【猪舍光照原则专栏一】光和照明

来源:    作者:    人气:    发布时间:2021-03-12    
光和照明

孟霞 译 潘雪男 校

 
1 什么是光?

电磁辐射是一种以波的形式在空间流动的辐射能。与电磁辐射有关的能量包含在称为光子的光束中。光子所含的能量与波长成反比,随着所含能量的增加,波长缩短。在日常生活中,“光”通常指人眼可见的电磁光谱区段,但在本报告中,我们将“光”定义为可被猪感知的电磁光谱区段。

2  自然光环境

在自然界的光照环境中,太阳是主要的光源,能产生波长范围很宽的光子(图1)。某些波长的光被地球表面的大气层过滤掉,所以能够到达地球表面的大多数光子的波长介于150 nm~4 000 nm。光子可以根据波长分类:紫外线C的波长为100 nm~280 nm,紫外线B的波长为280 nm~315 nm,紫外线A的波长为315 nm~400 nm,蓝光的波长为400 nm~500 nm,绿光的波长为500 nm~600 nm,红光的波长为600 nm~700 nm,远红外光的波长为700 nm~800 nm,红外光的波长为800 nm~4 000 nm。

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在全球各个地区和全年各个季节,环境中光的数量会发生很大的变化。对猪而言,自然光的三个变量[日长、光的接收量和光的波长(颜色)]对其很重要。

3  日长

在地球赤道附近的地区,全年的日长和接收到的光量相对恒定(图2)——天气格局是影响光供应量的主要因素。随着纬度的加大(向北和向南),白天的长度和光照强度在全年中的变化越来越大。在英国北约克郡,白天的长度从冬至的7 h 6 min到夏至的15 h 6min,相差9 h 42 min。即使在英国本土,约翰·奥格罗茨(John O’ Groats)的日长和彭赞斯(Penzance)的相比最长可相差2 h。

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光周期是指生物体从太阳光或人工照明所接收到的光照的持续时间。对于室外饲养的猪,光周期等于日长,而对于饲养在无窗猪舍中的猪,光周期等于打开人工光的时间。

4  光量

光强度的测定是在特定地点“当场”进行的,而不是在一段时间内进行的。测定某特定时间段(通常是24 h)所接收到的光的总量可能更为恰当。为了评估某一地点在一段时间内所接收到的光的总量,在整个关注的时间段可以以相同的间隔多次测定光强度,随后将这些测定值合而为一,从而计算出日累积光量(Daily Light Integral,DLI)。

某一地点可利用的光总量在不同季节会出现很大的变化(图3)。在斯托克布里奇技术中心,2017年12月的平均DLI为3.6 mol/d[185 J/(cm·d)],然而2017年7月的平均DLI为30 mol/d[1 540 J/(cm·d)],几乎是当年12月的10倍。环境中的测定位置也会显著影响光环境。在北半球,朝南的山坡能比朝北的山坡接收到更多的光,同时阴影会大大降低光强度。

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5  自然光的颜色

在白天和全年的四季,光谱会发生细微的变化。在到达地球表面前,太阳光在低太阳高度角地区通过的大气层要远厚于其在高太阳高度角地区通过的大气层。当更多的较短波长的光被大气层相应地过滤掉后,到达地面的自然光光谱会发生变化。在被大气层过滤掉的太阳光中,紫外线多于蓝光,蓝光多于绿光或红光。

紫外线B辐射的量在全年各个季节明显多变,并且也随测定点海拔高度的变化而变化。在高海拔地区(山顶),自然光含有较多的紫外线B,因为这些地区的大气层较薄,而大气层可以过滤掉有害射线。在自然环境中,猪接收到的光的数量和光谱组成也会因其觅食范围的改变而变化。在林冠层下,光的强度会大大变弱,光谱也会发生显著变化。植物会优先吸收红光和蓝光,因此林冠层下的自然光中绿光占很大的比例。

6  可见光

可见光是指可以被动物的眼睛检测和感知到的光。对于人而言,可见光的波长为360 nm~720 nm;对于其他动物物种来说,可见光的波长因其眼睛的结构和光感受器(图5)的不同而有所差异。

Lighting In Pig Buildings(孟霞)-05.jpg

猪能够检测到波长介于380 nm~760 nm的光。鸟能够看到紫外线、蓝光、绿光和红光,因此它们的可见光光谱范围可能更广。

 
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责任编辑:闪电
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