远红光会促进植物生长吗？R:FR 比值、光敏色素与爱默生增益效应
远红光是植物光谱里比较尴尬的一段：它落在 PAR 与 PPFD 的定义波段之外，因此不出现在多数灯具的标称输出里，但植物确实能感知它、对它作出反应，在某些试验中还因为它的存在而长得更大。本文把背后两条机理拆开讲——光敏色素介导的信号作用，以及作用于光系统 I 的光化学作用——并给出实测的剂量区间、需要权衡的取舍，以及目前证据仍有分歧的地方。
远红光是什么，为什么不算 PAR
园艺照明使用的波段由波长定义，而不是由厂商习惯定义，远红光就是紧邻光合有效波段之外的那一段。Kelly 与 Runkle 在 2024 年发表于 PLoS ONE 的研究中把这一点写得非常明确：光合有效辐射（PAR）传统定义为 400 至 700 纳米，远红光（FR）定义为 700 至 799 纳米，因此远红光虽然能够提高光合速率并诱导避荫反应，它本身仍落在 PAR 之外。[1]
| 波段 | 波长 | 是否属于 PAR | 文献中描述的作用 |
|---|---|---|---|
| 紫外 | 400 nm 以下 | 否 | 与 PAR 分属不同波段；部分灯具会增加紫外与远红光发光体，以补充只有 PAR 的光源。[3] |
| 蓝光 | 400–499 nm | 是 | 驱动光合；蓝光比例较高通常对应更紧凑的株型和更高的酚类物质含量。[1] |
| 绿光 | 500–599 nm | 是 | 比红光、蓝光更能穿透叶片与冠层内部；在生菜对比中，它对生物量的影响小于远红光。[1] |
| 红光 | 600–699 nm | 是 | 高效驱动光合，且 LED 形态下电能转化为光子的效率较高。[1] |
| 远红光 | 700–799 nm | 否 | 增大叶面积、提高光截获与光合速率；同时通过光敏色素驱动避荫信号。[1] |
两条作用路径：光敏色素信号与光系统 I
远红光对植物的影响有两条容易被混为一谈的路径，而区分它们决定了你能期待什么。
一、经光敏色素的信号作用
光敏色素是一类主要吸收红光与远红光的受体。每种光敏色素都以 Pr 与 Pfr 两种形式存在并可相互转化，两者的比例取决于光谱中红光与远红光的占比。这个比例可以用光敏色素光平衡 PPE 来概括，定义为 Pfr 与（Pr+Pfr）之比，可按给定光谱估算。远红光会把光敏色素 B 转化为失活的 Pr 形式，Pr 随后释放出光敏色素互作因子，启动避荫相关基因（包括细胞伸长相关基因）的表达。[1]
结果主要是形态改变而非光合改变：光敏色素介导的避荫反应可增大叶面积与冠层尺寸，从而增加光截获，间接提升整株光合。但这一响应的幅度并不固定，取决于同时存在的其他波段、总光子通量密度以及种植密度。[1]
二、光化学作用：爱默生增益效应
远红光还直接作用于光反应。当它与红光等 PAR 波段一起施加时，会优先激发光系统 I，使两个光系统之间的激发能重新平衡。[1]这一现象最早被描述为爱默生增益效应：670–680 纳米的光与 680 纳米以上的光同时施加时，光合速率高于两段分别施加之和。[1]
同一研究引用的较新工作测出了这一效应最强的区段：在红光加蓝光或模拟太阳光谱中叠加 686–703 纳米的红与远红光，可逐步提高光系统 II 的量子产额与光合速率；721–731 纳米的远红光对光系统 II 量子产额的提升幅度与 703 纳米相近。[1]
PPE 是光谱设计中用来概括红光与远红光平衡的量。上述研究还指出，PPE 可进一步细化为内部值 iPPE，用以修正叶片内部光子散射与吸收造成的谱线畸变，也就是受体实际“看到”的光。[1]
加多少远红光？让生菜鲜重最高的占比
既然两条机理都依赖剂量，真正有用的问法不是“要不要加远红光”，而是“加多少”。2024 年那项 PLoS ONE 研究就是为回答生菜这个问题设计的，它的方法比结论更值得留意。
试验在总光子通量密度固定的条件下，用 12 组不同的红、绿、远红光占比培育红叶与绿叶生菜，同时把蓝光的光子通量密度固定住。栽培温度 23 °C，光周期 20 小时，冠层温度平均 24.5 °C，相对湿度 39%，二氧化碳 427 µmol/mol，营养液维持在 pH 5.7、EC 1.9 dS/m 左右。[1]把总光子通量固定住，正是这项试验有价值的原因：它把“光谱效应”与“光量效应”分离开来。
| 远红光占比 FR/(R+FR) | 叶面积 | 地上部鲜重 | 文献记述 |
|---|---|---|---|
| 0（不加远红光） | 基准 | 基准 | 作为对照处理。 |
| 约 0.25 | 增大 | 试验中最高 | 两个品种的鲜重均在此占比达到峰值。 |
| 高于约 0.25 | 继续增大 | 回落至接近不加远红光的水平 | 在最高远红光通量下，尽管叶面积更大，鲜重与不加远红光时相近，且品质开始下降。 |
同一研究还有两个次要结论值得纳入光谱决策。其一，用远红光替换红光可增大两个品种的叶面积，而用绿光替换红光对叶面积与鲜重的影响小于远红光。其二，远红光并非只增不减：在红光加蓝光中叠加远红光，会提高植株总酚含量与可溶性糖含量，同时随叶面积增大而降低叶绿素含量；在白光中叠加远红光，则降低花青素含量，同时提高地上部鲜重、茎长、叶长与叶宽。[1]
日末远红光：只拉长茎，不增叶面积
另一种用法是在光周期结束时短时施加远红光，而不是全天补光。这是一种低剂量策略，其结果与全天试验有一个重要差别。
2023 年发表于 HortScience 的研究在同一温室环境下培育矮牵牛 ‘Wave Purple’ 与 ‘Dreams Midnight’ 幼苗，模拟冬季日光积分约 5.3 mol/m²/天，自子叶展开起施加三周日末远红光。试验同时设置补光对照，目标 PPFD 为 70 µmol/m²/s，光周期 14 小时。[2]
| 处理 | 远红光 PFD | R:FR | 时长 | 茎长 | 叶面积 |
|---|---|---|---|---|---|
| 对照（无日末远红光、无补光） | 0 | — | — | 基准 | 未增大 |
| EODFL — 开花灯具 | 10 µmol/m²/s | 约 0.8 | 30 分钟 | 较对照增大 | 未增大 |
| EOD10:30 | 10 µmol/m²/s | 约 0.15 | 30 分钟 | 大于 EODFL | 未增大 |
| EOD20:30 | 20 µmol/m²/s | 约 0.15 | 30 分钟 | 与 EOD10:30 相近 | 未增大 |
| EOD20:240 | 20 µmol/m²/s | 约 0.15 | 240 分钟 | 拉长最明显 | 未增大 |
该试验有三点结论可直接使用。第一，与对照和补光处理相比，日末远红光普遍使茎长增加；当 R:FR 由约 0.8 降至约 0.15 时拉长更明显，时长由 30 分钟延长到 240 分钟时进一步加剧。第二，在 R:FR 约 0.15、时长 30 分钟的条件下，把远红光强度由 10 提高到 20 µmol/m²/s 并没有带来更多拉长——两种处理的茎长相近。第三，与全天生菜试验不同，所有日末处理都没有相对对照增大叶面积；作者据此认为，在低日光积分下，于穴盘苗生产的前三周施加日末远红光并不能促进早期叶面积扩展，反而总体上降低了矮牵牛的幼苗品质。[2]
该研究还引用了另一项全天试验作为对照：在 149 µmol/m²/s 的背景 PPFD 上叠加 54 µmol/m²/s 远红光，使番茄 ‘Komeett’ 的叶面积增加 3%，整株辐射吸收提高 10%。[2]与生菜占比试验合起来看，规律是：远红光对叶面积的增益，最明显地出现在它作为主光谱的一部分、占比受控的时候；而短时“日末脉冲”主要买到的是茎的拉长。
实际安装中如何使用远红光
有四个决策决定了大部分结果，值得在确定光谱之前想清楚，因为它们的指向并不一致。
先从目标性状出发，而不是从波长出发
远红光同时是形态调控杆和能效杆，而两者可能朝相反方向拉扯。如果目标是叶菜的生物量、株型紧凑与否并不关键，那么相关的设定就是适中的远红光占比，生菜鲜重的实测最优点在 0.25 附近。[1]如果目标是紧凑、可移栽的穴盘苗，那么徒长才是要管理的风险，而低 R:FR 恰恰就是产生徒长的原因。[2]
控制的是占比与比值，而不只是微摩尔数
因为远红光落在 PAR 之外，按 400–700 纳米给出的 PPFD 数字描述不了它。真正能描述它的是生菜试验使用的远红光占比 FR/(R+FR)，以及育苗试验使用的红远红光比值 R:FR——后者在该研究中定义为 600–700 纳米除以 700–780 纳米。[1][2]这两个数字应当与常规的 PPF、光效参数一并向供应商索取。
靠时长调节剂量，优先于靠强度
育苗试验在这一点上很明确：R:FR 由约 0.8 降到约 0.15 会产生更多徒长，把日末处理由 30 分钟延长到 240 分钟还会更多；但在时长固定为 30 分钟时，把远红光强度由 10 翻倍到 20 µmol/m²/s 并没有额外效果。[2]当远红光被当作定时形态信号使用时，时长才是有剂量效应证据的那个变量。
检查它与光谱其余部分、与种植密度的相互作用
远红光响应并不独立于背景光谱。在红光加蓝光中叠加远红光可提高生菜地上部鲜重与叶长，且在高蓝红比或低光子通量密度下比相反条件下更明显；用远红光替换蓝光也会增大生菜叶面积与鲜重。[1]由于响应幅度取决于同时存在的波段、总光子通量密度与种植密度，在一个种植间验证过的远红光设定，并不能原样搬到另一个种植间。[1]
目前仍不确定的部分
有三点证据上的边界应当直说，而不是含糊带过。
物种与品种差异。 生菜约 0.25 的最优占比，来自一项受控环境试验中的两个生菜品种；日末试验的结果来自两个矮牵牛品种。其他作物是否共享这些数值仍是开放问题——育苗试验的作者本人也指出，对远红光的响应可能随分类群、入射辐射与日光积分而变化，日末远红光仍有待进一步研究。[1][2]
品质，而不只是产量。 远红光同时改变组分。在生菜试验中，它与更高的酚类与可溶性糖含量相关，但叶绿素含量更低；在白光对照中则与更低的花青素含量相关。[1]对以颜色或外观作为销售点的作物而言，增重并不是全部结果。
光照不是唯一的变量。 经光敏色素介导的避荫行为，也是对竞争的响应而非仅对光谱的响应；研究指出远红光响应的幅度取决于种植密度。[1]在满架条件下确定的光谱方案，在密度较低时可能表现不同。
常见问题
远红光会促进植物生长吗？
会，但不是线性关系。2024 年发表于 PLoS ONE 的生菜试验在总光子通量密度固定的条件下，用远红光替换红光可增大叶面积，且当远红光占比 FR/(R+FR) 约为 0.25 时鲜重最高。超过这一比重后叶面积仍在增加，但鲜重不再增加，品质开始下降。[1]
远红光属于 PAR 吗？
不属于。传统定义的光合有效辐射（PAR）波段为 400–700 纳米，远红光定义为 700–799 纳米，落在 PAR 之外。[1]这一点直接影响规格：灯具标注的 PPF（微摩尔/秒）或 PPFD（微摩尔/平方米·秒）通常按 400–700 纳米统计，因此并不包含其远红光输出。
育苗适用的 R:FR 比值是多少？
没有单一的“安全值”，响应与剂量和品种都有关。2023 年 HortScience 的试验中，在约 5.3 mol/m²/天的模拟冬季日光积分下，矮牵牛幼苗在 R:FR 由约 0.8 降至约 0.15 时茎长增加，日末远红光时长由 30 分钟延长至 240 分钟时增加更多。[2]这种徒长在穴盘苗生产中通常是不希望出现的，因此低 R:FR 应被视为刻意的形态调控手段，而非默认设置。
为什么远红光叠加红光会提高光合速率？
这就是爱默生增益效应：当 670–680 纳米与 680 纳米以上的光同时施加时，光合速率高于两者分别施加之和，原因是远红光优先激发光系统 I，使两个光系统之间的激发能重新趋于平衡。2024 年 PLoS ONE 引用的研究显示，在红光加蓝光中叠加 686–703 纳米的红与远红光，可逐步提高光系统 II 的量子产额；721–731 纳米的远红光同样能提高该量子产额。[1]
关于发布方
中山市瑞显电子厂（XineLam）设计与制造 LED 照明产品与 LED 植物生长灯模组，拥有 17 年 LED 照明行业经验，在中国及海外持有 300+ 项专利。
远红光发光体是我们模组平台中可选的设计之一，与上文提到的白光、蓝光、红光通道并列。如果项目需要特定的远红光占比、R:FR 比值或分通道调光行为，这属于模组与驱动层面的设定，而不是事后追加——上文说明的是应当提出哪些参数，而具体的取值仍取决于作物、日光积分以及你要调控的性状。
本页是依据下列同行评议来源整理的技术科普。文中引用的波段、占比与处理参数均为这些研究发表的条件，并非对任何具体产品的实测，也不构成对特定灯具的性能声明。
参考文献
- Kelly, N. and Runkle, E. S. Dependence of far-red light on red and green light at increasing growth of lettuce. PLoS ONE 19(11): e0313084, 2024. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11567594/（访问于 2026 年 9 月 11 日）。
- Percival, A. C. and Craver, J. K. End-of-day Far-red Lighting with a Low Daily Light Integral Increases Stem Length But Does Not Promote Early Leaf Expansion for Petunia × hybrida Seedlings. HortScience 58(9): 1010–1017, 2023. https://journals.ashs.org/view/journals/hortsci/58/9/article-p1010.xml（访问于 2026 年 9 月 11 日）。
- Cabrera-Garcia, J. and Ernst, M. Controlled Environment Agriculture: Understanding Grow Lights（Publication No. G6987）. University of Missouri Extension. https://extension.missouri.edu/publications/g6987（访问于 2026 年 9 月 11 日）。
范围说明：本页说明已发表试验测到了什么，以及远红光规格该如何表述。它不推荐任何具体产品，文中的远红光占比、比值与时长均为试验条件，而非针对某一作物的操作处方。