光合作用有效光辐射测试原理-人工气候培养箱

自然光的波长是380~700nm，这也适合水草生长的波长范围。而波长小于400nm的有一段叫做紫外线的光线，对水草也有一定的影响，而且是负面影响。7%的紫外线中又可分为三级不同之波长（均对水草有不同之作用）：C级紫外线（200-280）占3%—对大多数水草都有害；B级紫外线（280-320）占9%—对大多数水草都有害；A/紫外线（320-380）占88%—对水草有益，使叶片加厚具有杀菌作用。推荐使用仪器：人工气候箱，人工气候培养箱。人工气候培养箱是一种能够自行设定温度、湿度和光照度的仪器，也就是能够控制水草所受到的环境因素—光线这一参数，这对于研究植物与光线之间的关系带来了很大的方便。

对水草影响较甚的光线，主要是三大类。紫外线、可见光和红外线。下面我们就来具体分析下这三大类光线。

第1波段的辐射光：是含有大量能量的紫外线，但部份的紫外线都被臭氧层所吸收。所以我们较关心的是与农膜有密切相关的部份：紫外线-b（波长280—320nm）及紫外线-a（波长320—380nm），这二种波段的紫外线有其不同的作用如：对植物的花产生着色的作用。

第2波段的辐射光：是可见光（波长400—700nm），相当于蓝光、绿光、黄光及红光，又称为PAR，即光合作用活跃区。是植物用来进行光合作用的最重要可见光部份。蓝光与红光是在PAR光谱带中最重要的部份，因为植物中的核黄素能有效的吸收此一部份的光线，而绿光则不容易被吸收。

第3波段的辐射光：是红外线，又可分为近红外线和远红外线。 

近红外线（波长780—3,000nm）的光基本上对植物是没有用的，它只会产生热能。 

远红外线（波长3000—50,000nm），这一部份的辐射线并不是直接从太阳光而来的。它是一种带有热能分子所产生的辐射线，一到晚上就很容易散失掉。

水草对光谱的敏感性与人眼不同。人眼最敏感的光谱为555nm，介于黄-绿光。对蓝光区与红光区敏感性较差。水草则不然，对于红光光谱最为敏感，对绿光较不敏感，但是敏感性的差异不似人眼如此悬殊。水草对光谱最大的敏感地区为400~700nm。此区段光谱通常称为光合作用有效能量区域。阳光的能量约有45%位于此段光谱。因此如果以人工光源以补充光量，光源的光谱分布也应该接近于此范围。

光源射出的光子能量因波长而不同。例如波长400nm（蓝光）的能量为700nm（红光）能量的1.75倍。但是对于光合作用而言，两者波长的作用结果则是相同。蓝色光谱中多余不能作为光合作用的能量则转变为热量。换言之，水草光合作用速率是由400~700nm中植物所能吸收的光子数目决定，而与各光谱所送出的光子数目并不相关。但是一般人的通识都认为光颜色影响了光合作用速率。水草对所有光谱而言，其敏感性有所不同。此原因来自叶片内色素（pigments）的特殊吸收性。其中以叶绿素最为人所知晓。但是叶绿素并非对光合作用有用的色素。其它色素也参与光合作用，因此光合作用效率无法仅有考虑叶绿素的吸收光谱。

光合作用路径的相异也与颜色不相关。光能量由叶片中的叶绿素与胡萝卜素所吸收。能量藉由两种光合系统以固定水分与二氧化碳转变成为葡萄糖与氧气。此过程利用所有可见光的光谱，因此各种颜色的光源对于光合作用的影响几乎没有不同。

有些研究人员认为在橘红光部份有最大的光合作用能力。但是此并不表示植物应该栽培于此种单色光源。对植物的形态发展与叶片颜色而言，植物应该接收各种平衡的光源。

蓝色光源（400~500nm）对植物的分化与气孔的调节十分重要。如果蓝光不足，远红光的比例太多，茎部将过度成长，而容易造成叶片黄化。红光光谱（655~665nm）能量与远红光光谱（725~735nm）能量的比例在1.0与1.2之间，植物的发育将是正长。但是每种植物对于这些光谱比例的敏感性也不同。