应用技术
APPLIED TECHNOLOGY
光量子效率计算
植物生长PAR、PPF、PPFD
McCree在1972年测量的22种大类植物的叶片光子响应光谱时发现，影响光合作的波长主要集中在400~700nm的有效辐射波段。人工光源产生的波长集中于380~780nm。
在自然光谱中，不同波长的光对植物生长的影响如下：
● 280~315nm对形态和生理过程的影响极小；
● 315~400nm，叶绿素吸收较少，影响光周期效应，从而妨碍茎的伸长；
● 400-520nm（蓝光），叶绿素吸收率最大，促进光合作用；
● 520~610nm，色素吸收率不高，使光合作用降低；
● 610~720nm（红光），叶绿素吸收率低，对光合作用和光周期影响显著；
● 720~1000nm，吸收率低，刺激细胞伸长，影响开花和种子发芽；
● ＞1000nm转化为热量；
与植物生长灯相关的典型参数PAR、PPF、PPFD，PPFE对植物生长的影响起着关键作用，下面我们详细介绍相关的四个典型参数：
1、光合有效辐射（PAR）
光合有效辐射（Photosynthetic Active Radiation，简称：PAR，单位：mW），是指植物用于光合作用400~700nm的波长。
光合有效辐射计算公式：
2、光合光子通量
光合光子通量（Photosynthetic Photon Flux，简称：PPF，单位：μmol/s），表示一盏植物生长灯一秒钟可以发出多少光合光子（400-700nm范围内），在设计和制定植物灯光谱形态的时候，PPF就已经定下来了，具体用积分球测量其数值。
光合光子通量计算公式：
NAhc=119.8W•s•nm•μmol-1
c是光速（c=3×108m•s-1）
h是Planck常量（h=6.63×10-34W•s）
NA是阿伏伽德罗常数（1μmol•s-1•m-1=6.0221017photons•s-1•m-1）
3、光合光子通量密度（PPFD）
光合光子通量密度（Photosynthetic Photon Flux Density，简称：PPFD，单位：μmol/m2s），表示每平方米每秒光源辐射出的光子数量。测量的是落在植物上的光子数量，可以通过测试仪或软件来测试或者模拟计算PPFD。除了受自身灯具的影响外，植物与灯具的高度、表面反射率也会影响，与照射距离的平方成反比。PPF是发出的光子的总量。PPFD是照射到植物的光子总量，是衡量植物生长灯性能的重要指标。
光合光子通量密度计算公式：
4、光合光子通量效率（Eff/PPFE）
光合光子通量效率（Photosynthetic PhotonFlux Efficiency，简称：PPFE，又称Eff，单位：μmol/J），指PPF(μmol/s)除以光源电功率P(W)获得的计算值。PFE是评价植物照明灯具，比较光源基于光子的光合发光效率的关键参数。
光合光子通量效率计算公式：
5、产生的光子通量（YPF）
产生的光子通量（Yield Photon Flux，简称：YPF，单位：μmol/s。）是指在人造光源所发出的波长范围里，每秒辐射出的光子微摩尔数量，单位μmol/s。通常认为的波段是360-760nm，对于LED光源，波长范围设定为380-800nm。
产生的光子通量计算公式：
6、产生的光子通量密度（YPFD）
产生的光子通量密度（YieldPhotonFluxDensity，简称：YPFD，单位：μmol/m2s）与YPF相对应的是每平方米每秒辐射的微摩尔数。
产生的光子通量密度计算公式：
7、日光和量（DLA）
日光合量（Daily Light Amount，简称：DLA，单位：mol/m2d）表示光源每日每平方米有效辐射PAR的总量。
DLI=0.0036*PPFD*T（T：光周期时间）
8、光质比（R/B Ratio、R/FR Ratio）
对植物有光合作用的光谱段可以划分为：紫外光UV为380-399nm，蓝色B为：400-499nm，绿色G为500-599nm，红色R为600-700nm，远红光FR为701-780nm。在红光与蓝光（R/B），红光与远红光（R/FR）波段的光谱比例构成两个核心的光质比，他们影响植物包括茎伸长和叶结构等光形态反应，F/FR与植物色素系统的光谱性质直接相关。
光质比计算公式：
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参考文献：
[1] 张昕昱.光子度量体系下植物照明参数的测量及调控[D].安徽:中国科学技术大学,2021:15-25
[2 ]网络图片：How much light do carnivorous plants need?
https://curiousplant.com/light-carnivorous-plants-part-2/
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