我们都知道，光照是植物进行光合作用的标准条件之一，也是植物生长、结果的标配。

　　然而在温室大棚中，除了季节、天气等不可控因素影响之外，由于建造温室材料的影响，植物需要的光照不能充分满足时，就需要LED灯登场了。

　　那LED灯发出的彩色光到底是什么？答案就是“光配方”。有了“光配方”技术，植物生长不再需要太阳。它的原理是什么？一起了解一下。

　　LED灯当“太阳”高效培育生菜、小麦等作物

　　7月6日，在位于湖北武汉东湖高新区的艾欧创想智能科技(武汉)有限公司恒温实验室内，LED光源充当“太阳”，各种传感器实时监测温度、湿度，软件根据数据模型配置水分和营养成分，翠生生的水培生菜每两个星期就可以收割一茬。

　　据介绍，艾欧创想公司研发、生产工业化种植的“植物工厂”系统，远销国内外。有了这套系统，高原、沙漠、海岛等自然条件恶劣的区域，都可以在室内种植植物。

　　“使用这套装置，最大的成本就是能源。但是在这些地方，最不缺的就是太阳能、风能等，可以通过光伏、风电、储能装置将能量收集起来，用于工业化种植。”公司市场主管黄至刚介绍。

　　而在成都市天府新区兴隆湖畔国家成都农业科技中心，一座神奇的“植物工厂”藏身于林立的高楼间。“植物工厂”虽小，但“五脏”俱全。

　　日前，记者走进了这座神奇的“植物工厂”，只见厂房内被五颜六色的光晕笼罩着，其间有8层栽培架，架子上是一丛丛植物，生菜、油菜、水稻、小麦等长得郁郁葱葱。这些植物采用先进的营养液栽培技术进行立体种植。厂房内的通风系统和二氧化碳供给系统可以调控室内温度和气体环境，而营养液循环系统则为植物生长发育供应所需的水分和矿物质。

　　国际欧亚科学院院士、中国农业科学院都市农业研究所党委书记、副所长杨其长告诉记者：“在‘植物工厂’还可根据植物需求由LED调节光源。”工厂内安装的智能LED光源能够模拟太阳光谱，满足植物对光照的需求，成为植物生长的“小太阳”。杨其长说，“可根据不同植物生长期对光环境要素进行精准调控，相当于为植物定制专属的光配方。”

　　杨其长指着栽培架顶部的LED光源介绍说，“这就是太阳光的替代品，它可促进植物提早开花、快速结实。”

　　通过工业化种植，人类可以摆脱自然环境的限制，在室内大批量产出所需的植物。杨其长团队的“智能LED植物工厂”，是实现植物精细化生产的一种高级农业形态，叶菜、果蔬、药用植物、可食用花卉等都可以在“植物工厂”进行种植。

　　“光配方”是什么

　　我们都知道，可见光由红橙黄绿青蓝紫七种颜色组成，然而，不是所有光都能促进植物生长。

　　在阳光下，将树叶覆盖在光谱仪上，可以看到，红光、蓝光、绿光明显变少，证明这部分光已经被叶片吸收，其他相关实验也表明，植物生长主要靠红光、蓝光以及少量绿光。

　　所谓“光配方”技术，就是利用“LED灯+荧光粉”，调配出不同颜色的光源供植物生长。

　　“光配方”作为一个新概念，主要包含三个方面的因素：光质量、光数量和持续时间。简单地理解，光质量就是最适合植物光合作用的光谱；光数量就是合适的光量子通量密度(PPFD)值和均匀度；持续时间则是照射的累计值、昼夜时间比。荷兰农业学家研究发现，植物通过红外与红光的比例来判断昼夜更替，在日落时红外比例大幅增加，植物作出响应很快进入睡眠。如果缺乏这个过程，植物则需要数小时才能完成这个过程。在实际应用中需要通过测试积累经验，选择最佳组合。

　　应用光配方技术，为啥必须是LED灯？因为它产生的热量较低，可以近距离照射蔬菜。另外，技术上可以实现光谱调配，是光配方技术的最佳选择。

　　相比传统光源，LED灯能够在三个方面提升植物照明的效率：

　　大幅提高生物能效。红橙光、蓝紫光是植物光合作用最主要成分，LED灯可以有效控制光谱红蓝光波段范围，而如荧光灯、高压钠灯等传统光源的光谱中存在大量绿光及红外光成分，这些光谱成分对植物光合作用的贡献不大；另一方面，传统光源的辐射光谱不平衡，会降低植物对传统光源利用效率。

　　支持高密度栽培。传统光源使用时会辐射大量热量，因此必须与植物保持一定间隔，例如高压钠灯在使用时，至少与植物相隔1米远。而LED灯属于固态冷光源，发热少光效高，并且体积较小可以实现紧凑排布，能很大程度上缩短栽培层架之间的距离，提高单位空间的栽培密度。

　　节能效益显著。与传统的高压钠灯和金属卤素灯等相比，LED灯可节能50~80%；采用LED光源替代传统的照明光源可以大大减少农业生产中的电能损耗。

　　如何定制“光配方”

　　我们知道了植物生长主要靠红、蓝、绿三种颜色的光，可是如何调配它们的比例呢？

　　植物光合作用，对红光的需求量最大，红光可以促进植物茎杆生长，碳水化合物、糖、维生素C的合成，但红光也不是越多越好。实验表明，红光比例60%时，绿蝶生菜长势最好，产量最高，红光比例偏低，叶子卷曲变厚，植株矮壮，红光比例偏高，茎杆变长，不长叶片植物呈现出的多种颜色，大部分与花青素有关。如紫美生菜，紫色越深，生菜的苦味越浓郁。

　　“光配方”中增加蓝紫光，可以促进花青素合成，为植物着色。

　　黄瓜番茄需要补光，黄瓜、番茄等蔬菜植株比生菜高大，管理更加复杂，补光尤为重要。

　　传统方式种植的黄瓜，向上攀爬垂直生长，但顶部的人造光源无法像阳光一样。均匀照射到每一片叶子，因此，需要改变黄瓜的习性，使其在一个表面生长并在下方安装光源。这种创新模式下，黄瓜也有不错的产量，番茄植株只能向上生长，除了顶部和下部还需要在植株中间安装光源补光。

　　但高大植物叶片密集，补光也难以让下层叶片吸收到足够的红蓝光，下层叶片就会过早衰老、枯黄。此时，绿光就闪亮登场了。利用绿光较强的穿透力，可以激发叶片“启动”光合作用，维持植物健康成长。

　　了解了红光、蓝光、绿光的作用，根据植物的生长习性，定制不同的光配方，即使没有阳光，植物也可以茁壮成长，还可以改善口感和品质，让“有限空间，无限产能”成为可能。

（文章来源：农业科技报）