植物工厂将现代工业、生物科技、营养液栽培和信息技术等相结合,对设施内环境因子实施高精度控制,具有全封闭、对周围环境要求低,缩短植物收获期,节水节肥、不向外排放废物等优点,单位土地利用效率是露地生产的40~108倍,其中智能化人工光源及其光环境调控对其生产效率起到决定性作用。 光作为重要的物理环境因子,对植物的生长发育和物质代谢均起到关键的调控作用。“植物工厂的主要特征之一就是全人工光源并实现光环境的智能调控”已经成为业界的普遍共识。 植物对光照的需求 植物的生命活动离不开光照,光是植物光合作用的一能量来源,光照强度、光质(光谱)及光的周期性变化对作物的生长发育具有深刻影响,其中以光照强度对植物的光合作用影响较大。 光照强度 光照强度是辐射强度或者光强度,是指单位立体角输出的辐射功率或者流明值,在植物灯光谱技术里,称作光量,是指单位时间里输出的光子微摩尔数量。用光子通量PPF表示,单位是umol/s。 光质 光质,就是光辐射功率或者光子数量按照波长不同的分布形态和含量与相互的比例,光子和光**是同一概念,在植物灯光谱技术里用微摩尔值表示光子数量的多少。 光周期 光周期是植物灯每天的开启时间,对于太阳光,光周期是每天有效的光照时间。 环境三要素中,光照强度是选择人工光源的重要依据,目前对光照强度有多种表述方法,主要包括如下3种。 (1)光照度(Illumination)是指受照平面上接受的光通量面密度(单位面积的光通量),单位:勒克斯(lx)。 (2)光合有效辐射照度PAR,单位:W/m?。 (3)光合的光子通量密度PPFD即单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐射的光**数,单位:μmol/(m?·s)。主要指与光合作用直接有关的400~700nm的光照强度。也是植物生产领域较常用的光照强度指标。