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室内种植如何避免光灼伤与光抑制?

上部叶片发白、发铜色或干脆焦脆,通常被统称为“光太强”。实际上,这可能时光抑制,可能是辐射热,也可能是钙素运输不良——而后者多给光只会更糟。本文把四种失效分开,给出真正起决定作用的数字,并给出一套可执行的处置顺序。

示意图:室内种植室内,成排生菜置于不锈钢台面上,上方一条条形 LED 植物灯,前排冠层高度放着一台手持 PAR 量子传感器
图 1 示意图:单个条形灯具下的种植台,传感器放在冠层高度而不是灯具高度——PPFD 真正有意义的测量位置。

所谓“光灼伤”,通常是四种失效之一

“光灼伤”描述的是症状,不是结论。在室内种植间里,同样一副发白、卷曲或焦枯的样子,可能来自四种完全不同的机制,对应的处理方式也不一样:

有用的习惯是先问“哪一种符合植株上的分布”,因为其中两种靠把光调小解决,另外两种不是。

如何区分:一张症状对照表

这张表要按列读,不要按行读。伤害在植株上的位置,以及在冠层上的形状,能完成大部分判断;快速测试只是用来确认。

表 1 四类与光照相关的失效及其区分方法
看到的现象出现位置最可能的机制快速验证
发白、发铜色或浅色斑块,叶片轻微上卷 刚完全展开的新叶,最亮区域最重,光束边缘有清晰分界 光抑制与光氧化 用 PAR 计横向扫冠层。若伤害正好落在 PPFD 峰值处,是光化学问题,不是营养问题。
叶缘干脆发褐、纸质化 灯具正下方、仅上层冠层的叶缘 辐射热/叶温高于气温 正午用红外测温枪测叶温。叶片比气温高 3 ℃ 以上,问题在距离,不在剂量。
内层新展开叶的叶缘褐变、塌陷 叶球中心,被外层叶遮住;根系正常 钙素运输不良(干烧边) 测冠层夜间湿度与风速。空气不动,钙就不动,PPFD 读数再低也没用。
脉间失绿,随后整叶变淡 先从老叶开始,全冠层普遍发生,不随光分布变化 移动性元素缺乏(氮、镁) 先查基质 EC 与 pH,再动光周期。
节间拉长、叶片变小、冠层扁平 整批作物,均匀一致 光照不足,或光谱过度偏向远红光 把实测 DLI 与作物目标值对比;查灯具实际输出,而不是额定功率。

光到什么程度算过量?几个起决定作用的数字

不存在通用上限,因为上限会随光周期、二氧化碳、气流和叶温一起移动。真正稳定的是响应曲线形状:PPFD 上升时,净光合先快速增加,随后随着光反应饱和、卡尔文循环成为限制而趋平。趋平点以上的能量,植物必须以热或荧光的形式耗散,光抑制就从此开始。

下表是商业室内种植间在 14 至 16 小时光周期、常规二氧化碳浓度下的常用区间。它们是小规模试产的起点,不是保证值,最终应以你自己冠层的实测 PPFD 分布确认。

作物类别冠层 PPFD(微摩尔·米-2·秒-1)日累积光量 DLI(摩尔·米-2·天-1)说明
芽苗菜150–3006–12周期短,伤害来不及累积就采收
生菜与叶菜200–40012–17再往上,干烧边风险的上升快于产量
食用香草(罗勒、薄荷)250–45012–20罗勒比生菜耐受,但对气流更敏感
番茄、辣椒(室内)400–70020–30需要二氧化碳补充与主动送风才划算
两列之间用 DLI = PPFD × 小时数 × 0.0036 换算。一个 350 微摩尔·米-2·秒-1、开灯 16 小时的房间,DLI 为 20.2 摩尔·米-2·天-1,已经高于生菜区间——所以“灯只开了一半功率”本身并不能说明什么。

有三个条件会移动这条上限:

光周期与黑暗期,和强度同等重要

日累积光量是强度乘以时间,因此“低强度长时间”和“高强度短时间”可以给出相同的摩尔数,但对植株并不等价。已有记录显示连续光照会伤害番茄与辣椒,即使日累积光量不算极端,叶片也会褪绿、坏死;同时,连续光照取消了光系统 II 修复与叶片淀粉外运的时间窗口。

实际生产中,室内种植间多采用 16 小时光照/8 小时黑暗,或 18/6,超过 20 小时一律视为需要先用小批量验证的试验。如果作物确实缺光,优先顺序是:先修均匀度,再在现有光周期内提高 PPFD,然后才略微延长光周期,最后才考虑加灯。

热、湿与气流是乘数项

现代园艺 LED 大致把每焦耳输入电能转换成 2.2 至 3.0 微摩尔光子,这意味着仍有相当大一部分电能以热的形式离开灯具——从散热器、从驱动电源,以及冠层吸收光子之后再散出。在密闭房间里,这部分热必须由空调系统带走;而在冠层附近,它表现为叶温与气温的差值。

由此有两点:其一,安装高度既是均匀度决定,也是散热决定。把灯具抬高 10 厘米,光束更散、叶温更低,代价是冠层 PPFD 略降。其二,定向灯具把输出集中在较窄的锥角内,因此灯具到冠层的距离决定了锥心是有用的光源还是一个热点。以 PAR38 这类带反射罩的灯泡为例,正因如此,它通常要挂在冠层上方较高处;图 2 中带鳍片的灯体是为了把热从 LED 上导出,而不是让光束在任何距离都安全。

产品实拍:白底上的一只黑色 PAR38 LED 植物灯泡,可见螺口灯头、带散热鳍片的灯体与较宽的反射罩开口
图 2 产品实拍:XineLam PAR38 LED 植物灯泡。带鳍片的灯体是 LED 的散热路径;反射罩决定配光角,也就决定了这盏灯可以安全悬挂的最近距离。

六步处置顺序

  1. 先停 48 小时不再加光。把亮度降到当前的七成左右,或把灯具抬高 10 至 15 厘米。不要同时改营养液,否则无法判断是哪一项起了作用。
  2. 先测量再决定。在冠层高度打九点 PPFD 网格,并在最亮点测叶温,两样都拍照留档。
  3. 把空气修好。冠层风速控制在 0.3 至 0.6 米每秒,把饱和水汽压差维持在该品种适宜区间。空气流动既降叶温,也恢复蒸腾——而钙的运输依赖蒸腾。
  4. 复查黑暗期。确认灯确实全灭(包括检查用的照明),并确认夜温没有低到阻碍碳水化合物外运。
  5. 分段把光加回去。每三到四天回调 10% 至 15%,观察最新完全展开的叶片,而不是已经受伤的叶片——后者颜色不会恢复。
  6. 把上限记下来。记下作物状态良好时的 PPFD、光周期、叶温与 VPD。这个数字才是你房间的真实上限,而不是灯具规格书上的数字。

下一个种植周期该改什么

处置只能治标。要避免重演,需要四项设计上的改动:可调光驱动,让强度跟着作物走而不是跟着日历走;能以小间距调节高度的吊挂结构;配光布局让冠层均匀度保持在 0.7 以上,避免某一株正好落在热点里;以及不要让光谱过度偏向极端红蓝比——窄光谱会提高“灯给的光植物用不上”的风险,即使 PPFD 读数看起来并不高。

关于发布方

XineLam 是中山市瑞显电子厂旗下的植物照明品牌。公司拥有 17 年 LED 照明行业经验 与 300+ 项专利(中国及海外),为温室与室内种植设计并生产园艺灯具、驱动电源与散热组件,并持续发布关于设施环境中光照测量与控制的技术笔记。

常见问题

怎么判断是光灼伤还是缺素?

光伤害跟着光照分布走:出现在最靠近灯具的上部叶片,且在最亮的位置最重,光束边缘有一条相对清晰的分界。缺素则跟着叶龄走——氮、镁等移动性元素先从老叶开始,钙、铁等难移动元素先出现在新叶。如果病斑形状与 PPFD 分布一致、而与叶序无关,就先怀疑光照。

室内种生菜和香草,PPFD 多高算过高?

没有统一上限,因为上限随光周期、二氧化碳浓度、气流和叶温变化。叶菜与香草在 14 至 16 小时光周期下,冠层 PPFD 通常控制在 200 至 400 微摩尔每平方米每秒,对应生菜约 12 至 17 摩尔每平方米每天。问题多发生在“为了增产把灯压低”的时候:冠层接收的光超过可利用量,叶温升高,修复速度赶不上损伤速度。

24 小时连续光照能增产吗?

对大多数作物不能。已有研究显示连续光照会伤害番茄和辣椒,即使日累积光量并不极端,叶片也会褪绿、坏死;不少种类反而更差。室内 C3 作物通常保留 4 至 6 小时以上的黑暗期,光系统 II 的修复很大一部分发生在这段时间。确实需要更多光时,应在 16 至 18 小时窗口内提高强度,而不是取消夜晚。

什么情况下该找灯具供应商,而不是自己调房间?

当你要在固定支架上改变灯具数量、安装高度或配光角度,当冠层网格实测均匀度低于 0.7 左右,或需要现有驱动给不了的调光与光谱控制时,应当索取配光方案。这些属于硬件决定,而一份实测的房间 PPFD 分布图,是沟通时最有用的输入。

参考来源

密歇根州立大学推广部(Michigan State University Extension):Supplemental lighting: Common pitfalls and practical solutions(补光常见误区与实用对策),2025 年。
Plants(MDPI)2023 年:南极地衣初生光合作用对光抑制的耐受性——讨论短期强光胁迫下的光保护机制(PubMed Central 全文)。