基本信息
攝影專業用詞。光質是指拍攝所用光線的軟硬性質。可分為硬質光和軟質光。
硬質光即是強烈的直射光,如晴天的陽光,人工燈中的聚光燈、回光燈的燈光等。
硬質光照射下的被攝體表面的物理特性表現為:受光面、背光面及投影非常鮮明,明暗反差較大,對比效果明顯,有助於表現受光面的細節及質感,造成有力度、鮮活等視角藝術效果。
軟質光是一種漫散射性質的光,沒有明確的方向性,在被照物上不留明顯的陰影。如大霧中的陽光,泛光燈光源等。
軟質光的特點是光線柔和,強度均勻,光比較小,形成的影像反差不大,主體感和質感較弱。
對植物影響
光質為影響植物光合作用的條件之一。光質會影響葉綠素a、葉綠素b對於光的吸收,從而影響光合作用的光反應階段。
光質也可以看作為光的波長。
光質對植物的生長發育至關重要,它除了作為一種能源控制光合作用,還作為一種觸發信號影響植物的生長(稱為光形態建成)。光信號被植物體內不同的光受體感知,即光敏素、藍光/近紫外光受體(隱花色素)、紫外光受體。不同光質觸發不同光受體,進而影響植物的光合特性、生長發育、抗逆和衰老等。
對光合作用的影響
許多研究表明,光合器官的發育長期受光調控,紅光對光合器官的正常發育至關重要,它可通過抑制光合產物從葉中輸出來增加葉片的澱粉積累;藍光則調控著葉綠素形成、氣孔開啟以及光合節律等生理過程。不同光質的光能調節光合作用不同類型葉綠素蛋白質的形成以及光系統之間的電子傳遞。
光質對葉片葉綠素含量也有重要作用。徐凱、江明艷分別對草莓和一品紅研究得出,紅光可提高葉綠素a、b以及總葉綠素含量,但最有利於Chlb增加; 藍光可降低葉綠素含量,最有利於Chla增加。其它研究也有類似的結果,說明藍光培養的植株一般具有陽生植物的特性,而紅光培養的植株與陰生植物相似。在對番茄的研究中發現,紅光處理可提高其葉綠素含量,增加氣孔導度及蒸騰速率,光合速率顯著高於其它光處理。藍光處理的葉綠素含量雖略低於對照,但光合速率仍顯著高於對照,原因可能是藍光促進葉片氣孔開放,增加了胞間CO2 濃度。但也有相反的研究結果,Anna等發現藍光促進風信子愈傷組織葉綠素的形成,而紅光降低葉綠素含量。史宏志研究菸葉時也發現,在白光輔助照射的條件下,增強紅光比例使葉綠素含量下降。Jean - Luc研究發現不同光質下的藻類,其輔助色素的含量也發生了變化。Heraut - Born等研究發現較低的紅光與遠紅光比值(R /FR) 能夠降低葉片葉綠素的含量。但Carlos研究菜豆(Phaseolus vulgaris L.)葉片時卻發現隨R /FR值增大,葉片葉綠素含量增多,呼吸和光合速率均增大。原因是由於當R /FR產生變化時對植物體內提高抵抗光抑制和光氧化的機制產生警告信號,使胺基酸積累產生變化,從而提高了抵抗能力。在低R /FR值的光質下生長的草莓葉片,其類胡蘿蔔素含量較高,這說明光敏色素參與了草莓葉片類胡蘿蔔素合成的調控。較高的光合速率是幼苗營養生長旺盛的重要原因之一,但光合作用受諸多因素的影響,不僅僅是葉綠素含量。紅光和遠紅光協同調節光合作用中聚光色素(LHC)蛋白和光合碳循環中的Rubisco大亞基的編碼基因rbcL和小亞基的編碼基因rbcS的轉錄。即在轉錄水平上調節光合機構的組裝,從而直接影響植物的光合作用。Hua YU研究種子發芽發現紅光,藍光和黃光照射比白光照射明顯降低了表觀量子產額,紅光下光飽和點下降,這可能是單色光的波長範圍太窄,引起了PSⅠ和PSⅡ的光子不均衡而改變了電子傳遞鏈。Ramalho等研究表明,不同光源的光質影響咖啡葉片PSⅡ的光化學效率及電子傳遞速率。Ernstsen等研究發現,光質對菠菜的Rubisco鈍化有一定影響。綠膜下生長的草莓葉片RuBPCase活性最低,黃膜最高。以上多數研究都表明紅光和藍光能夠提高植物的光合速率,綠光減弱其光合速率,不利於植物生長。
對代謝與生長發育的影響
影響植物生長發育和形態建成
紅光可促進幼苗的生長,紅光處理的幼苗乾物質積累多,營養生長旺盛。
馬光恕、傅明華等在番茄、茄子及黃瓜等作物方面的研究也得出了相同結論。藍光與紅光能夠顯著抑制莖的伸長,這可能是由於紅光通過降低赤黴素的含量; 藍紫光能提高吲哚乙酸(IAA)氧化酶的活性,使IAA含量降低,進而抑制植物的伸長生長。UV - B輻射過強,作物不能正常生長,會限制結實量,如UV - B處理下的黃瓜植株變的矮小,葉面積小,結實量少。不同光質補光處理均促進新梢延長生長,縮短了新梢節間長度。其中,補充紅光、藍光明顯增加新梢基部粗度;紅光處理明顯增加了新梢總的乾物質積累,而且增大了葉片乾物質分配比例。光敏色素還可以影響種子萌發,這是通過影響赤黴素的合成來完成的。紅光對種子萌發的促進作用主要由PhyB 調控,PhyB能夠感受R /FR比例變化。種子能否充分發芽生長主要由所接受光的R /FR比例決定,較低的R /FR比值抑制種子的發芽。
影響生理代謝
光質對植物的碳氮代謝有重要的調節作用。藍光促進新合成的有機物中蛋白質的積累,而紅光促進碳水化合物的增加。增加藍光比例可以明顯促進氮代謝,使葉片總氮提高,總碳降低。紅光和藍光處理顯著提高抗氧化酶POD、SOD及APX活性。紅光照射可能促進了APX基因的表達,從而使APX活性明顯升高。但光質對CAT活性的影響不大。紅光和藍光下較高的抗氧化酶活性是幼苗健壯生長的重要原因之一,而黃光和綠光處理下較低的酶活性表現為幼苗顯著徒長,質量較低。紅光與藍光有利於黃瓜果實維生素C與還原糖含量的提高,藍光與UV - A能促進黃瓜果實蛋白質的形成。有研究表明,藍光可顯著促進線粒體的暗呼吸,在呼吸過程中產生的有機酸又為胺基酸的合成提供了碳架,進一步導致蛋白質合成。已有研究證明光敏色素參與硝酸還原酶(NR)的誘導。藍光、紅光、遠紅光都可誘導幼苗NR的活性。不同光質對麥苗硝態氮代謝關鍵酶活性的影響與細胞內鈣調系統有密切的聯繫。通過改變細胞內內環境的離子濃度,對植物氮代謝過程起調節作用。苯丙氨酸解氨酶(PAL)是莽草酸途徑中受光調節的關鍵酶。PAL活性對甘藍型油菜種皮色澤有影響,且對黃籽的影響更大。紅光和藍光處理甘藍型油菜種子發現藍光可降低種皮中的PAL活性,增加蛋白質含量。
對結構特徵的影響
光質影響植物結構的研究中,UV - B輻射增強引起葉片形態解剖結構的變化的研究居多。而此部分研究主要集中於表皮附屬物的變化等領域,而對葉肉解剖結構研究甚少。有研究表明,UV - B輻射的增加將引起葉面積和生物量明顯減少,比葉重(LMA)增加。而趙平等指出,UV - B 輻射對葉片形態的影響很小,葉面積沒有出現明顯變化。研究結果不一致可能與植物種類和適應能力存在差異有關,明確UV - B輻射增強對植物葉片形態結構基礎的影響需要更多研究。UV - B輻射增強主要作用於葉片PSⅡ,使基粒和基質類囊體受到損傷,葉綠體完整結構受到破壞。Pisum sativum的研究表明UV - B 使葉綠體的類囊體膜擴張。表皮層解剖結構也發生變化,如表皮細胞變短、葉片厚度的增厚等以降低UV - B輻射的穿透率。UV - B照射下的白樺幼苗的葉片變厚變小,也是由於上表皮層,海綿薄壁組織和海綿組織細胞間隙的增厚引起的。在Populus trichocar2pa中還發現柵欄組織也變厚,但表皮沒有發生變化。UV - B下的亞顯微結構中出現了許多脂質體,並且出現了細胞膜的不正常捲曲,脂質體增多表明細胞老化。
光質的改變直接影響葉片生長。據報導,藍光有利於葉綠體的發育,在藍光下生長的樺樹(B etulapendu la)幼苗的葉面積是紅光下的2倍,其葉表皮細胞面積、柵欄組織、海綿組織和功能葉綠體面積都比白光和紅光下大,且藍光下葉肉細胞中澱粉粒積累比紅光少,這是因為紅光抑制了光合產物從葉片中輸出,增加了葉片的澱粉積累。光質對葉片組織結構影響的研究報導尚少,有待於進一步的研究。
對動物影響
靈長類、鳥類、魚類、昆蟲等很多動物都具有發達的色覺;
大多數的哺乳動物是色盲,如牛、羊、狗、貓等,它們的眼睛裡只有黑、白、灰三種顏色;
有些動物完全沒有色覺,如蝙蝠;蛇的視覺非常弱,靠用舌頭感知周圍的熱量來辨別事物;
昆蟲的視覺敏感區偏於短波光(藍紫光),農業中利用黑光燈誘殺昆蟲就是這個原理;
可見光對動物的生殖、生長和發育等也有影響,如紅光可促進雞的繁殖。