近年來(lái)，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)植物光照產(chǎn)品的研究越來(lái)越多，而LED光源以其低功耗、體積小、可以近距離照射植物等優(yōu)勢(shì)，在植物光照領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。由于植物生長(zhǎng)對(duì)光環(huán)境的光學(xué)參數(shù)有一定的要求，而不同的植物對(duì)光的吸收也不同，因此需要針對(duì)特定植物的生長(zhǎng)需求而采用對(duì)應(yīng)的光照產(chǎn)品，并利用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)及儀器實(shí)現(xiàn)植物光照環(huán)境的檢測(cè)。

植物生長(zhǎng)光環(huán)境

      判斷植物生長(zhǎng)所提供的光照條件是否優(yōu)質(zhì)，還要從以下四個(gè)方面來(lái)說(shuō)起：光質(zhì)，光密度，光均勻性，晝長(zhǎng)。

光質(zhì)

      光質(zhì)，即光譜質(zhì)量。光照燈具的不同光譜成分對(duì)植物生長(zhǎng)的影響不同，如紅光有可促進(jìn)植物莖的生長(zhǎng)；藍(lán)紫光有助于果實(shí)的形成；因此根據(jù)植物生長(zhǎng)需求選擇合適光質(zhì)的光照。

      研究表明，決定植物光合作用的葉綠素對(duì)藍(lán)光和紅光較為敏感，其峰值波長(zhǎng)分別在450 nm和630 nm附近。

（葉綠素a葉綠素b和細(xì)菌葉綠素的吸收譜）

      植物生長(zhǎng)依賴體內(nèi)多種葉綠素和其他色素的共同光合作用，McCree在1972年通過(guò)大量文獻(xiàn)調(diào)研，基于22種植物，給出了植物相對(duì)量子效率曲線（RQE）在植物光度系統(tǒng)中，即上圖所示的常用光譜響應(yīng)曲線 。

光密度

      植物的光照是否越多越好？答案當(dāng)然是NO。

      眾所*知，植物有喜光植物、耐蔭植物、中性植物之分。植物對(duì)光密度的要求有一個(gè)上限，即光飽和點(diǎn)，當(dāng)光密度達(dá)到植物的光飽和點(diǎn)時(shí)，植物的光合作用達(dá)到頂點(diǎn)，而當(dāng)光密度繼續(xù)增強(qiáng)，植物的光合作用不但不會(huì)提高，反而會(huì)下降，植物自身便會(huì)產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象，并且會(huì)損傷植物。

光均勻性

      LED光源發(fā)光具有較強(qiáng)的方向性，因此為了保證較好的植物形態(tài)，為植物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行光均勻性設(shè)計(jì)十分重要；主要包括光源光色一致性設(shè)計(jì)和空間輻射一致性設(shè)計(jì)。

晝長(zhǎng)

      與人類一樣，植物生長(zhǎng)也有其生物節(jié)律。植物的光合作用其實(shí)包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩類;其中暗反應(yīng)的進(jìn)行不需要光照條件，因此，因此夜晚不可提供過(guò)高的光照條件，否則植物夜間不能進(jìn)行休息，影響暗反應(yīng)的進(jìn)行。

?植物照明的量值計(jì)量系統(tǒng)

?（光度系統(tǒng)光量子系統(tǒng)以及植物光度）

      植物與人眼對(duì)光譜的響應(yīng)特性不同，光照產(chǎn)品的選擇應(yīng)基于植物生長(zhǎng)的需求。

      人眼對(duì)光的感知在光度計(jì)量系統(tǒng)中表征，波長(zhǎng)范圍為380~780 nm，將光譜輻射量與人眼的光譜光視效率函數(shù)V(λ)加權(quán)積分以獲取相應(yīng)的量值，如式(1)計(jì)算光通量。(Φe,λ：光譜輻射通量；λ：波長(zhǎng);Km=683 lm/W；K：有效光合效率系數(shù))

      考慮到植物的光合作用主要是由于落到葉面上的光子數(shù)，因此過(guò)去常用光量子計(jì)量系統(tǒng)表征植物照明的性能，波長(zhǎng)范圍一般為400~700 nm，即光合有效輻射(PAR)區(qū)間。因?yàn)楣饬孔幽芰颗c其波長(zhǎng)成反比，所以在相同輻射能量下，光量子數(shù)與波長(zhǎng)則成正比關(guān)系，可用圖2中光譜響應(yīng)曲線Q(λ)來(lái)表示，植物光合通量(PPF)的計(jì)算公式。

(N=6.02×1023;h=6.63×10-34 Js;c=3.00×108 m/s)

      然而，根據(jù)植物對(duì)光質(zhì)需求的分析，植物對(duì)光輻射敏感的區(qū)域?qū)嶋H為300~800nm，而且Q(λ)與植物對(duì)光的吸收曲線RQE還是有差距的，常用的光量子計(jì)量體系并不能很好地表征植物照明的性能。現(xiàn)在也有不少植物學(xué)家使用RQE即P(λ)作為波長(zhǎng)敏感曲線的植物光合光度系統(tǒng)，其光合光通的計(jì)算方法如式(3)所示。

?

      常用的光度系統(tǒng)中的其他參量，如光強(qiáng)I、光照E等，也可以按照上述光通量的方法類比到植物照明的計(jì)量體系中。

      植物對(duì)光密度的要求有一個(gè)上限，即光飽和點(diǎn)，當(dāng)光密度達(dá)到植物的光飽和點(diǎn)時(shí)，植物的光合作用達(dá)到頂點(diǎn)，而當(dāng)光密度繼續(xù)增強(qiáng)，植物的光合作用不但不會(huì)提高，反而會(huì)下降，植物自身便會(huì)產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象，并且會(huì)損傷植物。然而，根據(jù)植物對(duì)光質(zhì)需求的分析，植物對(duì)光輻射敏感的區(qū)域?qū)嶋H為300~800nm，而且Q(λ)與植物對(duì)光的吸收曲線RQE還是有差距的，常用的光量子計(jì)量體系并不能很好地表征植物照明的性能。

植物光照儀選型

• HP350P （350-800nm）

• HP350UVP （230-850nm）

• HP350PM（350-800nm）

• HP250P（350-800nm 485、232、USB通訊）

• PHOTOT200P植物光量子計(jì)（400-700nm）

• HP370光照探頭（400-700nm  485、232、USB通訊）

• 植物工廠時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定制方案：多路光譜監(jiān)測(cè)、多路PPFD監(jiān)測(cè)

• HP2000P植物光照測(cè)試系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)

      HP2000P采用專業(yè)機(jī)械和電子雙重快門設(shè)計(jì)，可測(cè)<1μs的極短閃光燈的光譜；采用高性能精密光柵和高靈敏度背照式精密陣列CCD，具有高精度、快速、高可靠性和*高性價(jià)比的特點(diǎn)。

基本測(cè)量功能：

      測(cè)試相對(duì)光譜功率分布，色品坐標(biāo)，主波長(zhǎng)，色純度，峰值波長(zhǎng)，色溫，顯色指數(shù)，半寬度，光通量（配積分球），輻射功率，紅色比，色容差等參數(shù)，滿足國(guó)際照明委員會(huì)CIE對(duì)光和顏色測(cè)量要求。

主要技術(shù)指標(biāo)

光柵：高性能精密衍射光柵；

探測(cè)器：背照式精密陣列CCD；

積分時(shí)間：50μs-10s；

主要光學(xué)參數(shù)：

波長(zhǎng)范圍：350nm-800nm(可擴(kuò)展到紫外200nm或紅外1100nm)

波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：±0.2nm；

光學(xué)帶寬：2nm；

雜散光：<0.1%

色品坐標(biāo)準(zhǔn)確度：±0.0025（標(biāo)準(zhǔn)色光下），±0.0003（標(biāo)準(zhǔn)A 光源下）；

色品坐標(biāo)重復(fù)性：±0.0002x，±0.0003y（恒溫藍(lán)光LED）

光通量測(cè)量范圍：0.01 lm-200,000 lm（配不同積分球）；

光度準(zhǔn)確度：一級(jí)

A/D轉(zhuǎn)換：16bit 1.25MHz AD；

通訊接口：USB2.0；

基本測(cè)量功能

      測(cè)量光譜功率分布，實(shí)現(xiàn)植物光度系統(tǒng)下的光合輻射度量、光量子系統(tǒng)下的光電子數(shù)、輻射度系統(tǒng)下輻射度量、光度系統(tǒng)下的光度量的測(cè)量。廣泛應(yīng)用于植物生長(zhǎng)燈測(cè)量領(lǐng)域。

基本參數(shù)

1、CCT(K)        2、光通量(lm)"      3、坐標(biāo)x,y          4、坐標(biāo)u,v

5、色容差SDCM    6、明暗視覺比S/P    7、峰值波長(zhǎng)(nm)     8、中心波長(zhǎng)(nm)"

9、主波長(zhǎng)(nm)    10、質(zhì)心波長(zhǎng)(nm)    11、半寬度(nm)      12、紅色比(%)

13、綠色比(%)    14、藍(lán)色比(%)       15、色偏差duv       16、色純度(%)

17、顯色指數(shù)    18、輻射功率Ep(W/㎡) 19、色域指數(shù)(Rg)  20、逼真度指數(shù)(Rf) 

 光電參數(shù)

21、光效(lm/W)     22、能效             23、能效等級(jí)              24、電壓(U,V)

25、電流(I,A)     26、功率(P,W)     27、功率因數(shù)(Pf)     28、正向電壓(Vf,V)

29、正向電流(If,A) 30、反向電壓(Iv,mcd)  31、反向電流(Ir,uA)   

植物參數(shù)

 32、PPF(350-800nm)(umol/s)"http://光子通量

33、PPF(400-700nm)(umol/s)"http://光合光量子通量

34、PPFuv(umol/s)    35、PPFr(umol/s)       36、PPFg(umol/s)

37、PPFb(umol/s)     38、PPFfr(umol/s)      39、PPFfir(umol/s)

40、PPE(umol/J)      41、Euv(W/㎡)          42、Er(W/㎡)

43、Eg(W/㎡)         44、Eb(W/㎡)           45、Efr(W/㎡)

46、Eir(W/㎡)        47、  Erb紅光/藍(lán)光比   48、Erfr紅光/遠(yuǎn)紅光比

49、PRF(mW)"  //光合有效輻射通量

50、KPPFV(umol/s/Klm)"http://光合與光度轉(zhuǎn)換系數(shù)

51、Eff(umol/s/W)"http://光合光子通量效率