在考虑光照强度的同时,不能忽略光照质量对于植物的影响。像人类需要一个平衡的饮食一样,用于促进光合作用的各种波长的辐射强度的选择和搭配,对于保证植物的健康生长就显得非常的重要。植物对于光谱中波长范围约在400~700nm之间的区域就像人眼一样非常敏感,该波长范围内的光被称促进光合作用的辐射(photosynthetically active radiation),或者简称PAR。这个波长范围与可见光的波长范围基本吻合,然而植物对于这个区域的敏感程度却和人眼有着完全的不同。人眼对光的敏感度峰值在黄绿区域,即555nm波长处;但是植物与人眼的响应曲线不同,而且植物对于红光和蓝光的敏感度更大一些,其中在红色区域的峰值出现在630nm左右。图1和图2分别是人眼和植物对于光的不同敏感曲线,可见两者的曲线轮廓不同。
测量辐射能量法
由于促进光合作用的辐射波长范围在400~700nm之间,所以测量单位时间该波长区域所辐射出来的总能量值,将其称为促进光合作用的辐射功率(PAR watts)。相对于基于人眼反应的流明这种主观的测量单位,PAR功率是相当客观的,其可以直接地表明有多少能量的光被有效地用于植物的光合作用。
促进光合作用的辐射功率是一种客观有效地测量每秒钟光源所辐射出能量的方法。一个100W的白炽灯每秒钟可消耗100J的电能,而同时只有大约6J的能量随光而辐射出来,这就是说光源的效率仅仅只有6%,而其余的能量都被以其它的形式消耗掉了,如热量。而例如高压钠灯和金卤灯之类的气体放电灯可达到30%~40%的能量转化率。功率为400W的白炽灯可以发出能量大约 24 PAR watts的光,同样功率的金卤灯则可辐射出 140 PAR watts的光,而400W的高压钠灯的PAR功率略少,约在 (120~128) PAR watts间。虽然高压钠灯的光效比金卤灯高,但是由于高压钠灯光色为黄色,虽然对于人眼来说,高压钠灯的流明数很高,但是对于植物来说,其敏感峰值在红光和蓝光,所以金卤灯促进光合作用的辐射功率略胜一筹(人眼视觉单位和植物用光单位的转化方法后面将详细解释)。
植物被照射的程度可用每平方米上促进光合作用的辐射功率数来表示,对于这个单位没有特定的名字,可将其认为是辐照度,单位写作:瓦/平方米或W/m2。
PAR watts测量法已被有效地运用于农业、林业和海洋学等方面。例如,高产农田的一个要求就是具有合适的促进光合作用的辐射,因此,PAR watts被用于衡量农业投资的潜力;装于森林不同高度的PAR 传感器可用于测量辐射的有效率和利用率;在海洋学中,还用其计算海洋透光层的深度。