植物工厂中紫外光的分布特征

植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制，实现作物周年连续生产的高效设施农业系统，是由计算机对作物生育过程的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境要素进行自动控制，不受或很少受自然条件制约的全新生产方式。

植物工厂被国际上公认为设施农业的最高级发展阶段，是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志之一。同时，植物工厂又被认为是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。

通常，植物工厂可分为太阳光植物工厂和人工光植物工厂两类，两类植物工厂UV辐射背景值、UV光环境调控方面存在差异。太阳光植物工厂通常是以半密闭式玻璃温室或日光温室为维护结构，以太阳光为光源，故此其内的UV辐射分布特征与玻璃、遮阳网和棚膜材质密切相关。温室和大棚内由于覆盖材料(玻璃、塑膜和高质量防老化膜等)对自然光的吸收、遮挡和过滤作用。

一般，覆盖材料对可见光的透过率在88％左右，紫外线透过率仅在15.9％～21.1％。与露地相比，网膜和玻璃能滤掉大部分UV-A和UV-B，太阳光植物工厂中UV-A和UV-B显著降低，紫外辐射显著减少。据报道，露地晴天中午UV-B辐照度约为0.5W/m2，而玻璃温室内仅约0.075W/m2。此外，太阳光植物工厂中UV辐射还受补光灯具的影响，因为高压钠灯(HPS)或紫外灯具含有UV辐射成分。

人工光植物工厂通常以密闭式避光建筑作为维护结构，以人工光源为植物光照来源(如荧光灯和LED灯)，紫外辐射强度完全取决于人工光源光谱中紫外光成分的多寡。人工光植物工厂取决于灯具的UV含量，荧光灯中含UV辐射成分非常少，非UV-LED灯具中的UV辐射成分几乎为零。所以，人工光植物工厂中光照中UV-A和UV-B辐射非常缺乏，甚至完全缺失。

UV对设施植物的生长与品质的调控作用

温室和大棚中由于覆盖材料的吸收，太阳光中的紫外线部分将会被大幅度地削减。温室生长系统的一个重要特征是缺乏自然太阳光中的中波紫外线UV-B（280~320nm）。这一现象的生理效应尚不明确。

在太阳光下植物常发育出厚的叶表皮或蜡质层是对UV辐射可防护。温室植物从未发育这样的保护层因为温室覆盖材料保护了它们免受UV辐射的危害( Leonardi等，2000）。

设施植物接收的光谱可通过覆盖的功能性塑料膜(改变化学组成)滤掉特定波长的光谱。Tsormpatsidi等(2008)研究了不同UV辐射透过膜下生菜生长和花青素、类黄酮和酚类物质的产生情况。膜包括UV完全透过膜、可透过320m、350m、370m和380m的膜，以及完全不透过UV辐射的膜。结果表明，在完全不透UV的膜下(UV400)生菜的生物量干重为生长在UV完全透过膜下生菜的2.2倍；相反，完全透UV膜下生菜的花青素含量大约是UV完全不透膜下生菜的8倍。

Casal等(2009)研究了UV辐射对两个草莓品种的产量的影响。结果发现，两个草莓的产量在无UV辐射条件下增加了30％和20％。采用UV-B阻断膜后延迟了草莓果实成熟，单果平均重量也是无UV辐射条件下最高。

研究发现，补充UV-B照射影响不结球白菜生长与品质及生理特性，补充适量的UV-B照射，可有效控制植株徒长，提高维生素C含量，但不会造成产量显著下降。应用了人工控制UV-B光源在设施内补充UV-B辐射技术，可提高果实品质并防止植株徒长;能减少使用化学方法来防止蔬菜徒长和改善蔬菜品质，是生产绿色有机食品的重要保证。

可是，迄今对中长波段UV-A和UV-B紫外光补光对设施蔬菜营养品质，尤其是抗氧化物质的调控机制研究的报道较少，缺乏有效UV光环境管理与调控技术。LED已作为节能光源应用于人工光设施蔬菜栽培，UV-LED应用潜力及光质生物学效应与灯具尤待深入研发。

LED具有其他电光源无法比拟的优势：节能环保、冷光源、使用寿命长、体积小、光质纯、光效高、波长类型丰富、光谱能量易复合、调制便捷等突出优势，可近距离照射植物，可采用多层立体栽培系统。LED已成为温室补光和设施人工光蔬菜栽培的理想光源，也为探讨单色光的生理学作用提供了可能。

MDA、AsA和UV-B吸收物质的变化是菜豆抗性提高的主要原因，许多研究涉及了光合有效射(400~700nm）在改变植物对UV-B(280-320nm）敏感性和光形态建成反应已做过多项研究，但没有研究涉及UV-A(320~400m)、UV-B和PAR交互作用。高PAR-UV-B比和UV-A-UV-B比值可减轻陆地植物和水生植物UV-B损伤。生长室和温室研究在低PAR、UV-A和高UV-B辐射下进行常夸大UV-B损伤。

PAR、UV-A、UV-B之间的光谱平衡对决定植物田间敏感性很重要( Krizek，2004)。通常，植物生物量和植物高度降低，随着增加PAR和UV-B。高强度PAR对提高的UV-B的保护效应可能是间接的增加叶片厚度和类黄浓度和酚类物质浓度，保护植物UV伤害。DAR光质非常重要，蓝光与UV-A一起在修复DNA损伤上起重要作用，UV-A与UV-B工作关系需系统研究。