[摘要]本文根据大量实验数据，探讨植物工厂光质选择中的几个重要问题，包括光源的选择、红蓝黄光的影响、光谱的选择等。范围，以便深入了解植物工厂的光质量。匹配策略的确定提供了一些可借鉴的实用解决方案。
光源的选择

植物工厂普遍使用LED灯。这是因为LED灯具有光效高、能耗低、发热量少、寿命长、光强和光谱可调等特点，既能满足植物生长和有效物质积累的要求，又能节约能源，减少热量产生和电力成本。LED植物生长灯又可分为通用单芯片宽光谱LED灯、单芯片植物专用宽光谱LED灯、多芯片组合可调光谱LED灯。后两种植物专用LED灯的价格一般是普通LED灯的5倍以上，所以要根据不同的用途选择不同的光源。对于大型植物工厂来说，他们种植的植物种类是随着市场需求而变化的。为了降低施工成本，同时又不显着影响生产效率，笔者推荐使用普通照明用的广谱LED芯片作为照明光源。对于小型植物工厂，如果植物种类相对固定，为了在不显着增加建设成本的情况下获得较高的生产效率和质量，可以采用植物专用或通用照明用的宽光谱LED芯片作为照明光源。如果是研究光对植物生长和有效物质积累的影响，从而为未来的大规模生产提供最佳的光配方，可以采用多芯片组合的可调光谱LED灯来改变光照强度、光谱、光照时间等因素，获得每个植物的最佳光照配方，为规模化生产提供依据。

红色和蓝色的光

就具体的实验结果而言，当红光（R）的含量高于蓝光（B）的含量时（生菜R:B = 6:2和7:3；菠菜R:B = 4： 1;葫芦苗R:B = 7:3;黄瓜苗R:B = 7:3),试验表明生物量含量(包括地上部分的株高、最大叶面积、鲜重和干重等）均较高，但蓝光含量高于红光时植株的茎粗和壮苗指数较大。对于生化指标，红光含量高于蓝光一般有利于植物体内可溶性糖含量的增加。但对于植物体内VC、可溶性蛋白质、叶绿素和类胡萝卜素的积累，采用蓝光含量高于红光的LED照明更有优势，而且丙二醛的含量在此光照条件下也相对较低。

由于植物工厂主要用于种植叶类蔬菜或工业化育苗，从以上结果可知，在提高产量和兼顾品质的前提下，宜采用红光较高的LED芯片光含量多以蓝光为光源。更好的比例是 R:B = 7:3。更何况，这样的红蓝光配比，基本适用于各种叶类蔬菜或苗木，对不同的植物没有特定的要求。

红蓝波长选择

在光合作用过程中，光能主要通过叶绿素a和叶绿素b吸收。下图为叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱，其中绿色谱线为叶绿素a的吸收光谱，蓝色谱线为叶绿素b的吸收光谱。从图中可以看出，叶绿素a和叶绿素b都有两个吸收峰，一个在蓝光区，一个在红光区。但叶绿素a和叶绿素b的2个吸收峰略有不同。准确地说，叶绿素a的两个峰值波长分别为430nm和662nm，叶绿素b的两个峰值波长分别为453nm和642nm。这四个波长值不会随着植物的不同而改变，所以光源中红蓝波长的选择不会随着植物种类的不同而改变。

叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱

普通的广谱LED灯饰都可以作为植物工厂的光源，只要红蓝光能够覆盖叶绿素a和叶绿素b的两个峰值波长，即红光的波长范围即可一般为620~680nm，而蓝光的波长范围为400~480nm。但是，红蓝光的波长范围不宜过宽，不仅浪费光能，还可能产生其他影响。

如果使用由红、黄、蓝芯片组成的LED灯作为植物工厂的光源，红光的峰值波长应设置为叶绿素a的峰值波长，即在660nm处，峰值波长蓝光的波长应设置为叶绿素 b 的峰值波长，即 450 nm。

黄绿光的作用

当红、绿、蓝光的比例为R:G:B=6:1:3时比较合适。至于绿光峰值波长的确定，由于主要在植物生长过程中起调节作用，因此只需在530-550nm之间即可。

概括

本文从理论和实践两方面探讨植物工厂光质的选择策略，包括LED光源中红蓝光波长范围的选择，以及黄绿光的作用和配比。在植物生长过程中，还应综合考虑光照强度、光照质量和光照时间三者的合理匹配，以及它们与养分、温湿度、CO2浓度的关系。在实际生产中，无论是打算使用宽光谱还是多芯片组合可调光谱LED灯，波长的配比都是首要考虑的，因为除了光质外，其他因素都可以在运行中实时调整。因此，植物工厂在设计阶段最重要的考虑应该是光质的选择。

作者：徐勇

文章来源：农业工程技术（大棚园艺）微信公众号

参考资料：徐永，植物工厂光质选择策略[J].农业工程技术, 2022, 42(4): 22-25.