植物照射的照明方案

植物的生长和开花当然受到大量复杂因素的影响，诸如：肥料的使用，周围环境和土壤的温度，土壤的湿度，空气的湿度，二氧化碳的标准，化学生长调节剂的使用和植物吸收照射的总量。栽培者自然希望可以在数量和质量上控制所有这些影响因素，包括在生长过程中扮演基本角色的光源。因此，本文在后面讨论涉及在温室中生长的因素。
在温室里人造光源在强度和时间上可以用来补充自然光。在温室中人造光源的使用使栽培者提高企业的生产力成为可能，不仅在产量和数量上提高，而且可以在植物具有最佳经济效益的时期及时向市场供应。由于这些因素和公众全年对新鲜蔬菜，水果和花卉需求的增长，可以预期，在将来越来越多的温室将配备植物照射照明设备。
通常，这样一台装置毋庸置疑地将增长利润。然而，为了能在任何特殊的情况下评估成本与利润的平衡，所有和购买照明装置相关的因素都必须被考虑。因此在本文中给出了植物照射装置的成本，包括指导计算每年的总运行成本。
飞利浦对于照明在农业和园艺方面的应用有很多年的经验，并且长期以来已经在实验室中完成了植物照射在专业应用领域的试验。本文试图给出一个关于实现人造光源对植物生长的优点的纲要，特别是在：
a．光源对植物生长的影响；
b．人造光源的应用确保植物的生长；
C．关于光源选择和安排的一般规则。

1．光源对植物生长的影响
所有有生命的生物体在正确的环境下都能在体积和数量两方面增长，就植物而言，是指在适宜的温度，肥料，湿度，照射能源（光源）等等。生长需要持续供应有机能源，植物的形成是一个复杂的化学过程，众所周知的光合作用（二氧化碳的同化作用）。植物在二氧化碳和从氧气中释放出来的水蒸汽以及水分的作用下形成了糖分和淀粉。所有植物的生命都依靠光合作用。在这个过程中，照射能源和先前提及的因素扮演了基本的角色。通常可以认为只要提供充足的二氧化碳和水分，随着照射量的增加，二氧化碳的同化作用也会提高到一个确定的界限，这个界限取决于植物的种类。
光源即照射能源被植物的叶子吸收后，在和一种叫叶绿素的化合物的作用下，使得植物变成绿色。值得注意的是植物为正常生长所必需的呼吸和能源合成过程储存充足的照射能源是很重要的。在照射过程中充足的能源是必需的。
光能的提供叶以来自于自然界或是人造光源，也可以是两者共同提供。自然界的来源当然是太阳，然而电灯也可以作为人造的光源。使用人造光源最基本的是它必须包括所有的光谱色，好像太阳光一样，由许多颜色组成，可以形成彩虹。另外，照射的强度也是很重要的。大量植物进行有效的光合作用所需照射能量已经被实验测定了。
除了光合作用，光源还决定了植物的形成。光的颜色这方面是非常重要的。植物在单独的红光下生长变得细小，只有一些小叶子，然而植物在蓝光下生长和在白光下生长一样正常。通常，红光导致植物变长，而蓝光使植物正常生长。
另一个重要的作用是影响植物生长每天所需照射（自然光以及人造光）的持续时间。许多植物种类根据白天的长短来进行反应。可以区分为shotr－day，long－day和day－neutral植物。
如果每天照射的时间超过确定的临界值，Short-day植物就不会开花，菊花就是一个很好的例子。如果每天照射的时间超过确定的临界值，long一day植物则只会开花，例如风铃草。而day－neutral植物的开花不受照射时间长短的限制，例如番茄。
考虑多方面的结果，在对植物生长和开花的控制中，人造光源起非常重要的辅助作用这一点是非常清楚的了。

2．人造光源的应用确保植物的生长
在夏季在大多数国家太阳为植物生长提供了充足的辐射能源。然而，在世界上的一些地区的某些季节日光照射是非常低的，在普通的季节白天也很短。在这种情况下，人造光源就可以用来补充自然界的日光，补充照射的强度和时间，从而促进植物的生长。应该认识到无论如何运用人造光源只是复制夏季的一个方面。如果希望在冬季获得和夏季一样的结果，将不仅仅是照射，而且还必须提供合适的温度，湿度和肥料等因素。
我们可以向读者保证人造光源不需要达到像夏季自然界的阳光一样的强度。实践证明，根据植物的种类补充太阳能的一部分，事实上已经足够了。植物照射类型的分类取决于所希望达到的作用：
a．补充自然光的强度；
b．延长自然光照射的时间；
c．完全替代自然光。
2．l补充自然光的强度
如果平均自然光照射的水平很低则照射总量将低于植物生长所需的低限。在这种情况下人造'日光'将有助于植物的生长。栽培者可以补充缺乏的日光，达到：
a．加速植物的生长；
b．增加产量；
c．提高植物的质量。
这些理想的结果，例如黄瓜，番茄和花艺中培养的植物幼体（大了草，非洲堇，秋海棠，大岩桐等等）。
2．2延长自然光照射的时间
正如已经提到的，许多植物种类根据白天的长短进行反应。运用人造光源从而延长白天可以影响植物的生长和开花。栽培者可以达到：
a．使植物长期生长；
b．加速植物的生长；生长，在温室中还有一个优点，可以使植物特别是
c．提前或推迟开花的时间；
d．提高花朵的质量和数量。这些理想的结果，例如草莓的初期开花，阻止菊花的发芽和加速康乃馨的开花等等。
2．3完全替代自然光
生长室和栽培室都有一个目标。栽培室可以完全控制环境，大多数情况下只是用来进行农业和生物学的研究。生长室可以使植物完全在人造光源下生长，在温室中还有一个优点，可以使植物特别是那些只需要低照射量和高温度的植物快速成长，使它们在具有高价值的季节长成或者是在冬季和一些特别的日期长成。
可以得到诸如促进鳞茎发育，控制马铃薯种子的发芽，促进种子的生长，促进根部的生长等等。

3．关于光源选择和安排的一般规则
灯光的选择和安排主要依赖于以下因素：
a．植物生长特殊目的所需的能源；
b．温室、生长室或生长棚的规模；
c．照明设备的运行成本；
d．特殊装备（例如：防水光源，易移动装置等等）。
给植物安排的辐射量应该是尽可能一致的。这就是说最大辐射量和最小辐射量之间的差别应该最小，即照明安排的调用应该在高度（电灯到植物的距离）和电灯的间距之间有一个固定的比率。照明安排给出了满足这些需要的解决方法。照明安排还包括一些设计照明装置的照明工程的资料。设计的基本根据是植物自身的能源需要。众所周知辐射表示为每平方米毫瓦（也就是被辐射地区的mw／m2）。
运用这些照明安排时，头脑中应该牢记，在实践过程中辐射量计算的精确程度应该和普通照明的计算相似。
辐射的能源级别和一致性，有可能受到一些因素的影响，例如相同型号的电灯辐射出不一样的能量，个别反射器和镇流器和温室中反射效果的区别。
还应该注意被辐射区域边缘的辐射的能源级别和一致性有可能低于照明安排的相关值。这就需要在辐射边缘进行轻微的辐射以补偿。
这里没有过分强调辐射的级别很大程度上取决于电灯和反射器的清洁状况，因此在整个使用过程中，经常的清洁对维护计划是很重要的。

4．运行成本
对于商业栽培者最重要的因素是植物辐射装置的运行成本。如果知道运行花费中的重要部分就可以粗略的计算这些特殊装置每年的运行成本。一旦总运行成本给定，就可以在温室中达到相同辐射级别的不同的可行方案中进行选择，从中选取最经济的设备。
每年运行成本的主要方面是：
a．资金投入成本；
b．能源成本；
c．电灯成本；
d．劳力成本。
以上提及的成本依靠于许多因素，在计算之前这些都应该提前知道。
这些信息来源于光源和电灯的供应商，但是还有大量的因素依靠本地的环境，信息也要从它们本身取得，例如栽培者自身，本地的电气专家，电力承包商等等。
运行成本的估计计算如下：
资金投入成本计算：
CIC＝AF•（N•F＋IC）（l）
式中：CIC一资金投入成本；
N一照明设备的数目；
PF一每个光源的价格；
IC一安装成本；
AF一年金系数；
能源成本计算：
EC＝N•WATT•KWHP•BHY•1000（2）式中：EC一能源成本；
N一光源数浚?BR>WATT一每个光源消耗的能源（W）；
KWHP一每千瓦小时的价格；
BHY一每年的照明时间。
光源成本计算：
LC＝M•L•AF•（1十SP／100）（3）
式中：LC一光源成本；
M一光源数量；
PL一每个光源的价格；
AF一年金系数；
SP一库存比率（％）。
劳动成本计算：
LAC＝N•（RT•BHY／LL•RCH＋CT•CY•CCH）（4）
LAC一劳动力成本；
RT一每个光源的灯替换时间（h）；
RCH一灯替换的劳动力成本；
CT一每个光源的清洁时间（h）；
CY一每年清洁次数；
CCH一清洁每小时的劳动力本成；
N一光源数目。

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