬季測定，肩高2.2m的溫室，相鄰溫室間隔3m時(shí)，鄰棟陰影消失不影響透光率。

5）溫室形狀、室內(nèi)作物的群體結(jié)構(gòu)和畦向等的影響

通常塑料溫室拱圓形較屋脊形透光要好。作物群體結(jié)構(gòu)依種類品種的田間生長狀態(tài)、種植密度、植株大小、高度與株型等影響群體各器官的立體分布，不僅影響群體冠層光能分布，也影響中下層的光能分布與利用。室內(nèi)床面透光率與畦向也有關(guān)系，通常南北畦向受光均勻，日平均投射總量大于東西畦向。高竿作物的行距，溫室栽培的要大于露地栽培，以利群體中下層葉系的光能利用。

任務(wù)5.2　園藝設(shè)施光照環(huán)境與作物生育

活動(dòng)情景　園藝作物包括蔬菜、觀賞植物和果樹3大種類，園藝設(shè)施的光照環(huán)境是影響作物生長發(fā)育的重要條件之一，其影響主要是通過光照強(qiáng)度、光照時(shí)數(shù)和光質(zhì)等來實(shí)現(xiàn)的。

工作過程設(shè)計(jì)

工作任務(wù)單

任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

5.2.1　光照強(qiáng)度對作物的影響

光照強(qiáng)度首先影響作物的光合作用，在一定范圍內(nèi)（光飽和點(diǎn)以下），光照越強(qiáng)光合速率越高（圖5.13），產(chǎn)量也越高。光照強(qiáng)度同時(shí)還影響植株的形態(tài)和花色，一般隨著光照強(qiáng)度的減弱，葉面積變大，株高增加；有些花的色素如花青素，必須在強(qiáng)光下才能產(chǎn)生，散光下不易產(chǎn)生。而園藝作物的種類不同對光照強(qiáng)度的要求不同，因此可將園藝作物分為陽性植物（又稱喜光植物）、陰性植物和中性植物。

圖5.13　一天內(nèi)溫室中PAR與作物群體光合作用的變化

1gCO2/（h·m2）=6.313μmol/（s·m2）
PAR——光合有效輻射

1）陽性植物

這類植物必須在完全的光照下生長，不能忍受長期蔭蔽環(huán)境，一般原產(chǎn)于熱帶或高原陽面。如多數(shù)一二年生花卉、宿根花卉、球根花卉、木本花卉及仙人掌類植物等。蔬菜中的西瓜、甜瓜、番茄、茄子等都要求較強(qiáng)的光照，才能很好地生長，光飽和點(diǎn)大多在6～7萬lx以上。光照不足會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)，特別是西瓜、甜瓜，含糖量會(huì)大大降低。果樹設(shè)施栽培較多的葡萄、桃、櫻桃等也都是喜光作物。

2）陰性植物

這類植物不耐較強(qiáng)的光照，遮陰下方能生長良好，不能忍受強(qiáng)烈的直射光線。它們多產(chǎn)于熱帶雨林或陰坡。如花卉中的蘭科植物、觀葉類植物、鳳梨科、姜科植物、天南星科及秋海棠科植物。蔬菜中多數(shù)綠葉菜和蔥蒜類比較耐弱光，光飽和點(diǎn)2.5～4萬lx。

3）中性植物

這類植物對光照強(qiáng)度的要求介于上述兩者之間。一般喜歡陽光充足，但在微陰下生長也較好，如花卉中的萱草、耬斗菜、麥冬草、玉竹等。果樹中的李、草莓等。中光型的蔬菜有黃瓜、甜椒、甘藍(lán)類、白菜、蘿卜等，光飽和點(diǎn)4～5萬lx。

5.2.2　光照時(shí)數(shù)對作物的影響

光照時(shí)數(shù)的長短影響蔬菜的生長發(fā)育，也就是通常所說的光周期現(xiàn)象。光周期是指一天中受光時(shí)間長短，受季節(jié)、天氣、地理緯度等的影響。蔬菜對光周期的反應(yīng)可分為3類：

1）長日性蔬菜

在較長的日照條件下（一般為12～14h以上）促進(jìn)植株開花，而在較短的日照條件下，不開花或延遲開花。如白菜、甘藍(lán)、蘿卜、胡蘿卜、芹菜、菠菜、萵苣、蠶豆、豌豆、大蔥、大蒜等，它們都在春季開花，大都為二年生蔬菜，若光照時(shí)數(shù)少于12～14h，則不抽薹開花，這對設(shè)施栽培有利，因?yàn)榫G葉菜類和蔥蒜類的產(chǎn)品器官不是花或果實(shí)（豌豆除外）。

2）短日性蔬菜

在較短的日照條件下（一般在12～14h以下）促進(jìn)植物開花，而在較長的日照條件下，不開花或延遲開花。屬于短日性的蔬菜有大豆、豇豆、扁豆、茼蒿、莧菜，蕹菜等。在自然條件下，這些作物在秋季白晝縮短時(shí)開花。

3）中日性蔬菜

對光照時(shí)數(shù)要求不嚴(yán)格，適應(yīng)范圍寬，如黃瓜、番茄、辣椒、菜豆等。需要說明的是短日性蔬菜，對光照時(shí)數(shù)的要求不是關(guān)鍵，而關(guān)鍵在于黑暗時(shí)間長短，對發(fā)育影響很大；而長日性蔬菜則相反，光照時(shí)數(shù)至關(guān)重要，黑暗時(shí)間不重要，甚至連續(xù)光照也不影響其開花結(jié)實(shí)。

光照時(shí)間的長短對花卉開花也有影響，唐菖蒲是典型的長日照花卉，要求日照時(shí)數(shù)達(dá)13～14h以上才能花芽分化；而一品紅與菊花則相反，是典型的短日照花卉，光照時(shí)數(shù)＜10～11h才能花芽分化。設(shè)施栽培可以利用此特性，通過調(diào)控光照時(shí)數(shù)達(dá)到調(diào)節(jié)開花期的目的。一些以塊莖、鱗莖等貯藏器官進(jìn)行休眠的花卉如水仙、仙客來、郁金香、小蒼蘭等，其貯藏器官的形成受光周期的誘導(dǎo)與調(diào)節(jié)。

果樹因生長周期長，對光照時(shí)數(shù)要求主要是年積累量，如杏要求年光照時(shí)數(shù)2500～ 3000h，櫻桃2600～2800h，葡萄2700h以上，否則不能正常開花結(jié)實(shí)，說明光照時(shí)數(shù)對作物花芽分化，即生殖生長（發(fā)育）影響較大。設(shè)施栽培光照時(shí)數(shù)不足往往成為限制因子，因?yàn)樵诟吆貐^(qū)盡管光照強(qiáng)度能滿足要求。但1d內(nèi)光照時(shí)間太短，不能滿足要求，一些果菜類或觀花的花卉若不進(jìn)行補(bǔ)光就難以栽培成功。

5.2.3　光質(zhì)及光分布對作物的影響

一年四季中，光的組成由于氣候的改變有明顯的變化。如紫外光的成分以夏季的陽光中最多，秋季次之，春季較少，冬季則最少。夏季陽光中紫外光的成分是冬季的20倍，而藍(lán)紫光比冬季僅多4倍。因此，這種光質(zhì)的變化可以影響到同一種植物不同生產(chǎn)季節(jié)的產(chǎn)量及品質(zhì)。表5.3反映了光質(zhì)對作物產(chǎn)生的生理效應(yīng)。

表5.3　各種光譜成分對植物的作用

光質(zhì)還會(huì)影響蔬菜的品質(zhì)，紫外光與維生素C的合成有關(guān)，玻璃溫室栽培的番茄、黃瓜等其果實(shí)維生素C的含量往往沒有露地栽培的高，就是因?yàn)椴Ａё韪糇贤夤獾耐高^率，塑料薄膜溫室的紫外光透光率就比較高。光質(zhì)對設(shè)施栽培的園藝作物的果實(shí)著色有影響，顏色一般較露地栽培色淡，如茄子為淡紫色。番茄、葡萄等也沒有露地栽培風(fēng)味好，味淡，口感不甜。例如，日光溫室的葡萄、桃、塑料大棚的油桃等都比露地栽培的風(fēng)味差，這與光質(zhì)有密切關(guān)系。

由于農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)光分布不如露地均勻，使得作物生長發(fā)育不能整齊一致。同一種類品種、同一生育階段的園藝作物長得不整齊，既影響產(chǎn)量、成熟期也不一致。弱光區(qū)的產(chǎn)品品質(zhì)差，且商品合格率降低，種種不利影響最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低，因此設(shè)施栽培必須通過各種措施，盡量減輕光分布不均勻的負(fù)面效應(yīng)。

任務(wù)5.3　園藝設(shè)施光照環(huán)境調(diào)控

工作過程設(shè)計(jì)

工作任務(wù)單

續(xù)表

任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

園藝設(shè)施內(nèi)對光照條件的要求：一是光照充足；二是光照分布均勻。從我國目前的國情出發(fā)，主要還依靠增強(qiáng)或減弱農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)的自然光照，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)光，而發(fā)達(dá)國家補(bǔ)光已成為重要手段。

5.3.1　改善設(shè)施內(nèi)光照條件

1）改進(jìn)園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)提高透光率

（1）選擇適宜的建筑場地及合理建筑方位

確定的原則是根據(jù)設(shè)施生產(chǎn)的季節(jié)，當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，如地理緯度、海拔高度、主要風(fēng)向、周邊環(huán)境（有否建筑物、有否水面、地面平整與否等）。大棚南北延長或東西延長；日光溫室坐北朝南，東西延長，在黃淮地區(qū)，以南偏東5°～10°為多，而氣候寒冷的高緯度地區(qū)則多以南偏西朝向居多；連棟溫室以南北延長為主。

（2）設(shè)計(jì)合理的屋面坡度

單屋面溫室主要設(shè)計(jì)好后屋面仰角，前屋面與地面交角，后坡長度，既保證透光率高也兼顧保溫好。連接屋面溫室屋面角要保證盡量多進(jìn)光，還要防風(fēng)、防雨（雪）使排雨（雪）水順暢。并選用良好的透明覆蓋材料及建筑材料。

（3）采用合理的透明屋面形狀

生產(chǎn)實(shí)踐證明，拱圓形屋面采光效果好。

（4）選擇骨架材料

在保證溫室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下盡量用細(xì)材，以減少骨架遮陰，梁柱等材料也應(yīng)盡可能少用，如果是鋼材骨架，可取消立柱，對改善光環(huán)境很有利，見表5.4。

表5.4　不同棚型結(jié)構(gòu)的透光量及透光率

（5）選用透光率高且透光保持率高的透明覆蓋材料

我國以塑料薄膜為主，應(yīng)選用防霧滴且持效期長、耐候性強(qiáng)、耐老化性強(qiáng)等優(yōu)質(zhì)多功能薄膜，漫反射節(jié)能膜、防塵膜、光轉(zhuǎn)換膜。大型連棟溫室，有條件的可選用PC板材。

透明覆蓋物應(yīng)選用堅(jiān)固耐用并且透光性能良好的覆蓋材料，如玻璃應(yīng)選用3mm厚的平板玻璃，其散射光，透光率高達(dá)82%，而5mm厚的平板玻璃和6mm厚的鋼化玻璃其散射光，透光率均為78%，并且建筑成本增加。用塑料薄膜覆蓋的溫室和大棚，應(yīng)選靜電作用小的防塵膜，聚氯乙烯大棚膜，覆蓋兩個(gè)月后透光率為55%，而聚乙烯防塵膜覆蓋兩個(gè)月后透光率仍為82%左右，覆蓋一年后聚氯乙烯膜透光率下降到15%，而聚乙烯除塵膜透光率仍然高過58%。結(jié)合考慮其透光性和耐用年限，目前應(yīng)選用多選用多功能抗老化耐低溫的聚乙烯防塵農(nóng)膜最為理想。

2）改進(jìn)栽培管理措施改善光照環(huán)境

①保持透明屋面干潔　使塑料薄膜溫室屋面的外表面少染塵，經(jīng)常清掃以增加透光，內(nèi)表面應(yīng)通過放風(fēng)等措施減少結(jié)露（水珠凝結(jié)），防止光的折射，提高透光率。

②在保溫前提下，盡可能早揭晚蓋外保溫和內(nèi)保溫覆蓋物，增加光照時(shí)間　在陰雨雪天，也應(yīng)揭開不透明的覆蓋物，在確保防寒保溫的前提下時(shí)間越長越好，以增加散射光的透光率。雙層膜溫室，可將內(nèi)層改為白天能拉開的活動(dòng)膜，以利光照。

③合理密植，合理安排種植行向　目的是為減少作物間的遮陰，密度不可過大，否則作物在設(shè)施內(nèi)會(huì)因高溫、弱光發(fā)生徒長，作物行向以南北行向較好，沒有死陰影。若是東西行向，則行距要加大，尤其是北方單屋面溫室更應(yīng)注意行向，栽培床高度要南低北高，防止前后遮陰。

④加強(qiáng)植株管理　黃瓜、番茄等高秧作物及時(shí)整枝打杈，及時(shí)吊蔓或插架。進(jìn)入盛產(chǎn)期時(shí)還應(yīng)及時(shí)將下部老葉或過多的葉摘除，以防止上下葉片相互遮陰。

⑤選用耐弱光的品種。

⑥地膜覆蓋　有利地面反光以增加植株下層光照。

⑦采用有色薄膜　人為地創(chuàng)造某種光質(zhì)，以滿足某種作物或某個(gè)發(fā)育時(shí)期對該光質(zhì)的需要，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。但有色覆蓋材料其透光率偏低，只有在光照充足的前提下改變光質(zhì)才能收到較好的效果。

⑧充分利用反射光，提高設(shè)施光照強(qiáng)度　在日光溫室北墻張掛反光幕（板），可使反光幕前光照增加40%～44%，有效范圍達(dá)3m（見表5.5）。

表5.5　溫室反光幕的增光綠（%）

1988年12月19日至1999年3月25日交節(jié)氣日12次測定平均（熊岳農(nóng)業(yè)學(xué)校）

5.3.2　光照時(shí)數(shù)的調(diào)控

1）長光照與短光照處理

電光源照射（或稱長光照處理）或遮光（或稱短光照處理）是依作物的光周期特性，利用人工照明延長光照時(shí)間或利用遮光縮短光照時(shí)間來調(diào)節(jié)切花、盆花和蔬菜的開花期或休眠期，使其產(chǎn)品在價(jià)格較高或特別需要的時(shí)段上市。長光照與短光照處理現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于菊花、草莓、紫蘇等作物的設(shè)施周年優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培中。如中高緯度地區(qū)菊花電光源照射處理可延長秋菊花開花期至冬季元旦、圣誕節(jié)、春節(jié)三大節(jié)日期間開花，實(shí)現(xiàn)反季節(jié)栽培，增加淡季菊花供應(yīng)，提高效益。草莓電光源照射栽培，可阻止休眠或打破休眠，提早開花結(jié)果，提前上市。

2）方法

短光照處理，采用遮光率100%的遮光網(wǎng)（具透氣性）覆蓋。長光照處理，處理的強(qiáng)度、方法均依作物種類而異。電光源處理的方法有：

①延長光照（初夜照明）　應(yīng)用于抑制短日照植物花芽分化或促進(jìn)長日照植物開花。從日落開始給予短日照植物超過臨界日長時(shí)數(shù)的補(bǔ)光來抑制花芽分化；給予長日照植物補(bǔ)光到適于開花的日照時(shí)數(shù)以促進(jìn)開花。

②中斷暗期（深夜照明）　植物光周期反應(yīng)實(shí)際上是由于暗期的長短所誘導(dǎo)，因此在黑夜中插入連續(xù)照明2～4h，把暗期一分為二，中斷暗期，與延長光照起同樣效果。

③間歇照明　把日落后照明延長光照改為利用定時(shí)裝置，調(diào)控為每小時(shí)點(diǎn)燈10～20 min，其余時(shí)間熄燈，如此反復(fù)點(diǎn)滅，與連續(xù)長光照處理效果相同；在規(guī)模大的場合，分別幾個(gè)點(diǎn)燈場所，采取順次反復(fù)循環(huán)移動(dòng)的方式進(jìn)行間歇照明，既可節(jié)約能耗，又防燈具頻繁點(diǎn)滅而縮短使用壽命。

④黎明前照明（清晨光照）　與初夜照明的延長光照處理效果相同。

⑤再電照處理　多頭小菊類菊花冬季電照栽培時(shí)，往往在停止電照后因冬季日照長度顯著變短，出現(xiàn)頂部葉變小、舌狀花數(shù)減少等“早衰”現(xiàn)象，導(dǎo)致切花品質(zhì)下降，為防止早衰、維持品質(zhì)，在電照停止10～14d后再電照處理5～7d，克服上述早衰現(xiàn)象。

5.3.3　園藝設(shè)施遮光

芽菜和軟化蔬菜、觀葉植物、花卉、等進(jìn)行設(shè)施栽培或育苗時(shí)，往往通過遮光來抑制氣溫、土溫和葉溫的上升，借以改善品質(zhì)，保護(hù)作物的穩(wěn)定生產(chǎn)，或者進(jìn)行短日照處理，都要利用遮光來調(diào)控光照時(shí)數(shù)或光照強(qiáng)度。

1）縮短日照時(shí)間

有些作物必須在短日照條件下（8～10h）才能完成花芽分化或開花結(jié)果，這種植物叫短日照植物，例如黃瓜在苗長出2片真葉時(shí)，就已開始花芽分化，這時(shí)如果每天日照時(shí)數(shù)超過10h以上（長日照），花芽分化就少，所以必須在苗期進(jìn)行短日照處理，再配合夜間適當(dāng)?shù)蜏毓芾恚?5～17℃），則秧苗花芽分化的快，花芽多，特別是雌花花芽形成的多，栽在棚室后，瓜碼密，產(chǎn)量高。所以，黃瓜在早春溫室育苗時(shí)，通過晚揭、早蓋草簾子的辦法，進(jìn)行短日照處理，即上午8時(shí)把溫室草簾子卷起來，午后4時(shí)再把草簾子蓋上，這種短日照處理，既有利于溫室保溫，又能多結(jié)瓜，提高黃瓜產(chǎn)量。

有些短日照的植物，如：草莓，牽?；ǎ涞厣葷{果或花卉要想提早開花，必須進(jìn)行短日照處理，方法是用黑色塑料薄膜或內(nèi)層為紅色，外層為黑色的雙面窗簾，每天及時(shí)蓋上和揭開，讓太陽照射8～10h，很快就會(huì)開花。

2）減弱光照強(qiáng)度

①遮陽網(wǎng)或不織布覆蓋　夏季高溫季節(jié)，對于喜陰植物，應(yīng)采取遮光措施，以防止日曬和減弱光照強(qiáng)度，一般上午9—10時(shí)到下午3—4時(shí)，在溫室外面用竹簾，遮陽網(wǎng)等覆蓋或直接覆蓋不織布，均能減弱光照強(qiáng)度。設(shè)施遮光20%～40%能使室內(nèi)溫度下降2～4℃。在育苗過程中，移栽后為了促進(jìn)緩苗，通常也需要進(jìn)行遮光。

②設(shè)施內(nèi)種植藤本植物　設(shè)施內(nèi)種植一些爬蔓的藤本植物，也能達(dá)到遮光效果，特別是一些觀賞花卉植物，如蘭科，天南星科，蕨類及食蟲植物等，在高緯度的黑龍江省，即使在冬季，也需要進(jìn)行適當(dāng)遮陰。園林花卉植物專用溫室常在溫室北墻處，種植或擺放幾盆原產(chǎn)熱帶或亞熱帶的多年生草本植物，如葉子花，佛手瓜或一年生的絲瓜，苦瓜等，夏季高溫時(shí)莖蔓爬到溫室架上，下面形成蔭蔽環(huán)境，起到遮光，降溫的作用。

③玻璃面上涂白灰　先將生石灰塊5kg加少量水粉化，過濾后加入25kg水和250g食鹽，用噴霧器均勻的噴布在溫室外的玻璃面上，如遇暴雨沖掉后可再噴，由于噴白能大量反射太陽光，能起到減弱溫室內(nèi)部光照強(qiáng)度的作用，但噴白對降低溫度效果不大。

④玻璃屋面噴水　夏季高溫光照過強(qiáng)，結(jié)合降溫采取屋頂噴水，徐徐流水不但可帶走大量熱能，同時(shí)還能吸收和反射一部分的光能，從而使溫室內(nèi)的光能強(qiáng)度有所減弱。

⑤室外種植落葉樹種　在溫室外部四周距墻2—2.5m處，種植成排的高度適宜的小喬木，樹種要求枝葉不過于繁茂，樹冠比較開張，枝條萌發(fā)力強(qiáng)，生長迅速，且病蟲為害較少的落葉樹，如垂柳、合歡等。夏季即可降溫又遮陰并能使溫室周圍環(huán)境更與自然的生態(tài)條件相近，秋末太陽高度角開始降低，光照強(qiáng)度減弱，對樹木進(jìn)行強(qiáng)修剪，防止冬季遮光，早春又可重新萌發(fā)形成新的植物景觀。

5.3.4　人工補(bǔ)光

人工補(bǔ)光的目的有兩個(gè)：一是人工補(bǔ)充光照，用以滿足作物光周期的需要，當(dāng)黑夜過長而影響作物生育時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充光照。另外，為了抑制或促進(jìn)花芽分化，調(diào)節(jié)開花期，也需要補(bǔ)充光照。這種補(bǔ)充光照要求的光照強(qiáng)度較低，稱為低強(qiáng)度補(bǔ)光。另一目的是作為光合作用的能源，補(bǔ)充自然光的不足。據(jù)研究，當(dāng)溫室內(nèi)床面上光照日總量小于100W/m2時(shí)，或光照時(shí)數(shù)不足4.5h/d時(shí)，就應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)光。因此，在北方冬季保護(hù)設(shè)施內(nèi)很需要這種補(bǔ)光，但這種補(bǔ)光要求的光照強(qiáng)度大，為1～3klx，所以成本較高，國內(nèi)生產(chǎn)上很少采用，主要用于育種、引種、育苗。

人工補(bǔ)光的光源為電光源。對電光源有3點(diǎn)要求：一是要有一定的強(qiáng)度；二是要求光照強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性；三是要求有一定的光譜能量分布，可以模擬自然光照，要求具有太陽光的連續(xù)光譜，也可以采用類似作物生理輻射的光譜。

冬季利用溫室栽培植物，為滿足植物生長發(fā)育的生理需要，進(jìn)行人工補(bǔ)光，在生產(chǎn)實(shí)踐中有重要意義。常用的人工光源有白熾燈，熒光燈，高壓水銀熒光燈，高壓鈉燈，氙燈等。

1）白熾燈和鹵鎢燈

它們同屬熱輻射光源，即在給光的同時(shí)還產(chǎn)生熱效應(yīng)。為了防止高溫?zé)齻参?，往往采取以下兩種措施：

（1）用移動(dòng)燈光

電燈距秧苗15cm處，燈光在栽植床上移動(dòng)的速度為15～20cm/s，適宜培育各種要求光照強(qiáng)度高的秧苗，一般功率為200～500W/m2。

（2）用水濾器

在燈光下裝置透光良好的水濾器，里面盛入流動(dòng)的水，使植物在水濾器下生長，利用水將多余熱量吸收。

2）日光燈

光譜全但缺乏紫外光，可克服白熾燈產(chǎn)生輻射熱的缺點(diǎn)，苗期連續(xù)30d，4～8h/d，番茄，黃瓜早熟15～20d。

3）生物汞燈

農(nóng)業(yè)專用，呼和浩特生產(chǎn)的為45W，天津500W，缺點(diǎn)是壽命短。

4）鈉燈

作為廣場照燈比較理想，照射幅度大，可兼做農(nóng)業(yè)用。

5）水銀熒光燈

這種燈能把紫外光變?yōu)榭梢姽?，光照?qiáng)度高，有利于長日照植物進(jìn)行光合作用。

6）熒光燈

這種燈輻射能的紫外部分被玻璃罩內(nèi)所涂的熒光粉吸收轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓獾念伾Q于所涂的特殊的熒光粉，這種熒光燈特別適合于增加日照長度。適于植物人工補(bǔ)光、光源所需功率及每天補(bǔ)充照明時(shí)間。

人工補(bǔ)光所需功率及補(bǔ)光時(shí)間見表5.6。

表5.6　人工補(bǔ)充照明所需功率及補(bǔ)光時(shí)間

項(xiàng)目小結(jié)

光照環(huán)境對設(shè)施內(nèi)作物的生長發(fā)育產(chǎn)生光效應(yīng)、熱效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，直接影響作物的光合作用、光周期反應(yīng)和器官的形成。設(shè)施內(nèi)的光照條件受設(shè)施外自然光照、設(shè)施建筑方位、設(shè)施結(jié)構(gòu)、透光屋面大小、形狀、覆蓋材料特性、清潔程度、作物的群體結(jié)構(gòu)及輻射特性等多種因素的影響。蔬菜、觀賞植物和果樹等園藝作物的生長發(fā)育受光照環(huán)境的影響，主要是通過光照強(qiáng)度、光照時(shí)數(shù)和光質(zhì)等來實(shí)現(xiàn)的，光照強(qiáng)度、光照時(shí)數(shù)、光質(zhì)和光照的分布不同，對園藝作物生長發(fā)育的影響不同。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)需要調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度、光照時(shí)數(shù)、遮光或人工補(bǔ)光；改善設(shè)施內(nèi)的光照條件是通過改進(jìn)園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)提高透光率和改進(jìn)栽培管理措施來實(shí)現(xiàn)的；通過長光照與短光照處理調(diào)節(jié)光照時(shí)數(shù)；園藝設(shè)施遮光的方法主要有：遮陽網(wǎng)或不織布覆蓋、室內(nèi)種植藤本植物、玻璃面上涂白灰、玻璃屋面噴水、室外種植落葉樹種等；人工補(bǔ)光的光源常用的有白熾燈、熒光燈、高壓水銀熒光燈、高壓鈉燈、氙燈等。

思考練習(xí)

1.設(shè)施內(nèi)的光照環(huán)境包括哪些內(nèi)容？與露地相比有什么特點(diǎn)？

2.影響設(shè)施內(nèi)光照環(huán)境的主要因素有哪些？

3.設(shè)施內(nèi)光照環(huán)境對園藝作物的生產(chǎn)有哪些重要作用？

4.怎樣改善設(shè)施內(nèi)的光照條件？

5.如何調(diào)控設(shè)施的光照時(shí)數(shù)？

6.園藝設(shè)施生產(chǎn)什么情況下要利用遮陰技術(shù)？常用哪些方法遮陰？

7.人工補(bǔ)光的目的是什么？常用的方法有哪些？

實(shí)訓(xùn)12：實(shí)地測量日光溫室內(nèi)光照的水平與垂直分布

1）目的要求

學(xué)習(xí)照度計(jì)的使用方法，熟悉日光溫室光照強(qiáng)度的觀測方法，掌握設(shè)施內(nèi)光照的分布和變化規(guī)律。

2）材料用具

照度計(jì)，標(biāo)桿、皮尺等。

3）方法步驟

每4～8個(gè)學(xué)生為一小組進(jìn)行觀測記錄。

（1）光照強(qiáng)度的分布

①光照強(qiáng)度的垂直分布　在設(shè)施中部選取一垂直剖面，從南向北樹立根標(biāo)桿，第一桿距南側(cè)（大棚內(nèi)東西兩側(cè)標(biāo)桿距棚邊）0.5m，其他各桿相距1m。每桿垂直方向上每0.5m設(shè)一測點(diǎn)。

②光照強(qiáng)度的水平分布　在設(shè)施內(nèi)距地面1m高處，選取一水平斷面，按東、中、西和南、中、北設(shè)9個(gè)點(diǎn)，在室外距地面1m高處，設(shè)一對照測點(diǎn)。

每一剖面，每次觀測時(shí)讀兩遍數(shù)，取平均值。兩次讀數(shù)的先后次序相反，第一次先從南到北，由上到下；第二次從北到南，由上到下。每日觀測時(shí)間：上午8時(shí)，下午1時(shí)。

（2）光照強(qiáng)度的日變化觀測

觀測設(shè)施內(nèi)中部與露地對照區(qū)1m高處的光照強(qiáng)度變化情況，記載2時(shí)、6時(shí)、10時(shí)、14時(shí)、18時(shí)、22時(shí)的光照強(qiáng)度。

課后作業(yè)

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，繪出設(shè)施內(nèi)垂直方向和水平方向的光照分布圖，并分析所觀測設(shè)施光照分布特點(diǎn)及其形成的原因。