光和照明

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，因此能夠到達地球表面的光子波長大多數(shù)介于150 nm～4 000 nm?？梢愿鶕?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

光強度的測定是在特定地點“當場”進行，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。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)生細微的變化。在到達地球表面前，太陽光在低太陽高度角地區(qū)通過的大氣層要遠厚于其在高太陽高度角地區(qū)通過的大氣層。當更多的較短波長的光被大氣層過濾掉時，到達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，紫外線多于藍光，藍光多于綠光或紅光。

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、藍光、綠光和紅光，因此它們的可見光光譜范圍可能更廣。