紫外线不同波段对植物生长发育的影响

紫外线不同波段对植物生长发育的影响

2018-05-29 15:15:37 101

在太阳光中含有强烈的紫外线,紫外线有多个波段,每个波段对植物生长发育有不同的影响,现对对紫外线的影响进行分析

简单而言,光合作用指的是叶绿素经过光反应和碳反应,利用光合色素,将二氧化碳和水转化为有机物,并生成有机物(糖)和释放出氧气的生化过程。由于光合作用是植物赖以生存的基础,怎样对植物的光照进行控制就直接影响了植物的生长。

 既然光合作用尤为重要,我们究竟能不能给室内玻璃窗前的植物在冬季足够的阳光,让其正常生长呢?要回答这个问题,我们必须先了解一下不可见紫外线UV和其他可见光的各种波长值数。 先发一张UV光谱图:

紫外线对植物生长的影响

(DermIS, 2016) 由这张图谱看来,人类眼睛所见光的色谱范围其实很窄,只局限于波长400nm - 760nm 这个阶段以内。也就是我们所说的白光,既彩虹组成的7种颜色。至于其他各个波长的不可见光主要被发展成为了医学界或是科学界所用。


例如天文界发明的望远镜利用光色谱仪来辨识不同星球的构成物质。又或是光能很强的Gamma Ray, X-ray被医学界广泛使用;而这些波长短,频率高的UV光源含有较高的辐射,也就是我们常说的致癌辐射。然而波长小于100nm的超短波UV的穿透能力很弱,几乎全部被地球表面的臭氧层阻挡,在自然界中并不会对人体造成伤害。而在数轴的另一端,我们也认识到波长760nm以上的,光能很低的红外线具有很强的穿透能力,常被作为红外热源和信号传播为使用,比如电台的信号发送 (CrashCourse on youtube, 2016)。

接下来说一下绿色植物和人类所受影响的光波范围,它包含了部份不可见的UV和可见光。从波长200nm的UVB,UVC,直至波长700nm左右的可见红光对植物和人类都有一定的影响。 再发一张仅局限于这个波段的光谱图:

(MRSA-UV, 2016) 在这个波长范围内,波长280nm以下的UVC波段,对人体和植物的伤害力极大,好在它的穿透能力极弱,无法穿透任何阻隔物质。所以我们并无需担心其造成的影响(wikipedia, 2017)。

波长280nm - 315nm的UVB波段,对人体和植物都有一定影响。它具有中等穿透力,只有一小部分可以穿透玻璃。其主要对人类的影响是红斑效应,也就是所谓的晒伤,同时却又能促进维生素D在体内的合成。其主要对植物的影响是促进植物表皮老化,有效提高抵抗力,和防止植株徒长(wikipedia, 2017)。

波长315nm - 400nm的UVA波段,对人体和植物也有一定影响。它有很强的穿透力,对人类的影响主要表现在黑斑效应,也就是所谓的晒黑而不是晒伤。(很多防晒霜也是利用这个原理对不同波段的紫外线进行有选择性的阻隔)。对于多肉植物而言,这个波段的UV可以让植物变色,也就是所谓的出状态。想必肉友一定都知道,让植物变色的因素不仅仅只是光照,更主要的其实是温差效应。当温度骤变的时候,植物会将叶绿素转变成为胡萝卜素,这是植物进行自我保护的一种行为(wikipedia, 2017)。

波长400nm - 520nm的可见蓝光,对叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大,对光合作用影响也最大。植物主要利用这个波段的UV来进行枝干和根茎的生长(wikipedia, 2017)。

波长610nm - 720nm的红光和部份红外线,对叶绿素吸收率低,但是对光合作用与光周期效应有显著影响。这对于植物的开花结果尤为重要。这也就是为什么植物在秋天会变色和结果的原理 。

至于其他波段的UV,对于植物的影响是微乎其微,可以忽略不计。于是我们常见的室内植物生长灯一般都只发出红蓝光。而由于植物不会吸收绿光才使其显现为绿色,这正是利用了人类肉眼对紫外线反射光接收的原理。而由于每一种生物肉眼结构且神经对光的辨析原理不相同,所以其他动物看到叶子并不一定是绿色。

总结:在每日光线够强的前提下,是可以隔着玻璃进行室内养殖并且进行上色的。在玻璃窗前,得到的光照可以满足其最基本的生长条件。但是由于温差小,且通风差,上色还是比较困难。

同时由于缺乏UVB,这样的植株比较容易徒长,且抵抗力较弱。举个例子,UVB就好比是植物在填饱肚子以后额外的奢侈品。在室外光线强度本很弱的前提下,可想而知,隔着玻璃进行室内养殖比较有难度。这个时候我们可以使用植物生长灯。当下市场上的生长灯五花八门,品牌之间波段也存在很大差异。

个人总结最好的补光灯就是红蓝谱LED外加UVA和UVB的结合,这样的补光灯应该比较节能实效。

 紫外线对植物生长的影响