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温室冬季到底缺多少光

多数冬季补光决策从一盏灯和一份报价开始。更稳的做法是从一个数字开始：作物每天需要多少摩尔光，而天空目前给了多少。

示意图：冬季现代文洛式玻璃温室内部，室外地面与树篱覆雪，两条高架种植槽上种满叶菜，每排上方悬挂连续的条形LED植物生长灯。
图1 冬季运行：玻璃透进来的 PAR 远低于夏季，补光要补的是一个测出来的缺口，而不是猜出来的缺口。示意图：XineLam。

缺口有多大

日光积分（DLI）把一天内到达每平方米的所有光子累加起来。康奈尔大学可控环境农业的资料给出纽约伊萨卡的两个室外参考值：夏季晴天约 65 mol/m²/日，正午光强接近 2,000 µmol/m²/s；冬季阴天约 1 mol/m²/日，正午光强接近 50 µmol/m²/s。[1]

这还是室外数据，且只代表一个地点。扣掉玻璃、桁架、天沟和内保温幕之后，室内值会更低。关键在量级：冬季天空能提供的光，可能只有夏季的百分之几，而作物的需求并不会按同样比例下降。番茄追求最高产量仍需 20 至 30 以上 mol/m²/日，水培生菜则种在 15 至 17 mol/m²/日。

这就是为什么冬季补光不是“加一点光”的问题，而是要决定这个缺口里有多少值得花钱买，然后再选一套能在可接受的小时数内交付这些光的系统。

把目标换算成灯具档位

一个换算公式把作物目标、装机光强与运行时长连在一起：

DLI（mol/m²/日）= PPFD（µmol/m²/s）× 小时数 × 3,600 ÷ 1,000,000

康奈尔资料里的算例是 100 µmol/m²/s 的灯开 12 小时：100 × 3,600 × 12 = 4,320,000 µmol，即 4.32 mol/m²/日。同一盏灯开 16 小时则为 5.76 mol。反过来读这个公式，就能算出在你愿意运行的小时数内，需要多高的光强才能达到目标。

表1 按三种冬季本底光量与四个作物目标做了换算，假定 16 小时光周期，且不计灯具到冠层之间的损失。

表1 在 16 小时光周期下补足到目标 DLI 所需的补光 PPFD（µmol/m²/s），按已有本底日光积分分列。算法：（目标 − 本底）× 1,000,000 ÷（3,600 × 16）。目标值来自康奈尔大学可控环境农业资料。
已有本底 DLI生菜 15 mol 目标生菜 17 mol 目标番茄 20 mol 目标番茄 30 mol 目标
1 mol/m²/日（冬季阴天）243278330503
3 mol/m²/日208243295469
5 mol/m²/日174208260434
这组数字也可以当成报价的体检表。若某方案号称在冠层平均只给 150 µmol/m²/s，那么在 1 mol 的冬季本底下，16 小时内不可能达到番茄 20 mol 的目标，标称功率再大也一样。

除了瓦数，灯具还要满足什么

温室补光首先是一道效率题，然后才是光谱题，因为运行小时长、总负荷大。康奈尔资料用整机插墙效率来比较：每千瓦总耗电（包含电源、镇流器，以及安装后被迫增加的制冷负荷）产出多少 PAR。按这个口径，资料指出最好的LED灯具效率已接近最好的高压钠灯，而不是跨代式领先。[1]

成本方程的另一半是标称寿命。同一份资料给出光衰到初始输出 80% 的时长：荧光灯约 10,000 小时，金属卤化物灯约 20,000 小时，高压钠灯约 30,000 小时，LED 为 25,000 至 50,000 小时，且 LED 数值与温度高度相关。一个冬季按每天 12 小时、五个月计约 1,800 小时，因此 20,000 小时的寿命差，对应的是十年量级的使用年限差，不是四舍五入的误差。

实拍：圆形高输出LED栽培灯具的仰视图，可见同心圆排列的黄色灯珠阵列、中央电源腔体与黑色散热壳体。
图2 用于顶部安装的圆形高输出灯具：灯珠铺满整个发光面以放宽配光，散热筋把热量从电源一侧带走。摄影：XineLam。

能扛住天气的冬季运行方式

  1. 把整个季节的本底光记下来。在作物区放一支 PAR 传感器按日记录，才能知道玻璃实际透进多少光，并把“一段阴天”和“正常的一周”分开。密歇根州立大学推广部从管理角度也强调同一点：温室决策应基于实测日照条件，而不是按日历推断。[2]
  2. 设两个目标，而不是一个。一个是在阴天保住作物节奏的下限，一个是正常周的目标。晴天照下限、阴天照目标运行，节省的电费主要来自这个差别。
  3. 按最差的一周配装机，按平均水平运行。系统必须具备覆盖你打算兜住的最差那一周的能力，但不必每天满功率。
  4. 在植株所在位置核查均匀度。只测中心一个点，可能掩盖走道端 30% 的掉落；应在冠层高度按网格取点，把最低值与平均值相比。
  5. 保持灯具清洁、时数诚实。积灰、冷凝水垢，以及每天漂移 40 分钟的定时器，都会在没有任何账单提示的情况下削减实际交付的 DLI。

签冬季补光报价前的五项核对

  • 报价给出的是冠层高度、指定安装距离下的 PPFD，还是只有灯具出光量？
  • 效率是整机插墙（含驱动与镇流器损耗），还是只算灯珠？
  • 是否写明均匀度是在多大覆盖面积上测得的？
  • 低档调光是否真的可用，还是调暗之后驱动仍接近满功率？
  • 防护等级是按潮湿、易结露的温室选的，还是按干燥房间选的？

常见问题

冬季补光灯每天应该开多少小时

用缺失的日光积分除以系统每小时能提供的光量。按 200 µmol/m²/s 计算，每小时约提供 0.72 mol/m²，补足 10 mol 大致需要 14 小时。如果这个时长超过你愿意采用的光周期，就只能提高装机 PPFD。

可以靠连续开灯把冬季的光补回来吗

连续光照是生理决策，不只是电费决策。康奈尔大学的资料把水培生菜定在 15 至 17 mol/m²/日，并指出超过这一区间容易引发叶尖焦枯这种与钙相关的生理失调，因此把每日总量继续推高并不自动带来好处。延长小时数之前，应先确认该作物对光周期的反应。

冬季补光，高压钠灯是不是仍比LED便宜

要比较整机插墙效率，即每千瓦总耗电（含电源、镇流器与由此增加的制冷负荷）产出多少 PAR。康奈尔大学的资料指出，最好的LED灯具效率已接近最好的高压钠灯；寿命方面，光衰到初始输出 80% 的标称时长，高压钠灯约 30,000 小时，LED 为 25,000 至 50,000 小时且高度依赖温度。哪个更便宜取决于电价、年运行小时数与维护可达性。

计算时室内已有光量该取多少

如果自家温室有实测值，应优先使用实测，因为玻璃、骨架与内保温幕都会削减到达作物的光。作为量级参考，康奈尔大学的资料给出纽约伊萨卡室外数据：夏季晴天约 65 mol/m²/日，正午接近 2,000 µmol；冬季阴天约 1 mol/m²/日，正午接近 50 µmol。

关于发布者

XineLam 是一家LED照明制造商，拥有 17 年 LED 照明行业经验，以及 300+ 项专利（中国及海外）。公司为温室、室内农场与科研场景设计并生产园艺灯具、驱动电源与散热组件。本文为技术科普，实际配置应基于具体温室与作物的实测光环境数据。

参考资料

  1. 康奈尔大学可控环境农业（Cornell University, Controlled Environment Agriculture）。Greenhouse Lighting 技术资料（PDF）。伊萨卡日光积分参考值、作物 DLI 目标、灯具寿命与整机效率。https://cea.cals.cornell.edu/files/2019/07/Greenhouse-Lighting.pdf
  2. Runkle E.（2026）。Putting light intensity into perspective。密歇根州立大学推广部（Michigan State University Extension）。https://www.canr.msu.edu/resources/light-into-perspective
  3. Runkle E.（2017）。Developing new plant lighting standards。密歇根州立大学推广部（Michigan State University Extension）。https://www.canr.msu.edu/resources/developing-new-plant-lighting-standards