微型菜垂直农场照明布局怎么设计？层高、PPFD 与 DLI 完整指南

XineLam · 中山市睿先电子厂 · 发布于 2026 年 10 月 13 日

微型菜把整个种植周期压缩在很短的窗口里。多数品种从播种到采收不到三周，采收时植株仍然矮小，从来没有长满头顶的空间。因此它的照明布局不是「缩小版种植房」，而是一个有固定求解顺序的设计问题：先定日光积分（DLI）目标，再定光周期，再定层间净高，最后才是如何在整盘上把光铺匀。四步的顺序不能颠倒，因为后一步的输入全部来自前一步的输出。

为什么微型菜要换一套算法

长周期作物的照明设计必须「活到最后一刻」：冠层会长高、会封垄、会互相遮挡，所以设计时往往按生长后期来配光，前期则光照过剩。微型菜把这个问题反过来了。整季冠层都很浅，作物在自我遮阴之前就被采收，栽培盘还要频繁搬动，因此真正起决定作用的是那些全程不变的量：整架都能稳稳达到的 DLI 目标、与作业流程匹配的光周期，以及让单支灯具能均匀覆盖一整盘所需的净高。

第二个结构性差别是重复。微型菜生产通常是若干层完全相同的货架，所以每一层的设计偏差会被层数放大，每一层的节省也会被同倍放大。正因为如此，DLI 与层高应当在订灯之前就定下来，而不是等灯具到货后再调。

还有一个常被忽略的差别：微型菜是「按盘卖」的。一盘之内如果有明显的亮区和暗区，同一盘里植株的高度和颜色就会分层，采收时不得不分两批处理，人工成本随之上升。均匀度在这里不是锦上添花，而是决定作业效率的指标。

第一步：定下日光积分目标

植物用光有两个量纲，缺一不可。瞬时强度是光合有效光子通量密度 PPFD，单位 µmol/m²/s；一天累计下来的总量是日光积分 DLI，单位 mol/m²/d。两者由光周期连接：

密歇根州立大学 Erik Runkle 为 OptimIA 项目撰写的讲义《The Basics of Plant Lighting》（植物照明基础）给出了室内生产常用的换算组合，下表即取自该讲义。

同一份讲义指出，室内全人工光源生产叶菜与香草时，常用 PPFD 为 150～250 µmol/m²/s，光周期 12～24 小时。对照表 1，这一区间在 16 小时光周期下大约对应每天 9～18 mol/m²，也正好是微型菜相关研究所在的量级。收录在《Modern Concepts & Developments in Agronomy》上的研究把微型菜的有效 PPFD 区间定在 100～200 µmol/m²/s；另有光周期试验显示，把日光积分从约每天 15.6 mol/m² 提高到 23.3 mol/m²（靠延长光照时间、而非提高强度）能进一步促进生长。

所以对混种微型菜货架来说，每天 10～20 mol/m² 是一个可用的目标区间。在这个区间内的具体取值，按品种和销售规格来定：十字花科与豆类通常吃得上较高的一半；而卖点是口感脆嫩、颜色清淡的品种，往往在额外光子改变品质之前就已经上市。密歇根州立大学推广部发布的园艺作物 DLI 指引表值得在拍板前读一遍，同时也要留意它自带的前提：给出的数值对应「中等温度下、至少中等品质」的植株。

第二步：选择光周期

光周期是最便宜、也最常被「习惯」锁死的变量。它有两重作用：一是用来除 DLI 得到必须达到的 PPFD，二是决定了灌溉、通风与采收的排程。

微型菜一般会保留暗期。公开的栽培指引描述的做法是：播种后的最初几天保持黑暗以便完成发芽，之后每天给光 12～16 小时。16 小时落在这一区间的中段，在中等强度下就能产出表 1 中的 DLI 数值，因此常被当作默认起点。

当灯具已经处在舒适高度、再往下放就要牺牲均匀度时，延长光周期是提高 DLI 最现实的办法。按表 1，在相同 PPFD 下把 16 小时改成 20 小时，DLI 会提高四分之一。代价是电费、暗期缩短，以及留给自己在熄灯状态下做维护的时间变少。真要延长，先在一层上试，比完单盘重量、整盘均匀度和用电量之后再推全架。

第三步：确定层高并检查均匀度

PPFD 目标定下来之后，层高就从「凭感觉」变成了测量问题。微型菜矮，这很容易诱使人把货架压得很紧。真正的限制不在植株，而在光分布：灯具离盘面太近，正下方会出现一块过亮区，盘边则明显偏暗，而一次性采收要求整盘处于同一状态。

确定层高的正确做法是测量而不是查表。把量子传感器（或经过校准的光子测量仪）放在盘面高度，在盘心、各边中点和四个角分别读数；然后把灯具逐步抬高、重复测量。当盘心与盘角的差值不再随抬升而改善时，说明该灯具的光束已经融合完毕，再往上抬只会白白浪费光和高程，这一高度就是层高的下限。普渡大学推广部的 HO-238-W 号出版物《Measuring Daily Light Integral in a Greenhouse》（在温室内测量日光积分）给出了同一套测量纪律，其中也提醒：读数必须在冠层高度取得、并且要用正确的仪器，勒克斯计无法代替光子测量。

第四步：按货架方案配灯

有了 DLI 目标、光周期和可行的层高，剩下的决策就是：用哪种布置把目标均匀铺满整盘。下面三种是微型菜货架上常见的做法，它们的差别不在标称光效，而在对布局的约束。

光效是另一条独立的坐标轴，用光合光子效能（µmol/J）表示。两支灯具完全可能同样达到 DLI 目标，但耗电不同，所以采购问题应当这样问：在布局已经确定的前提下，哪种布置能用最低的输入功率达到目标。

四层货架的完整算例

下面的算术是示意性的：面积、电价与光效取值都是为了把方法展示清楚，并不是任何产品的实测数据。

假设每层放一个长 1.2 m、宽 0.6 m 的栽培盘，即种植面积 0.72 m²；目标是每天 14 mol/m²，光周期 16 小时。

所需盘面 PPFD = 14 ÷（16 × 0.0036）= 14 ÷ 0.0576 ≈ 243 µmol/m²/s。

每层所需光子输出 = 243 × 0.72 ≈ 175 µmol/s。若所考虑灯条的光合光子效能为 2.8 µmol/J，则每层需要输入功率 175 ÷ 2.8 ≈ 62.5 W，四层合计约 250 W。按每天 16 小时计算，整架每天耗电约 4 kWh，尚未计入电源与控制部分的损耗。

接下来要做两个校验。第一，243 µmol/m²/s 能不能在可接受的层高下做到？如果做不到，就用表 1 把强度换成光周期：同样的 DLI，20 小时光周期只需 243 × 16 ÷ 20 ≈ 194 µmol/m²/s。第二，每层功率是否落在房间的电气规划之内，包括各层同时启动时的浪涌。

最容易吃掉产量的布局错误

按灯具的峰值 PPFD 设计，而不是按整盘平均值设计。峰值是在灯具正下方测到的；栽培盘却是按整盘面积采收的。

先定层高、后做测量。图纸上看起来很宽裕的高度，仍然可能在盘心留下过亮点；看起来偏紧的高度，只要灯条互相叠加，反而可能完全够用。

用延长光周期去救一个功率不足的方案，却没有算电价。DLI 目标两条路都能达到，但运行成本达不到同一个水平。

只设计一层就乘上层数。气流、排热和作业空间在货架顶部与底部表现完全不同，最靠近地面的一层往往最先暴露问题。

常见问题

微型菜需要多少日光积分（DLI）？

没有唯一强制值，因为品种与采收期不同。可用的起步区间是每天 10～20 mol/m²，多数微型菜货架在 150～300 µmol/m²/s、12～20 小时光周期下就落在这个区间。在密歇根州立大学推广部的换算表中，200 µmol/m²/s 连续 16 小时等于每天 11.5 mol/m²，300 µmol/m²/s 连续 16 小时等于 17.3 mol/m²。

怎么把 DLI 目标换算成 PPFD 设定值？

用 DLI 目标除以「0.0036 × 光周期小时数」。例如目标为每天 14 mol/m²、光周期 16 小时，所需 PPFD 为 14 ÷ 0.0576，约 243 µmol/m²/s（冠层高度处）。

层与层之间要留多高？

层高由所需的光分布决定，而不是由植株高度决定。微型菜采收时植株很矮，冠层始终很浅，但灯具仍需要足够距离让光斑融合成均匀光场。在盘面高度多点测量 PPFD，逐步抬高灯具，直到盘心与盘角的差值不再改善为止。

微型菜可以 24 小时连续照光吗？

微型菜通常会留暗期，播种出芽后每天 12～16 小时较为常见。把光周期延长到 24 小时可以在不提高瞬时强度的前提下增加 DLI，适合灯具已经无法再调高的场合，但暗期被取消、耗电上升。建议先在单层试验，再决定是否推广到整架。

光照越强，微型菜产量就越高吗？

不是。产量随 DLI 上升到一定程度后会趋于平缓，再往上加光只是多付电费。当作物接近其响应上限时，盘面光照均匀度带来的收益通常大于继续提高强度，因为光照不均会造成一盘之内长势参差，无法一次性采收。

关于发布方

中山市睿先电子厂（XineLam）设计与制造 LED 照明产品与植物生长灯模组，拥有 17 年 LED 照明行业经验，并持有 300+ 项专利（中国及海外）。

本文依据下列已公开发表的研究与推广资料整理。实际厂房的照明布局还需满足当地电气、消防与食品安全方面的规定，本文不能替代本地评估。

参考资料

1. Runkle, E. 《The Basics of Plant Lighting》. OptimIA 项目讲义，密歇根州立大学，2023 年 7 月。https://scri-optimia.org/pdf/2023-07 The basics of plant lighting handout, Runkle.pdf（访问日期 2026 年 10 月 13 日）。
2. Runkle, E. 《DLI ‘requirements’》. 密歇根州立大学推广部。https://www.canr.msu.edu/resources/dli-requirements（访问日期 2026 年 10 月 13 日）。
3. 普渡大学推广部. 《Measuring Daily Light Integral in a Greenhouse》(HO-238-W). https://ag.purdue.edu/department/hla/extension/extension-publications-library/ext-pubs/ho-238-w.html（访问日期 2026 年 10 月 13 日）。
4. Wollaeger, H.、Runkle, E. 《Low daily light integrals in northern latitudes》. 密歇根州立大学推广部，2014 年 12 月 15 日。https://www.canr.msu.edu/news/low_daily_light_integrals_in_northern_latitudes（访问日期 2026 年 10 月 13 日）。
5. 《The Photoperiod/Light Intensity Ratio Affects the Yield of Microgreens》. Modern Concepts & Developments in Agronomy（Crimson Publishers）.https://crimsonpublishers.com/mcda/fulltext/MCDA.000760.php（访问日期 2026 年 10 月 13 日）。

范围说明：本文说明如何依据公开的性能数据设计照明布局，不推荐任何具体产品，算例中的面积、电价与光效均为示意。采购前请以随附的测试数据核对灯具的 PPF、PPFD 分布与光效。