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光和照明

2021-03-10 02:43譯自歐盟農(nóng)業(yè)和園藝發(fā)展委員會資料
國外畜牧學(xué)(豬與禽) 2021年1期
關(guān)鍵詞:綠光大氣層光子

孟 霞 譯自歐盟農(nóng)業(yè)和園藝發(fā)展委員會資料

萬建美 校 羅靜如 制圖

1 什么是光

電磁輻射是一種以波的形式在空間流動的輻射能。與電磁輻射有關(guān)的能量包含在稱為光子的光束中。光子所含能量的大小與波長成反比,所含能量越大,波長越短。在日常生活中,“光”通常指人眼可見的電磁光譜區(qū)段,但在本文中,我們將“光”定義為可被豬感知的電磁光譜區(qū)段。

2 自然光

在自然環(huán)境中,太陽是主要的光源,能產(chǎn)生波長范圍很寬的光子(圖1)。某些波長的光被地球表面的大氣層過濾掉,因此能夠到達(dá)地球表面的光子波長大多數(shù)介于150 nm~4 000 nm。可以根據(jù)波長對光子分類:紫外線C 的波長為100 nm~280 nm,紫外線B 的波長為280 nm~315 nm,紫外線A 的波長為315 nm~400 nm,藍(lán)光的波長為400 nm~500 nm,綠光的波長為500 nm~600 nm,紅光的波長為600 nm~700 nm,遠(yuǎn)紅外線的波長為700 nm~800 nm,紅外線的波長為800 nm~4 000 nm。

在不同的地區(qū)和季節(jié),環(huán)境中光的數(shù)量會發(fā)生很大的變化。對豬而言,自然光的三個變量[日長、光量和光的波長(顏色)]對其很重要。

3 自然光的三個變量

3.1 日長

地球赤道附近的地區(qū),全年日長和接收到的光量相對恒定——天氣格局是影響光量的主要因素。隨著緯度升高(向北和向南),日長和光照強(qiáng)度在全年的變化越來越大。在英國北約克郡,日長從冬至的7 h 6 min 到夏至的 15 h 6 min,相差 9 h 42 min。英國約翰·奧格羅茨(John O’ Groats) 和彭贊斯(Penzance)的日長最長可相差2 h,見圖2。

光周期是指生物體從太陽光或人工照明設(shè)備接收到的光照持續(xù)時間。對于室外飼養(yǎng)的豬,光周期等于日長,而對于飼養(yǎng)在無窗豬舍中的豬,光周期等于打開人工照明設(shè)備的時間。

3.2 光量

光強(qiáng)度的測定是在特定地點“當(dāng)場”進(jìn)行,而非在一段時間內(nèi)。測定生物體在某個特定時間段(通常是24 h)所接收到的總的光量可能更恰當(dāng)。為了評估一段時間內(nèi)生物體在某一地點在所接收到的光的總量,需在所關(guān)注的時間段以相同的間隔多次測定光強(qiáng)度,隨后將這些測定值合并計算,從而得出日累積光量(Daily Light Integral,DLI)。

某一地點的可利用DLI 在不同季節(jié)會出現(xiàn)很大的變化(圖3)。在斯托克布里奇技術(shù)中心,2017 年12 月的平均DLI 為3.6 mol/d[185 J/(cm·d)],然而2017 年7 月的平均DLI 為30 mol/d[1 540 J/(cm·d)],幾乎是當(dāng)年12 月的10 倍。測定的環(huán)境位置也會顯著影響DLI。在北半球,朝南的山坡比朝北的山坡可接收到更多的光,同時陰影會大大降低光強(qiáng)度。

3.3 自然光的顏色

光譜會在白天和不同季節(jié)發(fā)生細(xì)微的變化。在到達(dá)地球表面前,太陽光在低太陽高度角地區(qū)通過的大氣層要遠(yuǎn)厚于其在高太陽高度角地區(qū)通過的大氣層。當(dāng)更多的較短波長的光被大氣層過濾掉時,到達(dá)地面的自然光光譜會發(fā)生變化。在被大氣層過濾掉的太陽光中,紫外線多于藍(lán)光,藍(lán)光多于綠光或紅光。

紫外線B 輻射的量在全年不同季節(jié)變化明顯,并且隨測定點海拔高度的變化而變化。在高海拔地區(qū)(山頂),自然光含有較多的紫外線B,因為這些地區(qū)的大氣層較薄,其過濾有害射線的數(shù)量就較少。在自然環(huán)境中,豬接收到的光量和光譜組成也會因其覓食范圍的改變而變化。在林冠層下,光強(qiáng)度會大大變?nèi)?,光譜也會發(fā)生顯著變化。植物會優(yōu)先吸收紅光和藍(lán)光,因此林冠層下的自然光中綠光占很大的比例。

4 可見光

可見光是指可以被動物的眼睛檢測和感知的光。對于人而言,可見光的波長為360 nm~720 nm;對于其他物種來說,可見光的波長因其眼睛的結(jié)構(gòu)和光感受器(圖1)的不同而有所差異。

豬能夠感知波長介于380 nm~760 nm 的光。鳥能夠看到紫外線、藍(lán)光、綠光和紅光,因此它們的可見光光譜范圍可能更廣。

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