光和照明

孟霞 万建美

摘 要：光是一种电磁波，在自然环境中太阳是主要的光源。不同动物物种感知光的波长不同，本文介绍了影响猪感知光的3个重要因素：日长、光量和颜色。

关键词：光;可见光;猪;日长;光量;颜色

中图分类号：S815 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2021）01-0001-03

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。与电磁辐射有關的能量包含在称为光子的光束中。光子所含能量的大小与波长成反比，所含能量越大，波长越短。在日常生活中，“光”通常指人眼可见的电磁光谱区段，但在本文中，我们将“光”定义为可被猪感知的电磁光谱区段。

2  自然光

在自然环境中，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，因此能够到达地球表面的光子波长大多数介于150 nm～                4 000 nm。可以根据波长对光子分类：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，远红外线的波长为700 nm～800 nm，红外线的波长为800 nm～4 000 nm。

在不同的地区和季节，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、光量和光的波长（颜色）]对其很重要。

3  自然光的三个变量

3.1 日长

地球赤道附近的地区，全年日长和接收到的光量相对恒定——天气格局是影响光量的主要因素。随着纬度升高（向北和向南），日长和光照强度在全年的变化越来越大。在英国北约克郡，日长从冬至的7 h 6 min到夏至的 15 h 6 min，相差 9 h 42 min。英国     约翰·奥格罗茨（John O Groats）和彭赞斯（Penzance）的日长最长可相差2 h，见图2。

光周期是指生物体从太阳光或人工照明设备接收到的光照持续时间。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照明设备的时间。

3.2  光量

光强度的测定是在特定地点“当场”进行，而非在一段时间内。测定生物体在某个特定时间段（通常是24 h）所接收到的总的光量可能更恰当。为了评估一段时间内生物体在某一地点在所接收到的光的总量，需在所关注的时间段以相同的间隔多次测定光强度，随后将这些测定值合并计算，从而得出日累积光量（Daily Light Integral，DLI）。

某一地点的可利用DLI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。测定的环境位置也会显著影响DLI。在北半球，朝南的山坡比朝北的山坡可接收到更多的光，同时阴影会大大降低光强度。

3.3  自然光的颜色

光谱会在白天和不同季节发生细微的变化。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过滤掉时，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辐射的量在全年不同季节变化明显，并且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，其过滤有害射线的数量就较少。在自然环境中，猪接收到的光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。

4  可见光

可见光是指可以被动物的眼睛检测和感知的光。对于人而言，可见光的波长为      360 nm～720 nm;对于其他物种来说，可见光的波长因其眼睛的结构和光感受器（图1）的不同而有所差异。

猪能够感知波长介于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。

原题名：Lighting in pig buildings： the principles（英文）

原作者：Phillip Davis、Nina Wainwright、Sandra Edwards和AHDB