光的照度(lux)與水草

Ortus Horn
Feb 10, 2021

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照度(英語:Illuminance)是每單位面積所接收到的光通量SI制單位是勒克斯(lx=lux)或輻透(ph=phot),1勒克斯=1流明/平方米,1 輻透 = 1流明/平方厘米,1 輻透 = 10000勒克斯。

居家的一般照度建議在300~500勒克斯之間。

擷取自 wiki : https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%85%A7%E5%BA%A6

可以從照度的單位中看出來,照度的數值與光通量成正比,而光通量則是光源亮度的指標,最近在種植水生植物時,常常會困惑於光線是否充足,不論是想選購植物燈具或是衡量戶外採光,我覺得測試一下照度是一個可以嘗試的選項,當然植物生長所需的光譜與燈具不一定吻合,所以照度在植物燈具來說應該只能當作參考性質的參數。

由於沒有購買CO2設備,有些水草我栽種在陽台的水缸中,想效法自然生態缸的作法,憑藉太陽光養水草,種了三四個月後發現,由於我家的陽台上方有遮頂,面朝西方,所以植物能接收到的日照應只有半日照以下,又由於陽台有女兒牆,放在陽台地面的植物無法完全照射到西射的陽光,想來光照對於陽性水草應該是不太足夠,於是在網路上搜尋了一些關於水草與照度的文章。

最先找到的是facebook社團 天然水草缸中凌豪曉大大的文章:

用手機看lux(照度)

將其中的照度衰減公式節錄在下方

Iz = Io * exp (-K * Z)

先扣除10~15%耗損(因為反射)設k = 2 (草缸假設為最高透度)

Iz 是 特定深度的照度 (lux)

Io 是 水面的照度 (lux)

K 是 Coefficient of Absobrtion and scattering (K=1.5~2.5, 野外的淡水, K = 0.35 ~ 1.5 高質淸水及海水)(多數由實驗室量度)

Z 是 水深度 (m)先不考慮 散射和漫射 折射等因素造成缸內光度計算困難

可以看到水面照度會乘以一個指數函數exp (-K * Z),也就是在水中照度的衰減曲線可以用定義域為負值的自然指數函數來模擬。這個計算公式在行政院環境保護署發布的水中光強度檢測方法也可以見到,業餘玩家對於缸壁的反射光、水面的反射光、水中的光吸收度沒有什麼好的計算辦法,在此就先使用凌豪曉文章中的參數計算。

下載了手機能使用的照度計APP,在天空中雲遮蔽量約80%的晴天,測量陽台女兒牆上受陽光直射的照度約27000lux,而陽台地面非光線直射的照度為5000lux左右。

而家中的魚缸使用千尋A系列的LED水草燈,燈高於水面約7cm,在水面量測的照度為約15000lux,假設水面會反射15%的燈光,水面到底沙的高度約為29cm,將數字代入公式後列出

15000 * 0.85 * e^( -2 * 0.29) = 7138.7 (lux)

可以看到經過近30公分的水體光線到達魚缸底部的照度大約剩下一半不到,計算中還沒有考慮魚缸中的遮蔽物等等,計算出照度後,再在網路上搜尋水草合適的照度,找到的沼澤缸之家所寫的一些水草的光補償點,其中有介紹十幾年前德國水族界使用的照度表:

摘自沼澤缸之家 https://www.paludarium.net/aquarium/27

寶塔最低需要800lux、睡蓮需700lux,但光飽和點Light saturation point似乎可以遠高於光補償點Light compensation point到達五萬lux,這樣看來陽台地面與魚缸中都有超過光補償點,但到光飽和點還有一段距離,幾個月前栽種的絲葉石龍尾放在陽台地上漸漸的葉子發黃,加了一顆10w led燈泡照明後又漸漸恢復翠綠,才想量測光照度做為參考,夏天時再量測看看會不會有什麼不同,也要再添購能掛在女兒牆上的花器了。

沼澤缸之家的全文裡也提到近年的植物研究大多使用光合作用有效能量(PAR, Photosynthetically active radiation)作為光照強度的衡量標準,這是因為照度lux是基於人眼所見波長來定義,而PAR則貼近植物生長光譜來定義,這麼一看頭又大了,手邊可沒設備來量測PAR呀,改天再來研究好了。

Reference :

維基百科 - 照度:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%85%A7%E5%BA%A6

Facebook 社團 - 天然水草缸 - 凌豪曉 -用手機看lux(照度):https://www.facebook.com/notes/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%B4%E8%8D%89%E7%BC%B8natural-planted-tank/%E7%94%A8%E6%89%8B%E6%A9%9F%E7%9C%8Blux%E7%85%A7%E5%BA%A6/890321187652321/

沼澤缸之家 - 一些水草的光補償點:https://www.paludarium.net/aquarium/27

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Written by Ortus Horn

A CS graduate student who enjoys coding and cultivating aquarium plants.

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