什么是LED植物灯光谱？ —植物生长与光谱之间的关系

为您的室内植物种植选择正确的LED植物灯光谱是一个决定种植成败的关键。由于缺乏植物和照明研究知识，许多LED种植灯供应商在该问题上的信息缺乏专业的研究与应用到实际产品上的能力。

在本文中，我们将分析什么是光谱，植物如何响应光以及光谱如何影响植物的生长。

什么是植物灯光谱?

光谱是光源产生的波长范围。在讨论光谱时，“光”一词是指人们可以从380-740纳米(nm)看到的电磁光谱的可见波长。紫外线(100-400 nm)，远红外(700-850 nm)和红外(700-106 nm)波长称为辐射。

作为种植者，我们对与植物相关的波长最感兴趣。植物检测的波长包括紫外线(260–380 nm)和光谱的可见部分(380–740 nm)，其中包括PAR(400–700 nm)和远红外辐射(700–850 nm)。

考虑园艺应用的光谱时，温室和室内环境会有所不同。在室内环境中，您的生长光谱将占农作物接收到的总光谱的比例。而在温室中，您必须考虑到您的植物正在接收到生长光和太阳光谱的结合。

无论哪种方式，您的作物收到的每个波段的数量都会对生长产生重大影响。让我们详细了解其工作原理。

 

 

植物如何对光作出反应?

植物利用光进行光合作用和光形态发生。光合作用是植物和其他生物将光能转换为化学能的过程。 光形态发生是指植物如何响应光谱改变其生长。

光形态发生的一个例子是向光源弯曲的植物。 光线还会影响植物的发育阶段，例如发芽和开花。

植物主要用于光合作用的光范围为400–700 nm。 该范围称为光合有效辐射(PAR)，包括红色，蓝色和绿色波段。

光形态发生在大约260-780 nm的较宽范围内，包括紫外线和远红外辐射。

 

叶绿素a和b是植物的主要光合色素。 需要特别注意的是，叶绿素最能吸收红光(600-700 nm)和蓝光(400-500 nm)，而最小吸收绿光(500-600 nm)。 仍然，光合作用是比简单的叶绿素吸收更为复杂的过程，并且涉及其他化学物质，其与光谱的相互作用仍被人们理解。

光谱对植物生长能造成那些影响?

植物具有受特定波长的光子激活后可触发不同生长特性的光感受器。 因此，通过控制光谱，您可以影响植物生长的强大变化。

下面列出了可受光谱影响的生长特性：

• 结果
• 开花产量
• 增长率
• 鲜重
• 紧凑
• 根系发育
• 植物健康
• 颜色
• 味道
• 营养

需要特别注意的是，利用光谱激活植物响应是较大过程的一个组成部分，其结果在很大程度上取决于许多因素，例如光强度，光周期，生长环境，植物种类，甚至植物品种。

每个光谱如何影响植物生长?

尽管结果取决于其他因素，但是在使用光谱引起不同的植物反应时，您可以遵循一般的经验法则。

下面概述了如何将每个波段用于园艺目的，以便您可以在自己的生长环境中以及选择的作物品种中尝试光谱策略。

紫外光波长(100–400 nm)

紫外线波段不在PAR波段之外，可能会为园艺提供尚未明确定义的新应用。

最容易想到的是紫外线辐射对人体健康的影响。我们都知道，长时间暴露在紫外线下会晒伤，而短时间照射通常会导致晒黑。在这方面，植物和人对紫外线的反应类似。

像人一样，植物可能会因暴露于紫外线辐射而受损。植物也自然产生保护性化合物，以减轻紫外线对组织的损害。响应紫外线，植物可能会变暗或更紫色。研究表明，UVB光可以提高某些草药物种中的精油含量和酚类化合物。

紫外线的潜力包括增加叶片的颜色和厚度，以及对环境压力，害虫和真菌的抵抗力。实现这些潜在好处所需的紫外线量尚未明确定义。此外，与紫外线有关的危险尚未得到很好的量化。

蓝光波长(400–500 nm)

蓝光对植物的生长和开花有明显的影响。通常，蓝光可以提高许多绿叶和观赏植物的整体植物质量。

维持正常植物发育所需的蓝光量最少。在可调光谱照明策略方面，如果我们将红光等同于您的汽车引擎，那么蓝光将成为方向盘。

当与其他光谱波段结合使用时，蓝光可促进植物的致密性，根系发育和次生代谢产物的产生。蓝光可用作生长调节剂，可以减少对化工厂生长调节剂(PGR)的需求。蓝光还可以增加叶绿素的积累和气孔的开放(促进气体交换)，从而可以改善植物的整体健康状况。

蓝光影响次生植物代谢产物的一个例子是，蓝色波段如何促进叶片和花朵中花色苷的生长。花青素水平升高导致颜色更明显。

蓝光还促进与改善风味，香气和味道相关的其他次生代谢化合物。例如，已证明蓝光处理可改善某些大麻品种中的萜烯保留。

较高强度的蓝光(> 30μmol·m-2·s-1)可以抑制或促进对日长敏感的农作物开花。蓝光在低光照强度(<30μmol·m-2·s-1)下不能调节开花，因此在晚上可以安全使用以影响上面列出的其他植物特征

绿光波长(500–600 nm)

由于叶绿素不像其他波长那样容易吸收绿光，因此许多人注销了绿色波段，因为它们对植物的生长不太重要。与蓝光和红光相比，这种较低的叶绿素吸收率使大多数植物呈现绿色。根据植物的不同，树叶通常会反射10%至50%的绿色波段光子。

与假设相反，对作物生产中的绿光的研究得出的结论是，绿光对于光合作用非常重要，尤其是在植物的下部叶片中。大约80%的绿光透过叶绿体透射，而叶子吸收大约90%的光，而透射不到1%的红色和蓝色光。

那么，这意味着什么?当光线充足时，叶绿素达到饱和点，不再吸收红光和蓝光。但是，绿光仍然可以激发叶片深处的叶绿素分子内或植物冠层下部的叶绿体中的电子。因此，在强光条件下，绿光可以提高光合作用效率，从而有可能提高农作物的产量。

此外，绿色，蓝色和红色波长的比率向植物发出叶片的树冠位置的信号。这可以引起形态变化以使光吸收最大化。绿光在调节气孔孔径(打开和关闭使气体交换成为可能的植物孔)中也发挥着作用。

温室应用需要较少的补充绿光，因为植物会从太阳辐射中获得足够的绿光。由于不存在阳光，因此室内环境可能会受益于补充绿光。

红光波长(600–700 nm)

红光是刺激光合作用和促进植物生物量增长的最有效波段之一。

仅在红光下生长的植物往往会变得伸长而高大，并带有薄薄的叶子-这是通常不希望的生长方式。但是，添加正确量的蓝光以平衡红光可以使植物更紧凑，叶子更厚。

因此，考虑不同波段的光相互影响的多种方式总是重要的，而不是仅仅依靠一个波段来健康地发展植物。

远红光波长(700–850 nm)

远红光位于700-850 nm之间的红色光谱的远端。研究发现植物对高达780 nm的波长有反应。最近，与远红外光增加和控制生长的潜力相关的注意力和研究得到了越来越多的关注。

远红光会引起避影响应，从而导致伸展和拉伸(有关阅读避光的更多信息，请参阅下文)。远红外光还促进长日照植物的开花和叶片扩张，从而增加了可用表面积来捕获光子以进行光合作用。最近也有报道说远红外可以提高与光合作用相关的PAR波段的效率。

重要的是要考虑一类光感受器植物色素如何感知红色辐射与远红外辐射的比率(R：FR)。植物色素介导的调控是一个复杂的过程，可能对延伸生长和开花产生深远影响。蓝光和红光的比率也会影响植物对远红辐射的反应。

什么是避阴反应?

在自然界中，阳光所包含的远红光(20%)与红光(21%)几乎一样多。顶篷顶部的叶子最容易暴露在阳光下，在反射或透射大多数远红光时容易吸收红光。

结果，冠层较低的叶子可利用的红光更少，并且接收到的远红外光的比例更高。这种相对较低的红色与远红色比率触发了茎伸展，叶子伸展以拦截更多的阳光。补充LED照明可以引起这种反应。

由于植物对远红光的拉伸响应，要从更紧凑的生长中受益的种植者必须谨慎地将远红添加到其光照方案中。在将远红光添加到您的照明配方时，请确保考虑远红光与其他波段的比率以及作物种类。

尽管科学家们尚未完全了解远红外光如何改变植物的生长，但它在光合作用效率中起着至关重要的作用。 “艾默生效应”的概念是，两个光系统共同工作，以优化电子传输和光合速率，其中一个对680 nm光子最敏感，一个对700 nm光子(至850 nm的远红外光)最敏感。这些系统具有协同作用，也就是说，它们对光合作用的共同贡献大于各自贡献的总和。其他研究可能会发现在不同作物类型和品种中部署远红的最佳方法。

如何根据植物品种选择最适合的光谱?

 

使用上述指南，种植者可以使用智能园艺照明软件合理调整他们的作物在调整生长灯光谱比时的反应方式。

总之，我们看到光谱在园艺中的以下应用是常见的：

红灯：更多的红灯倾向于引起更多的生物量增长和伸展。红光通常用于在早期发育中使植物膨大，或在需要更长的节间间隔时拉伸植物。

蓝光：更高比例的蓝光是改善植物质量的有力工具。当存在更多的蓝光时，通常会改善生化过程，从而获得更好的营养，颜色，根系发育和整体品质。部署较高比例的蓝光通常意味着对作物的总PPFD减少，因此应策略性地和谨慎地使用这些策略。

绿灯：我们知道绿灯对于光合作用效率和植物发育很重要，尽管这些过程仍在探索中。当没有阳光为农作物提供足够的绿光时，添加补充绿光最为重要。最好的粉红色LED植物生长灯考虑到这一点，并在其粉红色光谱范围内提供足够的绿色。

不可能提供所有植物品种的光形态发生过程的完整列表，因此我们建议您在将光谱策略应用于生产环境之前，在研发空间中运行光谱试验。

泛科科技还提供一些最新的植物和光照研究，因此您可以将业已证明的光谱策略应用于您的商业应用。

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