家庭園藝中補光光源的運用范文

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1家庭園藝中適用的補光光源類型

目前在植物設施栽培領域已有一套比較完善的光環境調控設施，所應用的補光光源類型豐富，這些植物補光光源在家庭園藝中同樣適用。

1.1白熾燈白熾燈將電能轉化為光能，是最早出現的電燈。其工作原理是將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光的電光源。白熾燈的外殼材質是耐熱玻璃，內裝燈絲，殼內是真空或低壓惰性氣體，目的是防止燈絲氧化和受熱蒸發。白熾燈發光效率低，它消耗的電能有90％以上轉化為熱能，只有不到10％的電能轉化為光。另外白熾燈發出的光是全色光，所以燈絲在將電能轉化為可見光的同時，還會產生大量的紅外線和少量的紫外輻射（非可見光），可見白熾燈的補光效率是非常低的。但白熾燈價格低廉，構造簡便，且其發光光源中有對植物生長促進作用明顯的紅橙光部分，所以在設施園藝中可以用來維持植物光周期。由于其發熱量過大，在對植物進行補光時應注意白熾燈的安裝高度。

1.2鹵素燈鹵素燈是在白熾燈的基礎上發展起來的，與白熾燈不同之處在于鹵素燈是在燈殼內注入碘或溴等鹵素氣體。其工作原理是在高溫下鎢絲會升華，升華的鎢和鹵素氣體會進行化學作用，而鹵化鎢是一種很不穩定的化合物，遇熱后會重新分解，升華的鎢會重新凝固在鎢絲上，以此來延長燈絲的使用壽命，其壽命可比普通白熾燈長5倍。另外由于燈絲可以工作在更高的溫度下，所以鹵素燈的亮度和效率比白熾燈高，在設施園藝中也有一定的應用。

1.3熒光燈傳統熒光燈即低壓水銀熒光燈，其燈管內壁涂有熒光粉，燈管內充有低氣壓的汞蒸汽和惰性氣體，利用其在放電過程中發出的紫外線，使熒光粉發出可見光。熒光粉不同，發出的光線也不同，這就是熒光燈可以做成各種顏色的原因。無極熒光燈是在傳統熒光燈的基礎上改進而來的，發光原理和傳統熒光燈相似，但發光效率更高。一般來說，熒光燈的發光效率是白熾燈的2～5倍，顯色性也遠遠好于白熾燈，但熒光燈的光譜是特定的，非連續性的，并且這些光譜中短波較多，長波即紅光、遠紅光較少，與白熾燈、鹵素燈相比，對植物的補光效果不是特別理想，在組培苗和種苗生產中有一定應用。

1.4鈉燈鈉燈是利用鈉蒸汽放電來產生可見光的電光源。鈉燈分為低壓鈉燈和高壓鈉燈。其工作原理是當燈泡啟動后，電弧管兩端電極之間會產生電弧，電弧的高溫作用使管內的鈉和汞受熱蒸發為鈉蒸汽和汞蒸汽，陰極發射的電子在向陽極運動過程中，撞擊放電物質獲得能量，一部分能量以光輻射的形式釋放，即產生了光。低壓鈉燈的發射波長是為589nm和589．6nm的單色黃光，在對植物補光時需要和其它光源配合使用。高壓鈉燈是在低壓鈉燈的基礎上研制出來的，高壓鈉燈中的鈉原子密度更高，電子與鈉原子之間的碰撞次數更加頻繁，從而使共振輻射譜線加寬，因此高壓鈉燈的光譜寬于低壓鈉燈。它的發射光譜主要集中于黃光區和紅光區，藍紫光較少，補光效率較高，是目前設施園藝中最常用的人工光源。

1.5金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎上添加各種金屬鹵化物制成的光源。其發光原理是在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產生電弧放電而發光。其光譜隨金屬鹵化物的成分不同而不同。鏑燈是一種新型的金屬鹵化物燈，它利用充入的碘化鏑、碘化亞鉈、汞等物質發出其特有的密集型光譜，此光譜非常接近于太陽光譜，也可以應用于設施園藝中對植物進行補光，但在使用時要注意其紫外線對人眼的影響。

1.6LED燈LED（LightEmittingDiode）是發光二極管的簡稱，是一種固態的能直接把電能轉化為光能的半導體器件。它的工作原理是利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓時，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光，其光譜域寬在±20nm左右。按發光光譜可以分為紅外光、可見光、紫外光等；按發光基色可以分為單色光（紅光、藍光、綠光、紫光、遠紅光等）和復合光（紅成光、白光等）；按發光強度可分為普通亮度的LED（發光強度＜10mcd）、高亮度的LED（發光強度在10～100mcd之間）和超高亮度的LED（發光強度＞100mcd）等；按脈沖連續性可分為連續光源和間歇光源。LED因光質光量可調，壽命長，冷光源，高效節能等優點，是近年來比較熱門的植物補光燈。但由于LED是新型光源，將其應用于植物補光領域的研究還處在發展階段，故成本較高，且補光效果還處在研究階段，在植物設施栽培領域中還未得到廣泛應用。除了這些補光光源外，國內外也已研究出一些植物照明專用燈，并有部分申請專利。如美國于20世紀70年代起就已陸續研制出Cool－whitelamp、Gro－Luxlamp、IRⅢlamp、Plantgrowthtypefluorescentlamp、Illuminatorforplantgrowth、Hybridgrowlight等植物照明專用燈，另外美國的LEDTRONICS公司已經開發出效果較好的植物生長燈，廣泛應用于大棚花卉栽培；NewportOriel公司于2010年最新太陽光模擬器產品，使用1．6kW的氙燈，輸出功率相當于一個太陽，對于室內植物的補光也有非常好的效果；荷蘭采用的飛利浦農藝鈉燈，該燈的特點是發射光譜與植物生長所需光譜相符合，可以有效提高植物的光合作用；英國的LUXIM公司生產的等離子燈，在光譜成分上非常接近自然光，此等離子燈可以獲得人工很難獲得的藍光光譜，對植物生長有非常大的意義。國內也有一些學者致力于植物補光燈的研究，如復旦大學的王惠琴等于1991年研制的稀土植物生長燈可以顯著促進植物的光合作用；劉景龍研制的促進植物生長的節能燈已申請專利。但這些補光光源因售價過高、技術不太成熟等原因在國內并沒有得到大范圍的應用。

2家庭園藝中植物補光光源的應用形式分析

將植物補光光源應用于家庭園藝中，可以有多種應用形式，這些應用形式與燈具類型、盆栽植物種類及在室內擺放的位置等因素緊密相關。主要有以下幾種形式。

2.1懸掛式將植物補光燈懸掛于植物上方對植物進行補光，并且根據植物高低和需光量的不同，植物和補光燈之間的距離可以調節。為確保植物的補光效果，應該將植物補光燈盡可能安裝在植物的正上方，并且補光燈和植物的距離越近，補光效率越高。但是在應用的時候需要注意使用補光光源的類型，如果是冷光源，則補光燈和植物之間的距離可以近一點，如果是發熱量過大的光源，就需要控制補光燈和植物之間的距離，以免灼傷植物從而影響植物正常的生長及觀賞效果。這種形式的補光在植物設施栽培中比較常見，同樣也適用于家庭園藝中的大型盆栽，如龍血樹、蘇鐵、綠蘿等。在應用的時候應該注意和整體家居的協調，最好能在補光燈的外型上多加考慮，使補光燈既能和所照明的植物交相輝映，又不至于在室內環境中顯得多余和突兀。

2.2壁掛式將植物補光燈安裝在室內墻壁上，補光燈下面是盆栽的攀援或匍匐類植物，如吊蘭、常春藤等，利用補光燈的散射光源對植物進行補光，同時對家居環境也能起到一定的照明作用。這種形式的補光燈和室內光源設計中所應用的壁燈類似。此種補光燈節約空間，比較受小戶型消費者的青睞，同樣也適用于大型家居環境中。壁掛的形式也和近年來比較熱門的垂直綠化形式相吻合，發展前景較廣。壁燈作為室內輔助照明燈具，其光線宜淡雅和諧，所以這種形式的補光燈在應用的時候不能一味追求它對植物的補光效果，應該在保證植物補光下限的基礎上考慮人對照明強度的主觀感受；同時也要注意補光燈的燈罩與墻色及植物種類的和諧。

2.3臺燈式將植物補光燈做成臺燈的形式，對桌面上的小型盆栽進行補光。此種形式的補光燈可以放在室內的任何一個地方，在家庭園藝中的應用最為簡便也最易推廣。事實上有一些消費者已經有意使用普通臺燈對書桌上的小型盆栽進行補光，也能起到一定的效果。目前市面上有一種“Lightpot”燈具，即一個具有臺燈功能，種植室內植物的小型盆栽。這展盆栽燈使用的照明燈具是LED燈，主要是考慮燈管和植物之間的距離比較近，使用冷光源可以避免植物灼傷。另外，國內外皆有就盆栽植物和臺燈的結合形式進行的專利申請。在使用補光光源對植物進行補光的時候，不僅僅局限于這幾種固定的形式，只要能對植物的正常生長起到良好效果，同時又不影響整體家居的和諧，都可以應用到家庭園藝中。但在使用補光燈對植物進行補光的時候需要注意以下幾點：一是不同植物所需光照時間、光照強度是不同的，同一植物在不同的生長時期所需光照也是不同的。補光的時間及強度要根據植物實際光照情況，補足植物生長所需要的最佳光照即可。一般來說，在植物的生長期補光時間要長點，休眠期少一點。二是同一植物在室內不同的擺放位置，由于其可接受的太陽散射光量的不同，其所需補充的光照時長是不同的。例如在光線不強但能照進太陽散光的室內，補光時間應不少于5h；少于4h光照的陽臺（只能上午或下午半天有光照的），補光時間應不少于4h；背陰處和不見陽光的室內應不少于10h的補光；陰雨天也應用不少于10h的補光。三是植物補光光源中燈光的配置比例需與植物的種類相適應。不同光質對植物的影響不同。藍光可以促進莖的增粗，加速植物的生長發育進程，并且能促進花青素的形成，使花朵色彩絢麗；紅光則促進莖的加長生長，有助于葉綠素的形成。補光燈和植物相結合的形式不僅適用于盆栽植物，同樣適用于水培植物的補光。對水培植物進行補光的時候，可以參照以上幾種應用形式；對于大型的水培植物，也可以考慮做成室內水族培養箱的形式，形成花魚同賞的效果。

3前景與展望

國外已有一些自動化調控光溫的盆栽植物產品在家庭園藝市場上反響良好，但由于這類產品基本上是屬于高端，售價都過高，而我國的家庭園藝市場發展年限短，國民經濟水平也有一定的局限性，這種形式的盆栽植物并沒有在國內得到大范圍的應用。而用適當的形式將盆栽植物與家庭中必用的光源結合在一起，在照明的同時對室內盆栽植物進行補光，不僅形式新穎，提高家居檔次，更是與創建節約型社會的理念不謀而合。若能將這種結合形式進行準確的市場定位，必能吸引消費者眼球，大大促進我國家庭園藝事業的發展。然而我國對植物補光光源和盆栽植物應用相結合的研究尚處在初步發展的階段，缺乏實用性系統性的研究，因此應該對國外先進的研究成果進行借鑒，探索出適合我國家庭園藝中植物補光的應用形式，為補光光源在我國家庭園藝中發揮重要作用提供理論依據。

作者：王晨靜趙習武陸國權單位：浙江農林大學風景園林與建筑學院浙江農林大學浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室