为了改善温室光照环境，科研工作者和生产者提出了人工补光的途径。目前国内温室观赏植物和蔬菜的商业生产过程中，逐步开始使用人工光源进行作物补光。但还不普及。

那么，什么情况下应该人工补光呢？
　　什么情况下进行补光?
　　光是光合作用的能量源泉，同时又是控制光周期的一种信息。
一般是在冬春季节，此时光照时间较短，光线较弱，光照通常是蔬菜、花卉等温室栽培植物生长发育的主要限制因素。生产者要求能够在周年生产作物，在这种情况下，温室补光

就成了必不可少的手段。
　　人工补光的目的：一是作为光合作用的能源，补充自然光的不足。据研究，当温室内床面上光照日总量小于100W/m2 时，或日照时数不足4.5h/ 天时，就应进行人工补光。

二是抑制或促进花芽分化，调节开花期，即满足蔬菜光周期需要为目的。这种补充光照要求的光强较低，称为低强度补光或日长补光。例如草莓等开花期的调节。
　　如何考虑降低补光成本？
　　人工补光系统在一次性投资和运行费用都较高，因此，在选择和设计光照系统时需要权衡考虑各种因素，如作物对光的响应，其他环境因子的条件，作物对光照度、光照时间

和光谱成分的要求，可产生最佳效果的光源，可提供最均匀光照的系统设计，系统的投资及运行费用等。
在人工光合补光中，耗电是一大经济性问题。在确定温室补光方案时一定要首先分析生产产品在经济上的可行性，以免造成不必要的浪费，甚至出现经济亏损。人工光合补光，在

满足一定产品质量的基础上，应以最少的电耗获得最大的经济效益。一般，适当降低辐照度而延长光照时间、增加散射光的比率、间歇或强弱光交替照射，均可大大提高光能利用

率，以节约补光成本。
　　人工光源的种类与特性
　　人工补光的光源是电光源，对其要求：①要求有一定的强度（使床面上光强在补偿点以上饱和点以下） ；②要求光照强度具有一定的可调性；③要求有一定的光谱能量分布

，可以模拟自然光照，要求具有太阳光的连续光谱，也可以采用类似作物生理辐射的光谱。植物要求人工光源光谱中富含红光和蓝、紫光。②发光效率：光源的发光效率越高，所

消耗的电能越少，这对节约能源减少经济支出都有明显的效益。目前常用的人工光源中，低压钠灯的发光效率最高，高压钠灯、荧光灯次之，白炽灯的发光效率最低。③其他因素

：在选择人工光源时还应考虑到光源的寿命、安装维护以及价格等因素。
　　目前，作为温室补光用的光源主要有白炽灯、卤钨灯、高压水银荧光灯、高压钠灯、低压钠灯及金属卤化物灯等。
　　★ 白炽灯：属于热辐射光源，其光谱范围主要是红外线，可见光所占比例较小，因而发光效率较低。标准的白炽灯主要用于天长的控制，灯的大小在40~50W（115V 和

230V）之间。可以通过改变灯具之间的安装距离来调节作物表面的光照度。其平均寿命为750~1000h，这类灯通常带一球面形反射罩，使光线向下照射。
　　★ 卤钨灯：在整个使用期间光输出保持不变，使用寿命比白炽灯长1倍多。灯泡寿命2000h，最大功率可达1500W，但光输出效率比其他光源低。在温室光照中最常用的卤钨

灯是抛物线状灯泡带反光板。
　　★ 荧光灯：又称日光灯。荧光灯提供线光源，可获得比白炽灯更均匀的光照，还可通过采用成组灯管创造要求强度的光照。荧光灯一直是组培室中幼苗生长的标准光源，其

寿命不低于12000h。
　　★ 高压水银灯：高压水银灯是一种高强度放电灯。典型的水银灯主要产生蓝－白光，很少有红光，除可见光外，高压水银灯还有约3.3% 的紫外辐射。为了改善高压水银灯的

光色，提高光效，采用与荧光灯相同的方法，在玻璃外壳的内壁上涂以荧光材料，而形成高压水银荧光灯。温室补光中很少采用无涂层的高压水银灯。作物生产中最常用的高压水

银灯的功率是400W 和1000W 两种，使用寿命在5000h 左右。
　　★ 金属卤化物灯：一般金属卤化物灯的发光效率大约是高压水银灯的1.5~2 倍，色温为5500K，寿命可达几千小时。金属卤化物灯的光色可以随不同的金属卤化物成分而改

变，一般在蓝一紫区域发出的光更多。寿命为8000~15000h。为调节光质和节约能耗，在作物生长环境下，可以将金属卤化物灯和高压钠灯按1:1 搭配安装使用。
　　★ 高压钠灯（HPS）：高压钠灯是目前温室中最常用的人工补光光源。高压钠灯类似金属卤化物灯。这种极高输出的光源主要产生黄橙色光，其效率极高，所需灯具很少。

研制开发的新型陶瓷弧形灯管使灯管的使用寿命高达20000h。这种灯在熄灭后需1min 后才能重新启动，启动后3~4min 才能达到完全亮度。
★ 低压钠灯（LPS）：类似于高压钠灯。这种灯是一种很特殊的光源，其发射光谱为589nm 的黄色光质，因为发光光谱集中，所以是所有电光源中发光效率最高的光源。低压钠灯很少单独使用于温室补光，将低压钠灯与白炽灯配合使用可使作物品质比仅用低压钠灯时有较大改善。低压钠灯平均寿命为18000h。这种灯在关闭后可立即启动，控制上与白炽灯非常配合，由于产热量少，安装低压钠灯可比高压钠灯离作物距离更近。
★ LED 光源：LED 光源的普遍特点为：① 使用低压电源，供电电压在6~24V 之间，更安全。② 节能高效，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。③ 适用范围广。形状很小，每个单元LED 小片是边长为3~5mm 的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。④ 稳定性强。可以使用50000h 以上，光衰为初始的50%。⑤ 响应时间快。白炽灯的响应时间为毫秒级，LED 灯的响应时间为纳秒级。⑥ 无污染。无有害金属汞，不污染环境。⑦ 可以改变颜色。改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿蓝橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色、黄色，最后为绿色。⑧价格较昂贵。这是影响其普及的主要原因，但正朝着高效率低成本方向发展。此外，较好的性价比也弥补了成本偏高的不足。
另外，用于植物栽培光源的LED 还具有以下优势：① 可以调节光源的光谱分布。LED 输出光谱比较小，红色LED 的光谱半幅值为20~30nm，接近于单色光。单色光单独使用或组合使用都可以。使用LED 可以集中特定波长的光均衡地照射作物，不仅可以调节作物开花与结实，而且还能控制株高和植物的营养成分。② 可以靠近作物照明。植物栽培上应用的LED 属于冷光源，可以置于离植物很近的地方而不会把作物烤伤。光的利用率很高，可用于多层栽培立体组合系统。③ 使植物生产设施小型化，使用寿命长。LED形状极小，可以制备成多种形状的器件，占用空间很小，安装方便。此外，其特强的耐用性也降低了运行成本。

综上所述，可用于温室补光的光源种类较多，而且每一种类还有多种规格，其对应的发光光谱、发光量和发光效率等都各不相同。设计中应根据种植作物的特性和不同要求合理选择。
（本文摘编整理了部分参考书目内的相关内容，希望能够对生产者选用人工光源设备有所帮助。）
参考文献
[1] 周长吉主编. 现代温室工程. 北京：化学工业出版社，2003
[2] 杨其长，张成波. 植物工厂概论. 北京：中国农业科学技术出版社，2005

杨凌常青温室