淺析夜景照明對植物生長的影響

劉加民

【摘要】：城市夜景照明是指城市區域所有室外活動的空間或景物的夜間照明；常見的有夜景景觀照明、道路與交通照明、廣場或工地照明、廣告標志照明和園林山水照明等。常見的夜景照明光源有白熾燈、汞燈、熒光燈、金屬鹵化物燈、高強度氣體放電燈、LED燈等。在城市的規劃建設過程中會常常會將照明和綠化植物結合起來進行安排和建造。根據環境不同，植物和光源有不同的搭配，以達到夜間照明及美化的作用。

【關鍵詞】：夜景照明；植物生長；影響

1植物對光的需求特性

在植物生長的過程中，光照度、光質和光周期都會對其產生影響。研究發現，在弱光下，增加光強能提高光合速率，但是，當光強增加到一定值時，它將不再起作用。此時，影響植物生長的因素就變為溫度和二氧化碳的濃度。紅光和藍光是植物生長中最重要的兩種光，而紅藍光光通量比（R/B 比）會影響植物的培育效果，其他顏色的光也會在一定程度上影響一些植物的生長。另外，光周期也會對植物的生長發育產生影響。目前，關于“光周期對植物生長發育影響的機理”已經有不少研究報道，在這些研究中，很多是針對光誘導開花機理進行探索的，以期實現對觀賞性植物花期的有效調控。

由此可知，將LED光源應用于植物照明中，需要從多個方面考慮光源的設計，以滿足受光植物的照明需求。

2光照對景觀植物的影響

2.1光時對景觀植物種子萌發和幼苗生長影響

光周期對植物和植物組織培養都有重要的影響。光照時間影響著種子的發芽，長日照條件下種子的發芽率會高于自然條件下種子的發芽率，這是由于長日照條件下有更多的同化產物向種子分配和積累。目前城市公共空間種植的植物基本都是移栽而來的，從生長地到移栽地，不同植物的光周期被統一，可能會對某些景觀植物的幼苗以及種子形成造成一定的影響。

2.2光時對景觀樹木育苗的影響

樹是城市綠化的主要植物，承擔了凈化空氣、吸收溫室氣體、營造宜居環境的重任。根據前人對某些樹種研究發現，延長光照時間能夠促進苗木生長及抑制休眠，反之，縮短光照時間則能抑制苗木生長和促進頂芽形成，因此給某些苗木補光可以促進其生長縮短育苗時間，提高育苗效率。龍作義等給紅皮云杉苗木延長光照時間促進了該樹木的生長。城市道路兩旁的綠化樹經常會跟路燈間隔安排，路燈能夠照射到的樹木葉子跟陰影區樹木葉子的生長狀況是有所差別，這種差別因樹木的種類而有所不同。

2.3光強對景觀植物的影響

光照強度是一種環境信號，它通過植物體的光敏色素來影響植物的生長發育。由于夜間照明存在，植物葉片接收到的光照強度不同于自然狀態下的光強，因此會對植物生長產生直接的影響。植物對光照強度的需求有一個上限，即光飽和點。光照強度達到上限時光合作用達到最強，超過上限時就會使植物產生光抑制從而降低植物的光合作用。由于城市亮化的需要，城市夜景照明往往會提供給城市綠化植物較強的光照強度，其中陰生和偏陰性植物受到的影響最大。

2.4光質對景觀植物光合作用的影響

光質通過葉綠素對植物的光合作用產生影響，葉綠素含量體現了植物對光能的吸收和轉化能力，是評價植物生長發育狀況的一項重要指標，不同光質對植物葉綠素含量的影響是不同的。很多研究顯示，白光和紅光促進植物葉綠素含量的升高，而藍綠光抑制植物葉綠素含量的升高。但是也有研究顯示某些植物藍光處理下葉綠素的含量高于紅光處理。因此光質對植物葉綠素含量的影響因植物的種類及組織器官等不同而有所不同。此外，光合速率是表征光合作用的重要指標。一些研究顯示藍光可提高菊花葉片凈光合速率的值，而紅光會使得光合速率的值降低；還有一些研究結果表明紅光促進植物葉片光合作用，而藍光抑制植物葉片的光合。分析結果可能因所選物種對光質的適應程度不同而造成光質對葉片光合作用的影響不同。

2.5光質對植物生長及代謝的影響

研究顯示，紅光可促進某些植物幼苗的生長，促進橫向分枝及分蘗，延遲花芽分化，而遠紅光可消除該效應；藍光可以抑制植物葉片的生長，減小葉面積，降低植物的生長速率。植物內部碳氮代謝物質含量也受光質的影響，研究顯示藍光有助于蛋白質的合成而紅光有助于碳水化合物的增加。謝寶東等對銀杏葉研究得出光質對植物此生代謝物含量影響顯著，短波段利于黃酮和內酯類物質的積累而長波段有利于生長。

3 LED植物照明的研究及應用現狀

20世紀80年代，日本開始研究將LED應用于植物生長中，但并未在高亮度藍光芯片的應用方面有所突破，僅應用了660 nm的離散型LED。20世紀90年代中期，NASA就開始篩選和發展LED光源，并將其應用于植物組培中。1989年，高亮度GaN基LED問世，進一步推動了III-V化合物LED的發展。近年來，已經有大量的研究報道光照、光質和光周期與不同作物生長形態之間的關系，并提出了相應的光照度、光質和光周期優化設計方案。表1為LED在植物照明中的具體應用情況。

在改善LED燈具的功能方面，方法提出，可通過改變LED顆粒的排布情況提高照明的均勻性。除了光學設計方面的內容外，科研人員還從照明設備的驅動電路、控制系統和設備結構方面入手開展了一系列的研究。例如，LED智能光照生物培養箱、LED 植物生長箱和基于太陽能供電的LED光控系統等植物照明系統或裝備等。另外，岑益超等人還提出了基于Zigbee網絡的LED智能照明控制系統。

雖然我國LED植物照明研究起步較晚，但是，其發展速度非常快，主要致力于應用基礎研究和應用技術研究。2013年，國家投入經費4 611萬元，主要用于研究植物工廠中的關鍵技術。

結語

城市夜景照明對景觀植物的影響研究還有待進一步研究。比如城市里的主干道，因為照明需求都會使用大功率路燈，同時考慮到照亮范圍就會增高路燈的高度，此時夜間照明就會對道路兩旁的城市綠化帶植物產生影響。由于景觀植物的種類多，各地城市的綠地植物也有所差異，因此大范圍的研究是不現實的。在做這方面的研究時需要確定研究區域和研究植物，進行實地的調查與試驗分析，才能夠合理有效地反映夜景照明對某些景觀植物的影響。

【參考文獻】：

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