大麻的光照:在冠层测量光强、每日光照总量、光色与夜间黑暗

本文汇总了一些研究,内容是光的颜色、强度和照射时间如何影响大麻的生长、大麻素含量、萜烯和产量。读者是泰国和东南亚的种植者,从持证室内农场到家庭种植帐篷都适用。每一节最后都有一件你可以测量或调整的事。

“译者注”部分补充泰国的实际情况:高温、停电、附近建筑透进来的灯光,以及这里能买到哪些设备。

1. 植物能利用哪些光

光以光子的形式到达植物。光子是极小的光能单位。光的颜色用波长表示,单位是纳米(nm)。自1972年起,能驱动光合作用的光被定义为400–700 nm,称为PAR(光合有效辐射)。这个定义来自植物学家K. J. McCree的研究,它覆盖了叶绿素a和b吸收最强的那些颜色。

2020–2022年,美国犹他州立大学(Utah State University)的植物学家Zhen和Bugbee提出了更宽的范围,叫ePAR(扩展PAR)。他们论文中的范围是400–750 nm,原文写的380–760 nm与此不符。他们的关键发现与701–750 nm的远红光有关。这段光长期被认为对光合作用没有用。其实它与400–700 nm的光同时照射时有帮助,而且两者一起照的效果大于分开照射的效果之和。

各种颜色驱动光合作用的效率(McCree曲线)

McCree测量了每个波长下,每个光子能驱动多少光合作用。把结果画成图,就是McCree曲线:

  • 红光,约630 nm: 效率最高。
  • 蓝光,约440 nm: 第二个高峰。
  • 绿光,500–600 nm: 比红光低约20%,但仍能驱动光合作用。
  • 400 nm以下的紫外线和700 nm以上的远红光: 旧定义没有包括,现在在ePAR框架下重新评估。

普通PAR仪只计算400–700 nm的光。如果你的灯发出大量远红光,仪器读数会低于植物实际能用的光。按ePAR校准的传感器读数更准确。

怎么做: 查看灯具规格书上的光谱图。如果远红光有明显的峰,你的PAR读数就会偏低。不要只为了让仪表数字好看而加大功率。

译者注:ePAR传感器以及加装的远红光或UV-A灯具在泰国可能不好买。打算依靠这些设备之前,先问品牌在泰国的官方经销商。买不到也没关系,普通的400–700 nm量子传感器仍能完成第2节和第3节的所有工作,只是测远红光多的灯时读数会偏低。

2. 在冠层测量光强

PPFD(光合光子通量密度)指每秒落在一平方米面积上的400–700 nm光子数,单位是µmol/m²/s。冠层是植株最上面一层叶片和花穗。原文认为,测量不当是室内照明出错的最大单一原因。

检查项目 做法
传感器位置 放在冠层高度,保持水平
测量网格 每盏灯至少测9个点:4个角、4条边的中点、1个中心
单位 用µmol/m²/s(PPFD),不用lux(勒克斯,即人眼感受到的亮度)
仪器 量子传感器,用来计数光子(原文提到Apogee和LI-COR)

光照分布是否均匀

均匀度 = 最低PPFD ÷ 平均PPFD(两个数都取自你的测量网格)

例:平均值800,最低值640,均匀度为0.80。

评级 均匀度
优秀 0.85–0.90
良好 0.75–0.85
可接受 0.65–0.75
差 低于0.65

商业种植房应以0.75–0.90为目标。均匀度低,说明有些植株得到的光少得多。产量随光照增减(见第3节),所以这些植株的产量也会更低。

五个常见测量错误

  1. 只测中心。 中心总是最亮的点,会把平均值高估15–30%。
  2. 测量高度不对。 要在冠层高度测,不是在灯旁边测。
  3. 用照度计(lux计)。 人眼对绿光最敏感,所以lux反映不出植物能利用的光。
  4. 忽略反光。 白墙和Mylar(反光膜)会明显提高边缘的PPFD。测量时,墙面要和实际种植时布置得一样。
  5. 忽略LED老化。 LED在25,000–30,000小时内会损失5–15%的输出,按每天开12–18小时算,大约是4–7年。每年重新测一次。

怎么做: 在每盏灯下标出9个点,在冠层高度测量。记录读数,算出平均值和均匀度。每年重复一次,每次移动灯具后也要重测。这样你能看到真实的平均值和光弱的角落,再通过移动灯具或植株来改善。

译者注:量子传感器可以问品牌在泰国的官方经销商,也可以在“设备与耗材”版块问问其他会员的使用经验。

光漂白

译者注:有读者问到光漂白,原文没有讲,这里简单解释一下。光漂白时,离灯最近的顶部变成淡黄或白色,下部叶片仍是绿色。这些顶部得到的光远远超过植株能利用的量,灯的热量也常常积聚在那里。

判断的主要线索是位置:损伤集中在离灯最近的部位。如果下部叶片也发白,先检查施肥情况(解读叶片症状)。

怎么做: 除了测整个冠层,也要测最高的几个顶部的PPFD。如果读数明显高于第3节中该阶段的目标值,就把灯调高或调暗。你也可以通过植株训练把过高的顶部压低,让冠层齐平。这样每个顶部的光照都在合适范围内,不会有几个被灼伤。

3. 各生长阶段的每日光照总量

DLI(日累积光照量)是一平方米一天内接收的光子总数,单位是mol/m²/天。PPFD是某一时刻的光强,DLI是全天的总和。同样的PPFD,光照时数不同,DLI也不同。

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

例: 800 µmol/m²/s × 12 h × 3,600 ÷ 1,000,000 = 34.56 mol/m²/天

下表最后一行的前提是室内空气补充了二氧化碳(CO₂)。

阶段 DLI(mol/m²/天) PPFD(µmol/m²/s) 光照时数
幼苗 / 克隆苗 6–19 100–300 18 h
营养生长前期 13–26 200–400 18 h
营养生长后期 26–39 400–600 18 h
开花前期(第1–3周) 26–35 600–800 12 h
开花盛期(第4–8周及以后) 35–43 800–1,000 12 h
补充CO₂的开花期 43–65 1,000–1,500 12 h

开花期,大多数商业种植者以38–43 mol/m²/天为目标。

Rodriguez-Morrison、Llewellyn和Zheng在2021年验证了这一点(Frontiers in Plant Science 12:646020)。他们在每天12小时光照下种植大麻,光强从120到1,800 µmol/m²/s不等。花的产量随光强呈直线上升,从116 g/m²增加到519 g/m²。这是迄今为止在大麻上测到的光照剂量与产量之间最清晰的关系之一。

译者注:室外30–35 °C时,1,000–1,500那一行只适用于密闭的空调房,因为把热空气排到室外时,补充的CO₂也会一起排掉。强光灯还会带来额外热量,空调必须把这些热量带走(泰国开花室的空调选型)。如果你的种植房引入室外空气,就按不补充CO₂的“开花盛期”一行来规划。在温室里,雨季的云层会减少每日光照;记录DLI可以看出哪些天自然光不够。

怎么做: 算出你目前的DLI,和所处阶段那一行对比。这样在改动其他东西之前,你就知道该加光、减光还是调整光照时数。

4. 蓝光(400–500 nm)

蓝光通过叶片中的两种光受体影响植株形态:隐花色素(cryptochrome)和向光素(phototropin)。原文列出了蓝光使茎重、叶片数、茎粗、根长和叶绿素增加的百分比。但原文没有注明研究来源,这些数字也查不到已发表的论文,所以本文没有采用。一般认为蓝光让植株更矮、更紧凑,冠层更容易保持平整。

Morello等人(2022,Plants 11:2982)比较了几种LED光色和一盏高压钠灯下的大麻。蓝光LED(430 nm)的结果如下:

测量项目 蓝光LED(430 nm)
THC浓度 10.17%(各处理中最高)
单株THC总量 1.44 g(最低,因为植株长得较小)
芳樟醇(linalool,一种萜烯) 0.847 mg/g
α-蒎烯(alpha-pinene,一种萜烯) 5.73 mg/g

也就是说,蓝光提高了THC百分比,却降低了单株THC总量。

犹他州立大学由Westmoreland领衔的团队(2021,PLOS ONE)在开花期测试了4–20%的蓝光比例。蓝光比例指灯发出的光子中400–500 nm所占的百分比。蓝光越多,产量呈直线下降:蓝光每增加1%,花产量减少约0.77%,在整个测试范围内共减少约12%。蓝光比例对THC和CBD浓度没有影响。蓝光最少的灯从4%(钠灯)到约10%(LED)不等。

怎么做: 在灯具规格书上找到蓝光百分比。开花期选择蓝光占4–10%的灯或设置,避免因光谱中蓝光太多而损失收成重量。

5. 红光与植物的夜长感受器

红光(600–700 nm)驱动光合作用的效率最高,每个光子比蓝光高约25%。

瓦赫宁根大学(Wageningen University)2024年的一项研究(Holweg等人,Frontiers in Plant Science 15:1393803)比较了两种光:一种是在640 nm和660 nm各有一个红光峰的白光,另一种是只在660 nm有红光峰的白光。双峰光下的花重更高,主要原因是总干物质更多、株型更开展。大麻素浓度不随光谱变化;这项研究只用了一个栽培品种(cultivar)。

光敏色素:夜长感受器

光敏色素(phytochrome)是一种植物色素,作用像一个在红光和远红光之间切换的开关。它有两种形式:

  • Pr(关闭状态): 吸收红光(660 nm)后变成Pfr。
  • Pfr(开启状态): 吸收远红光(730 nm)后变回Pr。
  • 在黑暗中: Pfr会自己慢慢变回Pr(暗逆转)。

在连续9–10小时或更长的不间断黑暗期中,当Pfr占光敏色素总量的比例(Pfr:Ptotal)降到临界水平以下时,大麻开始开花。

怎么做: 查看规格书,确认640 nm和660 nm附近是否有峰。把开花期定时器设为至少9–10小时不间断的黑暗:采用12/12时,就是12小时完全黑暗。

6. 远红光(约700–780 nm)

原文对远红光一般采用700–780 nm;第1节的ePAR研究只覆盖701–750 nm。

红光与远红光同时照射(爱默生增益效应)

叶片中有两个串联工作的集光单元:光系统I利用远红光,光系统II利用红光。两种颜色同时到达时,两个单元都在运转,光合作用比两种颜色分开照射时更快。这就是爱默生增益效应(Emerson enhancement effect)。

2025年的一项试验:关灯时补两小时远红光

Peterswald等人(2025,Scientific Reports 15:17435)在三个栽培品种上测试了远红光的照射时间:Cannatonic、Hindu Kush和Northern Lights。下表是Northern Lights的结果;另外两个品种的大麻素总产量没有显著变化。

处理代号 植株接受的光照 结果
12L(对照) 12小时正常光照 大麻素:每株0.25 g
10L_2D 10小时正常光照,然后在黑暗期开始时照2小时远红光 大麻素:每株0.43 g(约+70%)
10L_2 10小时正常光照,在最后2小时加入远红光 小幅增加
12L_2_2D 12小时正常光照,结束时照2小时远红光,进入黑暗后再照2小时(共4小时) 开花推迟,花重减少

10L_2D使大麻素产量提高约70%、THCA提高25%,用电量比12小时对照少5.5%。THCA是新鲜植株中THC的酸性形式,加热后会转变为THC。远红光过多(12L_2_2D)会推迟开花,并使花产量大幅下降。

原文摘要称之为“日末”处理;本文按研究中的确切时间来写(黑暗期的头2小时)。

远红光让茎伸长(避荫反应)

远红光让植株以为旁边的植物正在遮挡它,于是植株调运生长素(一种生长激素),茎就会伸长。不加控制,会长出又高又弱的植株。谨慎使用,则可以拉开节与节之间的距离(节是茎上长出枝条和叶片的位置)。

译者注:可能的收益是用略少的电,让每株多出约70%的大麻素。但这只来自一项试验,而且只在三个受试品种中的一个上出现。在泰国,你需要配有独立定时器的远红光LED灯条(能否买到,见第1节)。每次停电后都要检查这个定时器:如果远红光一直开到夜里,结果就会接近12L_2_2D,也就是开花推迟。

怎么做: 先用一个帐篷或一个苗床、单一栽培品种来试。一半植株用12小时光照作对照,另一半用10L_2D,远红光一开始调低。分别称两组干花的重量,各取一份样品送实验室检测,再对比两份检测报告(COA)。这样在给整个农场配设备之前,你就能知道自己的品种有没有反应。

7. 紫外线:研究实际显示了什么

紫外线对大麻的作用常被夸大。UV-A是波长较长、较温和的紫外线;UV-B是波长较短、较强烈的紫外线。

UV-B

  • Lydon(1987): THC从2.5%升至3.1%,相对增幅约24%。这个变化很小,却常被说成效果显著。
  • Rodriguez-Morrison、Llewellyn和Zheng(2021,Frontiers in Plant Science 12:725078): 这是与第3节光强研究不同的另一篇论文。两个品种中有一个,THC和CBD浓度随UV-B照射增加而下降。两个品种的THC和CBD总量都没有提高。两个品种的萜烯总含量都下降了,UV-B还损伤了叶片。这与流行的看法正好相反。

UV-A

  • Zheng等人(2025,Scientific Reports 15:44735): 在一个高CBD的工业大麻品系中,开花期照UV-A使CBG(大麻萜酚)含量提高52.7%,CBD含量提高12.1%。营养生长期用红光、开花期加UV-A的组合效果最好:单株CBD产量提高44.1%,CBG产量提高91.8%。不过,这个组合的CBD产量与单用红光或单用UV-A相比,没有显著差异。

原文推荐的紫外线方案

设置 推荐值
UV-A与UV-B比例 99:1
强度 约1.8 W/m²
时长 每天3–4小时
阶段 开花期第4–8周
原文所说的目的 提高萜烯含量

原文没有给出这个方案的来源,所以只把它当作试验的起点,而不是经过验证的设置。上面的研究并没有显示紫外线能提高萜烯;在UV-B研究中,萜烯反而下降了。

总体来看,UV-A对大麻似乎更有用;UV-B会给植株造成胁迫,结果也不一致。

译者注:紫外线会伤害眼睛和皮肤。进种植房干活前先关掉紫外线灯,或者戴上防紫外线眼镜。可能的收益是更多的CBD或CBG;把它当作试验,而不是标准设置。

怎么做: 在开花期第4–8周,用一个小批次试照UV-A,同时留一个不照紫外线的对照批次,再对比两者的检测结果。这样你就能知道在你的品种上,UV-A带来的收益是否抵得过电费。

8. 绿光并没有浪费

很多人认为植物看起来是绿色,是因为它把绿光全部反射掉了,所以绿光LED是在浪费电。研究结果并非如此:

  • 完整叶片能吸收超过70%的绿光光子(McCree 1972)。
  • 常被引用的5–10%吸收率,来自提取到溶液中的叶绿素,而不是完整叶片。
  • 在高PPFD下,额外的绿光光子比额外的红光或蓝光光子效果更好(Terashima等人,2009)。
  • 绿光能更深地穿透冠层,让红光和蓝光照不到的下部和内部叶片也进行光合作用。

含绿光的宽光谱灯(看起来是白色)比只有红蓝光的窄光谱灯(看起来是紫色)能让冠层更健康、产量更高。

怎么做: 比较灯具时,不要因为一盏灯含有绿光就给它扣分;要比较光谱和效率(见第10节)。这样可以避免买到让下部冠层缺光的窄光谱灯。

9. 夜间黑暗与光照时间表

大麻是兼性短日照植物:长夜会触发开花并让开花持续下去。它需要9–10小时不间断的黑暗才能开始开花并持续开花,这就是它的光周期反应。

漏光多少算太多

光源 PAR强度 是否安全
月光 约0.002 µmol/m²/s 安全
严格限值 低于0.01 µmol/m²/s 安全
已知会推迟开花 0.1 µmol/m²/s(约5–7 lux) 有害
敏感栽培品种 高于0.01 µmol/m²/s(约0.5 lux) 有害

夜间漏光可能导致:

  • 开花推迟: 推迟1–3周。
  • 雌雄同体植株: 胁迫使雌株长出雄花。
  • 产量下降: 花发育不完全。

译者注:在泰国,温室和网室常常靠近路灯、安防灯或邻居家的窗户。只要5–7 lux就足以推迟开花。遮光处理用的遮光布可以解决这个问题(温室遮光处理)。

停电还会带来第二个问题。机械定时器在停电时会停走,来电后时间就会滞后;数字定时器可能会重置,在夜里把灯打开。每次停电后都要检查定时器的时钟,并确保黑暗期内种植房里不会亮起任何备用照明。

怎么做: 每周一次,关灯后在种植房里站10–15分钟。查看门、通风口和遮光布周围有没有透光,设备的指示灯有没有发光。把每一处光源都用胶带贴住或挡住。这样可以避免开花推迟1–3周,也能避免出现雌雄同体植株。

营养生长期的“煤气灯方案”

煤气灯方案(Gas Lantern Routine)是一种用于营养生长期的光照时间表:

光照12小时 / 黑暗5.5小时 / 光照1小时 / 黑暗5.5小时
  • 中间1小时的光照把夜晚分成两个短夜,所以植株不会开花。
  • 每天光照13小时而不是18小时,比18/6少用约28%的电。
  • 并非对所有栽培品种都可靠。

例如,一盏600 W的灯在18/6下每天用电10.8 kWh,用这个方案则为7.8 kWh。把3 kWh的差额乘以你的电价,就能算出能省多少钱。

怎么做: 先在每个品种中挑几株试用这个方案2–3周,检查有没有开花迹象,再把整个营养生长房换过去。这样能看出哪些品种在这个方案下能保持营养生长。

10. 灯具效率:如何评价一盏LED

效率用µmol/J衡量,即灯每消耗一焦耳电能产生的光子数。数值越高,同样的电费得到的光越多。PPF是灯的总光输出,单位是µmol/s。

原文列出了一款灯具,作为当前最高效率的例子。这里只把它当作参考点,不是推荐:

灯具 效率(µmol/J) PPF(µmol/s) 功率 备注
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · 透明玻璃 3.3 2,730 约834 W 2025年4月规格书
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · 宽光束 3.2 2,660 约834 W 2025年4月规格书

2026年的效率等级

等级 效率(µmol/J)
最低可接受 2.5
良好商用级 2.8
高端 3.0+
目前最佳 3.3–3.6

效率低于2.5 µmol/J的灯,换掉后仅靠省下的电费,大概12–18个月就能回本。

译者注:回本时间取决于你的电价和光照时数。每产生1,000 µmol/s的光,2.5 µmol/J的灯耗电400 W,3.0 µmol/J的灯约333 W。按每天12小时计算,这67 W的差距一年累计约290 kWh;再乘以你每kWh的电价即可。

怎么做: 向泰国的官方经销商索取标有PPF和功率的规格书,然后用PPF除以瓦数,得出真实的µmol/J。这样你就能在同一基础上比较灯具,并算出回本时间。

11. 设置汇总

设置 建议
灯具 宽光谱LED,至少2.8 µmol/J
营养生长期PPFD 400–600 µmol/m²/s(18 h)
开花期PPFD 800–1,000 µmol/m²/s(12 h);补充CO₂时为1,000–1,500
开花期DLI 38–43 mol/m²/天
蓝光比例 4–10%
远红光 试验在黑暗期开始时照2小时(10L_2D),先用低剂量
UV-A 1.8 W/m²,UV-A:UV-B比例99:1,开花期第4–8周每天3–4小时
黑暗 低于0.01 µmol/m²/s
CO₂ PPFD高于800时为1,000–1,500 ppm
均匀度 均匀度高于0.75,至少测9个点

先做两项成本最低的检查:每盏灯测9个点,画出PPFD分布图;晚上检查有没有漏光。欢迎在本帖下方发布你的PPFD分布图或提出问题,方便其他会员和自己的种植房对比。

法律说明

本文仅用于教育和研究,不鼓励无证种植或娱乐用途。

在泰国,根据2025年6月26日起生效的泰国卫生部《管控草药(大麻)公告》佛历2568年,大麻花属于管控草药。大麻花只能凭PT 33(ภ.ท.33)处方销售,每次最多30天用量。禁止为大麻花做广告,也禁止在网上销售大麻花。

此后又出台了两项佛历2569年的部级条例(2026年4月有哪些变化):

  • 《大麻或工业大麻提取物部级条例》于2026年4月26日生效。
  • 《管控草药部级条例(第2号)》于2026年4月30日生效,收紧了大麻花的许可标准。

请持有你所从事活动需要的许可证,并遵守现行规定(哪种许可证管什么)。

参考文献

  1. Zhen S, Bugbee B (2020). Frontiers in Plant Science 11:581156
  2. Rodriguez-Morrison V, Llewellyn D, Zheng Y (2021). Frontiers in Plant Science 12:646020
  3. Westmoreland FM, Kusuma P, Bugbee B (2021). PLOS ONE 16(3):e0248988
  4. Danziger N, Bernstein N (2021). Industrial Crops and Products 164:113351
  5. Peterswald TJ et al. (2025). Scientific Reports 15:17435
  6. Chandra S et al. (2008). Physiology and Molecular Biology of Plants
  7. Zheng Q et al. (2025). Scientific Reports 15:44735
  8. McCree KJ (1972). Agricultural Meteorology 9:191-216
  9. Terashima I et al. (2009). Plant and Cell Physiology 50(4):684-697
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