植物照明应用技术全解,一文速了解_照明技术展GILE2026

在现代农业、园艺种植以及植物工厂等前沿领域，人工光源已然成为提升植物生长效率的关键要素。植物照明(Horticultural Lighting)绝非简单的“照亮”，而是精准调控植物生命周期的利器。本文将全面剖析植物照明的光学基础、关键参数、光源技术、照明设计与控制策略，助您快速掌握其应用精髓。

一、植物照明的定义

植物照明是专为植物生长需求量身打造的照明系统，通过模拟或增强自然光的特定光谱，有力地促进光合作用、植物发芽、生长、开花与结果等一系列过程。其主要应用场景涵盖：

设施农业：包括温室、植物工厂等，为作物提供稳定的光照环境，突破自然光照的局限，实现全年高效生产。

植物科研实验：为植物科学研究提供精准的光照条件，助力探索植物生长发育的奥秘。

屋顶农场与城市农业：在有限的城市空间中，利用人工光源创造适宜植物生长的环境，拓展农业种植边界。

家庭园艺与观赏植物补光：满足家庭园艺爱好者和观赏植物养护的需求，提升植物生长质量和观赏价值。

与普通照明不同，植物照明的核心价值不在于“视觉舒适”，而在于“光生理效率”，即如何更高效地利用光能促进植物生长。

二、植物照明的核心作用

植物照明的实质是“控光”，借助人造光打破自然光照的限制，其核心作用主要体现在以下三大系统：

(一)光合系统

通过精准的光谱调控，增加植物的光合效率，从而显著提高生长速度和产量。在光合作用过程中，植物主要吸收红光和蓝光，这两种光波段的光子能够被植物的叶绿素等色素有效吸收，转化为化学能，驱动光合作用的进行，为植物生长提供能量和物质基础。

(二)光周期系统

光周期，即昼夜光照时长，对植物的生理节律有着至关重要的影响。植物照明能够精准调控光周期，从而控制植物的开花、休眠等关键生理过程。例如，对于一些长日照植物，延长光照时长可以促进其提前开花;而对于短日照植物，缩短光照时长则有助于诱导开花。通过合理调控光周期，可以实现植物的周年生产，满足不同季节的市场需求。

(三)智能控制系统

借助先进的传感器技术和自动化控制设备，植物照明系统能够实现光照的按时、分区、响应调节。根据植物不同生长阶段、不同部位对光照的需求差异，以及环境条件的变化(如温度、湿度、二氧化碳浓度等)，智能控制系统可以实时调整光照强度、光谱组成和光照时长，确保植物始终处于最佳的光照环境中，从而最大限度地提高能效与产量比。

三、植物照明的光学基础

植物对光的感知主要通过以下两类机制：

(一)光合作用

光合作用是植物生长的基础生理过程，其作用范围为生物能合成。主导波段为400–700nm，这一波段的光被称为光合有效辐射(PAR)。在PAR范围内，红光(波长约为600–700nm)和蓝光(波长约为400–500nm)是植物光合作用的主要光谱成分。红光能够高效地驱动光合作用中的光化学反应，促进碳水化合物的合成;蓝光则有助于植物的光形态建成和光合作用的启动。光合光子通量密度(PPFD)是衡量植物照明效果的核心指标之一，它表示每秒投射在每平方米表面的光合光子数量，单位为μmol/m²/s。PPFD越高，说明单位时间内投射到植物表面的光子数量越多，植物能够用于光合作用的光能也就越充足，从而有利于提高植物的生长速度和产量。

(二)光形态建成

光形态建成是指植物在光照条件下形成的形态结构和生理功能。其作用范围为生长调控，主导波段为300–800nm，除了PAR范围内的光谱外，还包括远红光(波长约为700–800nm)和紫外线(UV，波长约为300–400nm)等。远红光在植物的开花调控、茎伸长等方面发挥着重要作用，例如，远红光可以逆转红光对植物开花的促进作用，从而实现对植物开花时间的精细调控。紫外线则参与植物的光保护机制，能够诱导植物产生抗氧化物质，提高植物的抗逆性。另一个重要的参数是日总光量(DLI)，它表示每日光照累积量，单位为mol/m²/day。DLI决定了作物的产量与生长周期，因为植物在不同的生长阶段对光照的需求是不同的，只有满足其特定的DLI要求，植物才能正常生长发育。例如，在植物的营养生长阶段，较高的DLI有助于植物积累更多的光合产物，促进茎叶生长;而在生殖生长阶段，适宜的DLI则有利于花芽分化和果实发育。

综上所述，植物照明是一门综合性的应用技术，它通过模拟和优化自然光环境，为植物生长提供精准的光照条件，从而实现高效、可持续的农业生产。了解植物照明的光学基础、核心作用以及关键参数，有助于我们在现代农业、园艺种植和植物工厂等领域更好地应用这一技术，提升植物生长效率，满足人们对高品质农产品和观赏植物的需求。

文章来源：照明技术展GILE2026