劉加民

【摘要】：城市夜景照明是指城市區(qū)域所有室外活動(dòng)的空間或景物的夜間照明；常見(jiàn)的有夜景景觀(guān)照明、道路與交通照明、廣場(chǎng)或工地照明、廣告標(biāo)志照明和園林山水照明等。常見(jiàn)的夜景照明光源有白熾燈、汞燈、熒光燈、金屬鹵化物燈、高強(qiáng)度氣體放電燈、LED燈等。在城市的規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中會(huì)常常會(huì)將照明和綠化植物結(jié)合起來(lái)進(jìn)行安排和建造。根據(jù)環(huán)境不同，植物和光源有不同的搭配，以達(dá)到夜間照明及美化的作用。

【關(guān)鍵詞】：夜景照明；植物生長(zhǎng)；影響

1植物對(duì)光的需求特性

在植物生長(zhǎng)的過(guò)程中，光照度、光質(zhì)和光周期都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)，在弱光下，增加光強(qiáng)能提高光合速率，但是，當(dāng)光強(qiáng)增加到一定值時(shí)，它將不再起作用。此時(shí)，影響植物生長(zhǎng)的因素就變?yōu)闇囟群投趸嫉臐舛取＜t光和藍(lán)光是植物生長(zhǎng)中最重要的兩種光，而紅藍(lán)光光通量比（R/B 比）會(huì)影響植物的培育效果，其他顏色的光也會(huì)在一定程度上影響一些植物的生長(zhǎng)。另外，光周期也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。目前，關(guān)于“光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的機(jī)理”已經(jīng)有不少研究報(bào)道，在這些研究中，很多是針對(duì)光誘導(dǎo)開(kāi)花機(jī)理進(jìn)行探索的，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)觀(guān)賞性植物花期的有效調(diào)控。

由此可知，將LED光源應(yīng)用于植物照明中，需要從多個(gè)方面考慮光源的設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足受光植物的照明需求。

2光照對(duì)景觀(guān)植物的影響

2.1光時(shí)對(duì)景觀(guān)植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)影響

光周期對(duì)植物和植物組織培養(yǎng)都有重要的影響。光照時(shí)間影響著種子的發(fā)芽，長(zhǎng)日照條件下種子的發(fā)芽率會(huì)高于自然條件下種子的發(fā)芽率，這是由于長(zhǎng)日照條件下有更多的同化產(chǎn)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(lái)的，從生長(zhǎng)地到移栽地，不同植物的光周期被統(tǒng)一，可能會(huì)對(duì)某些景觀(guān)植物的幼苗以及種子形成造成一定的影響。

2.2光時(shí)對(duì)景觀(guān)樹(shù)木育苗的影響

樹(shù)是城市綠化的主要植物，承擔(dān)了凈化空氣、吸收溫室氣體、營(yíng)造宜居環(huán)境的重任。根據(jù)前人對(duì)某些樹(shù)種研究發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)光照時(shí)間能夠促進(jìn)苗木生長(zhǎng)及抑制休眠，反之，縮短光照時(shí)間則能抑制苗木生長(zhǎng)和促進(jìn)頂芽形成，因此給某些苗木補(bǔ)光可以促進(jìn)其生長(zhǎng)縮短育苗時(shí)間，提高育苗效率。龍作義等給紅皮云杉苗木延長(zhǎng)光照時(shí)間促進(jìn)了該樹(shù)木的生長(zhǎng)。城市道路兩旁的綠化樹(shù)經(jīng)常會(huì)跟路燈間隔安排，路燈能夠照射到的樹(shù)木葉子跟陰影區(qū)樹(shù)木葉子的生長(zhǎng)狀況是有所差別，這種差別因樹(shù)木的種類(lèi)而有所不同。

2.3光強(qiáng)對(duì)景觀(guān)植物的影響

光照強(qiáng)度是一種環(huán)境信號(hào)，它通過(guò)植物體的光敏色素來(lái)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。由于夜間照明存在，植物葉片接收到的光照強(qiáng)度不同于自然狀態(tài)下的光強(qiáng)，因此會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生直接的影響。植物對(duì)光照強(qiáng)度的需求有一個(gè)上限，即光飽和點(diǎn)。光照強(qiáng)度達(dá)到上限時(shí)光合作用達(dá)到最強(qiáng)，超過(guò)上限時(shí)就會(huì)使植物產(chǎn)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(huì)提供給城市綠化植物較強(qiáng)的光照強(qiáng)度，其中陰生和偏陰性植物受到的影響最大。

2.4光質(zhì)對(duì)景觀(guān)植物光合作用的影響

光質(zhì)通過(guò)葉綠素對(duì)植物的光合作用產(chǎn)生影響，葉綠素含量體現(xiàn)了植物對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化能力，是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，不同光質(zhì)對(duì)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(jìn)植物葉綠素含量的升高，而藍(lán)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(lán)光處理下葉綠素的含量高于紅光處理。因此光質(zhì)對(duì)植物葉綠素含量的影響因植物的種類(lèi)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(biāo)。一些研究顯示藍(lán)光可提高菊花葉片凈光合速率的值，而紅光會(huì)使得光合速率的值降低；還有一些研究結(jié)果表明紅光促進(jìn)植物葉片光合作用，而藍(lán)光抑制植物葉片的光合。分析結(jié)果可能因所選物種對(duì)光質(zhì)的適應(yīng)程度不同而造成光質(zhì)對(duì)葉片光合作用的影響不同。

2.5光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)及代謝的影響

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

3 LED植物照明的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，日本開(kāi)始研究將LED應(yīng)用于植物生長(zhǎng)中，但并未在高亮度藍(lán)光芯片的應(yīng)用方面有所突破，僅應(yīng)用了660 nm的離散型LED。20世紀(jì)90年代中期，NASA就開(kāi)始篩選和發(fā)展LED光源，并將其應(yīng)用于植物組培中。1989年，高亮度GaN基LED問(wèn)世，進(jìn)一步推動(dòng)了III-V化合物L(fēng)ED的發(fā)展。近年來(lái)，已經(jīng)有大量的研究報(bào)道光照、光質(zhì)和光周期與不同作物生長(zhǎng)形態(tài)之間的關(guān)系，并提出了相應(yīng)的光照度、光質(zhì)和光周期優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。表1為L(zhǎng)ED在植物照明中的具體應(yīng)用情況。

在改善LED燈具的功能方面，方法提出，可通過(guò)改變LED顆粒的排布情況提高照明的均勻性。除了光學(xué)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容外，科研人員還從照明設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和設(shè)備結(jié)構(gòu)方面入手開(kāi)展了一系列的研究。例如，LED智能光照生物培養(yǎng)箱、LED 植物生長(zhǎng)箱和基于太陽(yáng)能供電的LED光控系統(tǒng)等植物照明系統(tǒng)或裝備等。另外，岑益超等人還提出了基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的LED智能照明控制系統(tǒng)。

雖然我國(guó)LED植物照明研究起步較晚，但是，其發(fā)展速度非?？欤饕铝τ趹?yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究。2013年，國(guó)家投入經(jīng)費(fèi)4 611萬(wàn)元，主要用于研究植物工廠(chǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

城市夜景照明對(duì)景觀(guān)植物的影響研究還有待進(jìn)一步研究。比如城市里的主干道，因?yàn)檎彰餍枨蠖紩?huì)使用大功率路燈，同時(shí)考慮到照亮范圍就會(huì)增高路燈的高度，此時(shí)夜間照明就會(huì)對(duì)道路兩旁的城市綠化帶植物產(chǎn)生影響。由于景觀(guān)植物的種類(lèi)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(xiàn)實(shí)的。在做這方面的研究時(shí)需要確定研究區(qū)域和研究植物，進(jìn)行實(shí)地的調(diào)查與試驗(yàn)分析，才能夠合理有效地反映夜景照明對(duì)某些景觀(guān)植物的影響。

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