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遠紅外光對植物影響

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

遠紅輻射

(通常稱為遠紅光)可以定義為波長在700800納米(nm)之間的光子。人類可以勉強看到遠-紅色輻射,因為它是我們的眼睛的邊緣視覺。圖1顯示了相對於控制植物生長和發育的光譜(3008 00 nm)的遠紅波段(最右側)。發光效率曲線(虛線)代表我們的眼睛對光質的敏感度。如該曲線所示,我們感知到黃光與相同數量的藍光或紅光時,黃光亮度會降低,而遠紅光則顯得非常暗淡。遠紅促進擴展的增長。儘管我們幾乎看不到遠紅外輻射,但它對延伸生長有重大影響,這代表著它會影響葉子的大小,莖的長度,並最終影響植物的高度。植物感知光質的方式是通過色素Phyochrome,它以兩種不同的形式存在。一種形式稱為紅色吸收形式(縮寫為PR ),另一種形式為遠紅吸收形式(縮寫為PFR )。圖1顯示了這兩種形式的植物色素對輻射的相對吸收。

1.我們幾乎看不到遠紅外輻射(如發光效率曲線所示),但可以對植物的開花和擴展生長產生重大影響。

   由於PRPFR的吸收重疊,一旦植物暴露於光下,植物色素就總是以這兩種形式存在。但是紅色和遠紅色射的比例會影響光色素之形式與含量。相對於紅光,隨著遠紅光的增加,植物發芽率也隨之增加(P FRPR多)。

   陽光發出的遠紅外光幾乎與紅光相同。葉子吸收最多的紅光,但反射或透射最多的遠紅光。因此,與紅光相比,冠層下(例如在吊籃下)或緊密排列的下部葉片下的植物所接受的遠紅色光比例更大。植物會感知到這種對光的過濾並做出反應,通常會伸長以試圖捕獲可用的光。這種現象稱為避影反應

     在某些情況下,希望延長反應時間,但在觀賞作物的生產中通常不是這樣。有不同的方法來減少陰影迴避反應,包括限制懸掛式吊籃,使用更寬的植物間距或補充照明以發射很少或不發射遠紅光,或使用光譜濾光片來減少從太陽的遠紅光的傳輸。。 

自然光短,低光密度(光週期)照明通常傳遞到推動FL長日照植物的開花。對於一些長日照植物,當光週期照明同時包含紅色和遠紅色輻射時,開花最容易加速。因此,建議使用發出紅色和遠紅色輻射的燈,尤其是在光限制條件下種植作物時(當每日光積分<10 mol ∙ m-2 ∙ d-1時)。不幸的是,我們還沒有找到一種能夠有效促進開花而又不伴隨延伸生長的有效給光方法。

遠紅光能間接地促進增長嗎?圖1中的相對量子效率曲線表示輻射在瞬時基礎上促進光合作用的作用。該曲線說明遠紅色光子在促進光合作用反應方面微弱或無效。但是,如前所述,遠紅外線促進了包括葉片擴展在內的擴展生長。在遠紅外光不存在的情況下,例如在單一光源的照明下(在生長室或垂直農場中)種植植物時,葉片可能會很小。向光譜中添加遠紅光可增加葉片的尺寸,使植物能夠捕獲更多的光,並有可能增加生長。

因此,隨著時間的流逝,遠紅外光可以間接地促進增長。目的正在進行研究以確定在園藝照明中包括遠紅外光的利弊。