光對植物的生長發育具有特殊重要的地位，它影響著植物幾乎所有的生長階段。

光對植物的作用主要表現在兩個方面：

一是為植物光合作用提供輻射能；

二是作為信號調節植物整個生命周期的許多生理過程。

No.1

光照對于植物生長的影響——光合作用和光敏色素

通常植物的生長發育會依賴太陽光，但蔬菜、花卉等其他經濟作物的工廠化生產、組織培養及試管苗的繁殖等還需人造光源進行補充光照，以促進光合作用的進行。

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。這個過程的關鍵參與者是植物細胞內部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下，把經由氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為葡萄糖，同時釋放氧氣。

發生光反應的光系統由多種色素組成，如葉綠素a（Chlorophyll a）、葉綠素b（Chlorophyll b）、類胡蘿卜素（Catotenoids）等。葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的主要吸收光譜集中在450nm和660nm，因而為了促進光合作用，主要采用450nm的深藍光LED和660 nm的超紅光LED，再加部分白光LED的組合來實現高效的LED植物補光照明，如圖1所示：

為了能夠感知周圍環境的光強、光質、光向和光周期并對其變化做出響應，植物進化出了光感受系統（光受體）。

光受體是植物感受外界環境變化的關鍵，在植物光反應中，最主要的光受體就是吸收紅光/遠紅光的光敏色素（phytochrome）。

光敏色素是一類對紅光和遠紅光吸收有逆轉效應、參與光形態建成、調節植物發育的色素蛋白，它對紅光（red light，R）和遠紅光（far red light，FR）極其敏感，在植物從萌發到成熟的整個生長發育過程中都起到重要的調節作用。

植物體內的光敏色素以兩種較穩定的狀態存在：紅光吸收型（Pr，lmax=660nm）和遠紅光吸收型（Pfr，lmax=730nm）。兩種光吸收型在紅光和遠紅光照射下可以相互逆轉。

光敏色素相關的研究表明，光敏色素（Pr，Pfr）對植物形態的作用包括種子萌發、去黃化作用、莖的伸長、葉的擴展、避蔭作用以及開花誘導等。

因而完整的LED植物照明方案，不僅需要450nm的藍光和660 nm的紅光，也需要730 nm的遠紅光。深藍光（450nm）和超紅光（660nm）可提供光合作用所需的光譜，遠紅光（730nm）可控制植物從發芽到營養生長再到開花的整個過程。

如圖2所示，深藍（450nm），超紅（660nm）和遠紅光（730nm）的適當組合，便可提供更好的色譜覆蓋范圍和最佳生長模式。

No.2

730nm遠紅光LED對于植物的兩大影響

1、730nm 遠紅光的避蔭作用

730nm遠紅光照明對植物的最主要影響之一就是避蔭作用（圖3）。

如果植物僅僅被660nm的深紅光所照射，植物會感覺是在太陽光的直接照射下，從而正常地生長。而如果植物主要被730nm的遠紅光所照射，植物會感覺像是被另外一顆更高的植物遮擋住了太陽的直射光， 因而該植物就會更加努力的生長以突破遮擋，也就是有助于植物長得更高，但并不意味著一定會有更多的生物量（bio mass）。

2、730 nm 遠紅光的開花誘導作用

730nm遠紅光在園藝照明應用中的另一個重要作用是可以通過660nm和730nm的照明來控制開花的周期，而不需要僅依賴于季節的影響，這對于觀賞性花卉有著重要價值。

光敏色素Pr向Pfr的轉換主要由660nm的深紅光（代表白天的太陽光）來誘發，而Pfr向Pr的轉換通常在晚上時間自然發生，也可以由730nm遠紅光照射來激發，如圖4所示。

一般認為，光敏色素控制植物的開花主要取決于Pfr/Pr的比值，因此我們可以通過730 nm的遠紅光照射來控制Pfr/Pr值，從而較精確地控制開花的周期。

3、LED植物照明的定制化光配方

LED用于園藝照明，最高可促進植物生長速度提升40%或靈活控制花期。由于單顆 LED相互獨立，可在溫室中輕松操控照明性能。

LED本身的光合光子通量（Photosynthetic Photon Flux，PPF）光效很高，深藍（450 nm）和遠紅（730nm）光LED的典型PPF光效在2.3?mol/J左右，超紅（660nm）LED的典型PPF光效在3.1?mol/J左右，再加上這幾款LED的波長與葉綠素a/b、類胡蘿卜素及光敏色素Pr/Pfr吸收光譜非常匹配，可以實現高效照明并明顯降低能耗。

LED不會在照明方向散發熱量，不會使植物受損，適合于頂部照明、內部照明和多層培植等。R/FR比值是紅光（660 nm）與遠紅光（730 nm）光強的比值。R/B比值是紅光（660 nm）與藍光（450nm）光強的比值。通過對R/FR比值和R/B比值的控制，可實現針對各種植物的最佳定制化光配方。