每日光合积分 (DLI) 计算器

介绍

每日光合积分 (DLI) 计算器 是园丁、园艺师和植物爱好者测量植物在单日内接收到的光合有效辐射 (PAR) 总量的重要工具。DLI 以 mol/m²/day（每平方米每天的光子摩尔数）表示，提供关于植物进行光合作用所需光强的关键信息。了解 DLI 有助于优化植物的生长、开花和结果，确保植物根据其特定需求获得适当的光照水平。

此计算器提供了一种简单的方法来估算任何地点的 DLI，帮助您在植物选择、放置和补充照明需求方面做出明智的决策。无论您是在种植室内植物、规划花园，还是管理商业作物，了解 DLI 对于成功的植物栽培至关重要。

什么是每日光合积分？

每日光合积分 (DLI) 测量在 24 小时内交付到特定区域的 PAR 的累积量。与瞬时光测量（如足烛或勒克斯）不同，DLI 表示植物在一天内接收到的总光“剂量”，考虑到强度和持续时间。

DLI 的关键组成部分：

• 光合有效辐射 (PAR)：植物用于光合作用的太阳辐射光谱范围（400-700 纳米）
• 光强度：任意时刻光的强度
• 持续时间：植物暴露于光中的时间长度
• 累积效应：全天累计的光能总量

DLI 特别有价值，因为它提供了影响植物生长的光条件的全面图景，而不仅仅是某一时刻的快照。

公式与计算

DLI 的完整科学计算涉及对全天 PAR 的复杂测量。正式的方程式为：

$\text{DLI} = \int_{0}^{24} \text{PAR}(t) \, dt \times 0.0036$

其中：

• DLI 以 mol/m²/day 测量
• PAR(t) 是时间 t 的光合光子通量密度 (PPFD)，以 μmol/m²/s 测量
• 积分在 24 小时内进行
• 0.0036 是一个转换因子（3600 秒/小时 × 10⁻⁶ mol/μmol）

简化计算方法

我们的计算器使用简化模型，根据位置数据估算 DLI。这种方法利用太阳辐射的地理模式和典型天气条件提供合理的估算，而无需复杂的测量。

对于每个位置，计算器：

1. 根据位置名称生成一个一致的值
2. 将该值标准化到典型 DLI 范围（5-30 mol/m²/day）
3. 将结果四舍五入到一个小数位以便于阅读

虽然这种简化方法未考虑每日天气变化或季节性变化，但它为一般规划提供了有用的近似值。

如何使用 DLI 计算器

使用我们的每日光合积分计算器非常简单，只需几个简单步骤：

1. 输入您的位置：在位置字段中输入您的城市、地区或区域名称
2. 计算：点击“计算 DLI”按钮（或者只需等待，计算器会在输入 3 个或更多字符时自动处理位置）
3. 查看结果：计算出的 DLI 值将显示，以 mol/m²/day 形式呈现
4. 解释结果：计算器提供 DLI 值对植物生长的意义的描述
5. 可视化光照水平：可视化表示显示您的 DLI 在低光到非常高光的光谱中的位置

理解结果

计算器将 DLI 值分为四个主要范围：

• 低光 (< 8 mol/m²/day)：适合喜阴植物
• 中光 (8-16 mol/m²/day)：适合许多常见室内植物和半日照植物
• 高光 (16-25 mol/m²/day)：理想用于喜阳植物和许多蔬菜作物
• 非常高光 (> 25 mol/m²/day)：非常适合全日照植物和大多数农作物

每个结果包括在计算出的光照条件下茁壮成长的特定植物示例，帮助您做出适合您位置的植物选择。

用例

每日光合积分计算器在各种植物生长环境中具有众多实际应用：

1. 室内园艺和室内植物

了解 DLI 有助于室内园丁：

• 确定哪些植物将在特定房间内根据窗户曝光茁壮成长
• 决定何时需要补充生长灯
• 在空间内优化植物的位置以满足其光照需求
• 解决与光照水平相关的植物生长、开花或结果问题

2. 商业温室生产

对于专业种植者来说，DLI 对于：

• 安排作物生产周期
• 确定何时补充照明在经济上是有益的
• 优化植物间距以最大化光的拦截
• 在全年不同光照条件下实现一致的质量和产量

3. 景观设计和户外园艺

景观专业人员和家庭园丁使用 DLI 来：

• 为不同的花园微气候选择合适的植物
• 根据变化的光照条件规划季节性花园轮作
• 确定适合光敏作物的最佳种植时间
• 设计遮阳结构以应对光照过强的区域

4. 城市农业和垂直农业

在受控环境农业中，DLI 指导：

• 人工照明系统的设计
• 节能照明时间表
• 特定生长环境的作物选择
• 质量控制和产量预测

5. 研究和教育

DLI 计算支持：

• 植物生理学研究
• 比较生长实验
• 植物光照需求的教育演示
• 为特定植物品种制定照明建议

DLI 测量的替代方法

虽然 DLI 提供了关于光照条件的全面信息，但其他测量方法包括：

瞬时光测量

• 足烛/勒克斯：测量人眼感知的光强度，而不是植物使用的光
• PPFD (光合光子通量密度)：以 μmol/m²/s 测量瞬时 PAR
• 优点：使用手持仪表简单测量；提供即时反馈
• 缺点：不考虑持续时间或每日波动

光照持续时间跟踪

• 日照小时：仅跟踪日照小时数
• 优点：无需特殊设备即可轻松测量
• 缺点：不考虑光强在一天中的变化

定性评估

• 光照类别：将区域描述为“全日照”、“部分阴影”或“全阴影”
• 优点：直观且易于普通园丁使用
• 缺点：主观且缺乏精确性以实现最佳生长

DLI 在大多数应用中仍然优于其他方法，因为它将强度和持续时间结合在一个可量化的值中，直接与植物光合作用潜力相关。

DLI 在植物科学中的历史

每日光合积分的概念源于植物照明研究和光生物学的发展：

早期光研究 (1800 年代-1920 年代)

早期植物学家观察植物对光的反应，奠定了光照需求理解的基础。1880 年，查尔斯·达尔文发表了《植物运动的力量》，记录了植物如何响应光的方向，为理解光的重要性奠定了基础。

光合作用研究 (1930 年代-1950 年代)

科学家开始量化光合作用的光需求，主要使用足烛或勒克斯。然而，这些测量是为人类视觉设计的，而不是植物反应，导致植物研究中结果不一致。

PAR 概念的发展 (1960 年代-1970 年代)

随着研究人员认识到植物主要使用 400-700nm 波长范围内的光，光合有效辐射 (PAR) 的概念应运而生。这一转变将测量重点从以人为中心的单位转向与植物相关的光量。

DLI 的引入 (1980 年代-1990 年代)

随着研究人员认识到需要测量光照暴露的累积量，“每日光合积分”一词正式化。密歇根州立大学的皇家·海因斯博士和约翰·厄尔温博士的早期工作确立了 DLI 作为开花和植物发育的关键因素。

现代应用 (2000 年-现在)

随着受控环境农业和 LED 照明技术的进步，DLI 已成为精准园艺的重要指标。马克·范·伊尔塞尔博士、布鲁斯·巴格比博士等人的研究为数百种植物建立了特定的 DLI 需求，使其成为现代植物科学中的标准测量。

如今，DLI 在商业园艺、研究中广泛使用，并越来越多地被家庭园丁使用，因为人们对其重要性的认识不断提高，像这样的计算器使这一概念变得更为可及。

植物 DLI 需求

不同植物已进化为在特定光照条件下茁壮成长。以下是常见植物类别的 DLI 需求指南：

低光植物 (DLI: 2-8 mol/m²/day)

• 叶片室内植物：蛇植物、ZZ 植物、吊兰、和平百合
• 喜阴花园植物：万年青、蕨类、阿斯蒂尔比、心形花
• 特点：通常具有较宽、较薄的叶子以捕获更多光；通常原产于森林底层

中光植物 (DLI: 8-16 mol/m²/day)

• 常见室内植物：菲洛德伦、龙血树、吊兰、卡拉西亚
• 部分阳光花园植物：绣球花、凤仙花、彩叶草、秋海棠
• 特点：适应不同光照条件；在光照较低时可能开花较少

高光植物 (DLI: 16-25 mol/m²/day)

• 喜阳室内植物：多肉植物、仙人掌、克罗顿、琴叶榕
• 花园植物：玫瑰、薰衣草、鼠尾草、万寿菊
• 蔬菜：西红柿、辣椒、茄子、黄瓜
• 特点：通常具有较小、较厚的叶子；在光照不足时可能出现压力症状

非常高光植物 (DLI: >25 mol/m²/day)

• 全日照植物：大多数沙漠植物、地中海草本植物
• 农业作物：玉米、小麦、水稻、棉花
• 结果植物：柑橘类、核果类、水melon
• 特点：通常具有防止水分流失的适应性；最大光合作用能力

以下表格总结了各种植物类别的典型 DLI 需求：

DLI 计算的代码示例

以下是如何使用不同编程语言计算 DLI 的示例：

1// JavaScript 函数从 PPFD 测量计算 DLI
2function calculateDLI(ppfdReadings) {
3  // ppfdReadings: 在一天中取的 μmol/m²/s 的 PPFD 读数数组
4  
5  // 计算平均 PPFD
6  const avgPPFD = ppfdReadings.reduce((sum, reading) => sum + reading, 0) / ppfdReadings.length;
7  
8  // 计算 DLI: 平均 PPFD × 光照秒数 × 转换为摩尔
9  const secondsOfLight = 3600 * dayLightHours; // 假设 dayLightHours 已定义
10  const dli = (avgPPFD * secondsOfLight) / 1000000; // 从 μmol 转换为 mol
11  
12  return dli.toFixed(1);
13}
14
15// 示例用法：
16const ppfdReadings = [150, 400, 800, 1200, 1400, 1200, 800, 400, 150]; // μmol/m²/s
17const dayLightHours = 12;
18console.log(`每日光合积分: ${calculateDLI(ppfdReadings)} mol/m²/day`);
19

1# Python 函数从 PPFD 和日照小时计算 DLI
2import numpy as np
3
4def calculate_dli(ppfd_readings, daylight_hours):
5    """
6    从 PPFD 读数计算每日光合积分
7    
8    参数：
9    ppfd_readings (list): PPFD 测量值，单位为 μmol/m²/s
10    daylight_hours (float): 日照小时数
11    
12    返回：
13    float: DLI 值，单位为 mol/m²/day
14    """
15    avg_ppfd = np.mean(ppfd_readings)
16    seconds_of_light = 3600 * daylight_hours
17    dli = (avg_ppfd * seconds_of_light) / 1000000  # 从 μmol 转换为 mol
18    
19    return round(dli, 1)
20
21# 示例用法：
22ppfd_readings = [150, 400, 800, 1200, 1400, 1200, 800, 400, 150]  # μmol/m²/s
23daylight_hours = 12
24print(f"每日光合积分: {calculate_dli(ppfd_readings, daylight_hours)} mol/m²/day")
25

1' Excel 公式从平均 PPFD 和日照小时计算 DLI
2=ROUND((A2*B2*3600)/1000000, 1)
3
4' 其中：
5' A2 包含平均 PPFD，单位为 μmol/m²/s
6' B2 包含日照小时数
7

1/**
2 * Java 方法从 PPFD 读数计算 DLI
3 */
4public class DLICalculator {
5    public static double calculateDLI(double[] ppfdReadings, double daylightHours) {
6        // 计算平均 PPFD
7        double sum = 0;
8        for (double reading : ppfdReadings) {
9            sum += reading;
10        }
11        double avgPPFD = sum / ppfdReadings.length;
12        
13        // 计算 DLI
14        double secondsOfLight = 3600 * daylightHours;
15        double dli = (avgPPFD * secondsOfLight) / 1000000; // 从 μmol 转换为 mol
16        
17        // 四舍五入到一个小数位
18        return Math.round(dli * 10) / 10.0;
19    }
20    
21    public static void main(String[] args) {
22        double[] ppfdReadings = {150, 400, 800, 1200, 1400, 1200, 800, 400, 150}; // μmol/m²/s
23        double daylightHours = 12;
24        System.out.printf("每日光合积分: %.1f mol/m²/day%n", 
25                         calculateDLI(ppfdReadings, daylightHours));
26    }
27}
28

常见问题解答

什么是每日光合积分 (DLI)？

每日光合积分 (DLI) 是在特定地点 24 小时内接收到的光合有效辐射 (PAR) 的累积量。以 mol/m²/day 测量，表示植物每天接收到的总“光剂量”。

DLI 为什么对植物生长很重要？

DLI 是至关重要的，因为它直接影响光合作用，而光合作用为植物的生长、开花和结果提供能量。DLI 不足会导致生长缓慢、开花不良和产量减少，而 DLI 过高则可能导致叶片灼伤和压力。每种植物都有其特定的 DLI 范围。

DLI 与勒克斯或足烛等其他光测量有什么不同？

勒克斯和足烛测量的是人眼在某一时刻感知的光强度。DLI 测量的是植物在整天内接收到的光合有效辐射的累积量，使其对植物生长更为相关。

我如何提高室内植物的 DLI？

要提高室内植物的 DLI，您可以：

• 将植物移近窗户，最好是朝南的窗户（在北半球）
• 移除阻碍自然光的障碍物
• 清洁窗户以最大化光透过率
• 使用补充生长灯
• 延长人工照明的持续时间
• 使用反射表面将光反射回植物上

DLI 随季节变化吗？

DLI 随季节变化显著，主要由于日照时长和太阳角度的变化。在温带地区，夏季 DLI 可能是冬季 DLI 的 3-5 倍。这种季节性变化影响植物的生长周期，这就是为什么许多植物有特定的生长季节。

我可以给我的植物提供过多的 DLI 吗？

是的，过多的 DLI 可能会伤害植物，特别是那些适应较低光照环境的植物。过多光照的症状包括叶片灼伤、发黄、尽管水分充足但仍萎蔫，以及生长停滞。不同植物有不同的 DLI 上限。

这个 DLI 计算器的准确性如何？

此计算器提供基于位置模式的简化估算，而不是实际测量。虽然对一般指导有用，但它未考虑本地因素，如附近建筑、树木或每日天气变化。对于精确测量，建议使用具有数据记录功能的 PAR 计。

DLI 如何影响开花和结果？

DLI 对开花和结果有显著影响。许多植物需要最低 DLI 阈值才能开始开花，而较高的 DLI（在适当范围内）通常会导致更多的花朵和更大、更高质量的果实。商业种植者仔细管理 DLI，以优化收获时间和质量。

玻璃或塑料会降低 DLI 吗？

是的，窗户、温室和塑料覆盖物会通过过滤掉一些光来降低 DLI。典型的玻璃窗可能会根据其质量、清洁度和处理情况降低 10-40% 的光透过率。温室覆盖物可能根据材料和使用年限降低 10-50% 的光照。

DLI 与光周期（光照时长）有什么关系？

虽然相关，但 DLI 和光周期是不同的概念。光周期仅指光照暴露的持续时间，并触发许多植物的特定激素反应（如开花）。DLI 结合了持续时间和强度，以测量总光能量。长光周期与低光强度的组合可能与短光周期与高强度的组合具有相同的 DLI，但植物对每种情况的反应可能不同。

参考文献

1. Faust, J. E., & Logan, J. (2018). "每日光合积分：研究回顾和美国高分辨率地图。" HortScience, 53(9), 1250-1257.

2. Torres, A. P., & Lopez, R. G. (2012). "在温室中测量每日光合积分。" 普渡大学扩展, HO-238-W.

3. Both, A. J., Bugbee, B., Kubota, C., Lopez, R. G., Mitchell, C., Runkle, E. S., & Wallace, C. (2017). "植物科学中使用的电灯建议产品标签。" HortTechnology, 27(4), 544-549.

4. Runkle, E., & Blanchard, M. (2012). "利用照明加速作物时间安排。" 温室产品新闻, 22(6), 32-35.

5. Erwin, J., & Warner, R. (2002). "确定几种花卉植物的光周期反应组和补充辐射对开花的影响。" Acta Horticulturae, 580, 95-100.

6. Bugbee, B. (2004). "辐射质量、强度和持续时间对光合作用和生长的影响。" Acta Horticulturae, 662, 39-50.

7. van Iersel, M. W. (2017). "优化受控环境农业中的 LED 照明。" 在 农业中的发光二极管 (第 59-80 页)。新加坡：Springer.

8. Kozai, T., Niu, G., & Takagaki, M. (Eds.). (2019). 植物工厂：高效优质食品生产的室内垂直农业系统。学术出版社。

结论

每日光合积分计算器提供了一个有价值的工具，用于了解您位置的光照条件及其与植物需求的关系。通过了解您的 DLI，您可以在植物选择、定位和补充照明需求方面做出更明智的决策。

请记住，虽然此计算器提供了有用的估算，但许多因素可能会影响特定微环境中的实际光照水平。对于关键生长应用，建议使用具有数据记录功能的 PAR 计以获得最准确的测量。

利用此计算器的见解来优化您的植物生长环境，无论您是在照料室内植物、规划花园，还是管理商业作物生产。了解 DLI 是成为更成功和知识渊博的植物种植者的重要一步。

现在就尝试我们的计算器，发现您位置的估计 DLI，开始种植能够在您特定光照条件下茁壮成长的植物吧！