《农业生物环境工程》课程教学课件（PPT讲稿）第4章 温室设施环境调节与控制 第一节 温室设施光照环境的调节控制

农业 第一节温室设施光照环境的调节控制 生物 光照环境与作物 境 (一)太阳辐射与光合有效辐射 程 植物光合有效辐射（生理辐射） 四章 400~720nm一产生植物光合作用的光辐射波长 室设 范围，一般在400~700nm的范围计量 本 300~780nm 对植物生理产生作用的光辐射波 调 长范围 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 第一节 温室设施光照环境的调节控制 一、光照环境与作物 （一）太阳辐射与光合有效辐射 植物光合有效辐射（生理辐射） 400～720nm —— 产生植物光合作用的光辐射波长 范围，一般在400～700nm的范围计量 300～780nm —— 对植物生理产生作用的光辐射波 长范围

25001 辐射能（W/(m2um) 农业生物环境 6000K黑体辐射 太阳辐射光谱 2000 大气层外缘 1500 工程 地面 1000 第四章 500 温室设施环境调节与控 波长(nm) 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 380 60 紫外线可见光 红外线 8.7% 43.0% 48.3%

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 波长（nm） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 辐射能（W/(m2.mm)） 太阳辐射光谱 地面 大气层外缘 6000K黑体辐射 紫外线 可见光 红外线 380 760 8.7% 43.0% 48.3%

(二)光照环境的要素 农业生 光照对植物的二类作用 ◆植物产物形成和生理活动的光合作用能量源 工程 ◆影响生长发育过程和形态形成的信息源 第四章 光照环境的要素 温 ◆光合作用 光照强度量 设施 ◆光周期现象 一光照时数 境调节与控 ·光合有效辐射，不同光谱对植物的作用一 光质

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 （二）光照环境的要素 光照对植物的二类作用 ◆ 植物产物形成和生理活动的光合作用能量源 ◆ 影响生长发育过程和形态形成的信息源 光照环境的要素 ◆ 光合作用 —— 光照强度量 ◆ 光周期现象 —— 光照时数 ◆ 光合有效辐射，不同光谱对植物的作用 —— 光质

三)光照强度的度量 农 ①光照度 受照平面上接受的光通量面密度（单位面积光通 环 量)，单位：x 境 光通量 是按照国际约定的人眼视觉特性评价 程 的辐射能通量（辐射功率） 人眼视觉对555nm黄绿光最敏感，以该波长光为 基准，对可见光380760nm范围内的不同波长光按 设 人眼的感觉区别计算。 境 植物生理辐射的光波长与人眼感受范围不同，同 调 时不同波长光的植物生理效应与人眼视觉不同，用 控 光照度作为植物光照的度量指标是不适宜的

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 （三）光照强度的度量 ①光照度 受照平面上接受的光通量面密度（单位面积光通 量），单位：lx 光通量 —— 是按照国际约定的人眼视觉特性评价 的辐射能通量（辐射功率） 人眼视觉对555nm黄绿光最敏感，以该波长光为 基准，对可见光380～760nm范围内的不同波长光按 人眼的感觉区别计算。 植物生理辐射的光波长与人眼感受范围不同，同 时不同波长光的植物生理效应与人眼视觉不同，用 光照度作为植物光照的度量指标是不适宜的

②光合有效辐射照度PAR(Photosynthetically Active Radiation) 业 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 物 环 射(400~700nm)的能量。 境 单位：W/m2 程 ③光合有效光量子流密度PPFD或PPP(Photosynthetic Photon Flux Density） 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 温 射的光量子数。 施 单位：μmol/m2s 境 植物光合作用的强度取决于植物吸收的光量子数 与 量，用光量子数度量植物的光照更为合理。 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ②光合有效辐射照度 PAR（Photosynthetically Active Radiation） 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 射（400～700nm）的能量。 单位：W / m2 ③光合有效光量子流密度 PPFD或PPF（Photosynthetic Photon Flux Density） 单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 射的光量子数。 单位：mmol / m2·s 植物光合作用的强度取决于植物吸收的光量子数 量，用光量子数度量植物的光照更为合理

④太阳总辐射照度 农业生物 单位时间、单位面积上到达或通过的全部波长 范围内的太阳辐射能量。 境 单位：W/m2 程 第四章 ⑤各种光辐射度量单位的相互关系 温室设施 光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能 量分布密切相关，几者之间无固定的比例关系。 只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的 调节与控 相关关系

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ④太阳总辐射照度 单位时间、单位面积上到达或通过的全部波长 范围内的太阳辐射能量。 单位：W/m2 ⑤各种光辐射度量单位的相互关系 光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能 量分布密切相关，几者之间无固定的比例关系。 只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的 相关关系

一般天气自然（太阳）光照情况下 农业生物环境工程 几种光辐射度量单位的近似换算关系 光合有效 光合有效 对应的太阳 辐射照度 光量子流密度 总辐射照度 W/m2 umol/m2.s W/m2 第四章温 光照度1kx≈ 4.2(4) 16.8(18) 10 室设施环境调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 光合有效 辐射照度 W/m2 光合有效 光量子流密度 mmol/m2.s 对应的太阳 总辐射照度 W/m2 光照度 1 klx ≈ 4.2 (4) 16.8 (18) 10 一般天气自然（太阳）光照情况下 几种光辐射度量单位的近似换算关系

(四)光照强度与光合作用 农业生 光合作用的强度→C0,交换速度(kg/m2s) 物 C0,交换速度（净光合速度） 境 =真正的光合速度一呼吸速度 C0,的交换速度(kg/m2s 四章 温室设施环境调节与控 0 光补偿点 光饱和点 光辐射的强度(W/m2或mo/m2s) 暗呼吸速度

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 光辐射的强度 ( W/m2 或 mmol/m2·s ) CO2的交换速度 ( kg/m2·s ) 0 光补偿点 光饱和点 暗呼吸速度 （四）光照强度与光合作用 光合作用的强度 → CO2交换速度（kg / m2·s） CO2交换速度（净光合速度） ＝ 真正的光合速度 — 呼吸速度

15 农业生 一些植物的光补偿点与光饱和点的大致数值 环境工程 光照度 PAR PPFD x W/m2 umol/m2.s 光补偿点 100~4000 0.4~17 1.767 四 阳性植物（番茄、黄瓜、西瓜、甜 60000≈90000 瓜、葡萄、樱桃、桃等) 250380 1000≈1500 漫 光 设 饱 中性植物（茄子、甜椒、草莓、甘 蓝、白菜、萝卜等) 40000≈60000 170~250 680~1000 环 和 点 阴性植物（兰科、观叶类、姜科、 天南星、秋海棠科花卉、叶菜等) 25000≈40000 100≈170 400~680 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 光照度 lx PAR W/m2 PPFD mmol/m2.s 光 补 偿 点 100～4000 0.4～17 1.7～67 光 饱 和 点 阳性植物（番茄、黄瓜、西瓜、甜 瓜、葡萄、樱桃、桃等） 60000～90000 250～380 1000～1500 中性植物（茄子、甜椒、草莓、甘 蓝、白菜、萝卜等） 40000～60000 170～250 680～1000 阴性植物（兰科、观叶类、姜科、 天南星、秋海棠科花卉、叶菜等） 25000～40000 100～170 400～680 一些植物的光补偿点与光饱和点的大致数值

二、温室内的光照环境及影响因素 业 (一)室外太阳辐射 物 室外水平面太阳总辐射照度为： (参见教材P51) 境 S=(C+sina)Ae-B/sina W/m 2 程 式中A,B,C一计算常数。 章 太阳高度角，为太阳 室设施环境调节与控 与观察地点联线与地平线之夹角； sina=cos LcosδcosH+sin Lsinδ 所在地的北纬纬度；

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 二、温室内的光照环境及影响因素 （一）室外太阳辐射 室外水平面太阳总辐射照度为：（参见教材P51） 式中 A，B，C —— 计算常数。 a —— 太阳高度角，为太阳 与观察地点联线与地平线之夹角； L —— 所在地的北纬纬度； /sin 2 ( sin ) W/m a a B S C Ae− = + sina = cos Lcos cos H + sin Lsin 