大麻的光照:在冠層測量光強度、每日光照總量、光色與夜間黑暗

本文整理了光的顏色、強度和照射時間如何影響大麻的生長、大麻素含量、萜烯與產量的研究。讀者是泰國及東南亞的種植者,從持有執照的室內農場到家用種植帳篷都適用。每一節最後都會列出一件你可以測量或調整的事。

「譯者註」會補充泰國當地的情況:高溫、停電、鄰近建築物的光線,以及在這裡買得到哪些設備。

1. 植物能利用哪些光

光以光子的形式到達植物。光子是極小的光能單位。光的顏色以奈米(nm)來衡量。自1972年起,能驅動光合作用的光被定義為400–700 nm,稱為PAR(光合有效輻射,photosynthetically active radiation)。這個定義來自植物學家K. J. McCree的研究,涵蓋葉綠素a和b吸收最強的顏色。

2020–2022年,美國猶他州立大學(Utah State University)的植物學家Zhen與Bugbee提出了更寬的範圍ePAR(延伸PAR,extended PAR),他們在論文中定義為400–750 nm。原文寫的380–760 nm與此不符。他們的關鍵發現與701–750 nm的遠紅光有關,這段光長期被認為對光合作用沒有用處。實際上,它和400–700 nm的光一起照射時確實有幫助,而且合併的效果大於兩者分別照射的總和。

各種顏色驅動光合作用的效率(McCree曲線)

McCree測量了每個波長的光子能驅動多少光合作用。把結果畫成圖,就是McCree曲線:

  • 紅光,約630 nm: 效率最高。
  • 藍光,約440 nm: 第二個高峰。
  • 綠光,500–600 nm: 比紅光低約20%,但仍能驅動光合作用。
  • 低於400 nm的紫外線與高於700 nm的遠紅光: 舊定義沒有納入,現在在ePAR的架構下重新評估。

一般的PAR計只計算400–700 nm。如果你的燈發出大量遠紅光,PAR計的讀數會低於植物實際利用的光。用ePAR校正的感測器,讀數會更準確。

怎麼做: 查看燈具規格表上的光譜圖。如果有明顯的遠紅光峰值,你的PAR讀數就會偏低。所以不要只為了追上儀表上的數字而加大功率。

譯者註:ePAR感測器,以及外加的遠紅光或UV-A燈具,在泰國可能不容易買到;規劃之前,先詢問該品牌在泰國的正式代理商。如果買不到,一般400–700 nm的光量子感測器仍能完成第2、3節的所有工作,只是測量遠紅光較多的燈具時,讀數會偏低。

2. 在冠層測量光強度

PPFD(光合光子通量密度,photosynthetic photon flux density)是每秒落在一平方公尺上的400–700 nm光子數量,單位是µmol/m²/s。冠層是指植株最上層的葉片和花苞。原文指出,測量方法不正確,是室內照明出錯最主要的單一原因。

檢查項目 做法
感測器位置 放在冠層高度,保持水平
測量網格 每盞燈至少9個點:4個角、4條邊的中點、1個中心點
單位 µmol/m²/s(PPFD),不是lux(照度,人眼感受到的亮度)
儀器 光量子感測器,用來計算光子數量(原文提到Apogee和LI-COR)

光線分布是否均勻

均勻度比值 = 最低PPFD ÷ 平均PPFD(兩個數值都取自你的測量網格)

例:平均800,最低640,比值為0.80。

評等 比值
極佳 0.85–0.90
良好 0.75–0.85
可接受 0.65–0.75
差 低於0.65

商業栽培室應以0.75–0.90為目標。比值偏低,代表有些植株得到的光少很多。產量會跟著光量走(見第3節),所以這些植株的產量也會比較低。

五個常見的測量錯誤

  1. 只量中心點。 中心永遠是最亮的位置,所以會把平均值高估15–30%。
  2. 在錯誤的高度測量。 要在冠層高度測量,不是在燈具的位置。
  3. 使用lux照度計。 人眼對綠光最敏感,所以lux無法反映植物能利用的光。
  4. 忽略反光。 白牆和Mylar(反光膜)會明顯提高邊緣的PPFD。測量時,牆面的擺設要和實際種植時一樣。
  5. 忽略LED老化。 LED在25,000–30,000小時內會損失5–15%的輸出。以每天12–18小時計算,大約是4–7年。每年重新測量一次。

怎麼做: 在每盞燈下標出9個點,在冠層高度測量。記錄讀數,算出平均值和均勻度比值。每年重複一次,每次移動燈具後也要重測。這樣就能看出真實的平均值和偏暗的角落,再移動燈具或植株來改善。

譯者註:光量子感測器可以向該品牌在泰國的正式代理商詢問,或在「設備與耗材」版區請教其他成員的使用經驗。

光漂白

譯者註:有讀者問到光漂白。原文沒有談到這一點,所以這裡簡短說明。最靠近燈的頂部會變成淡黃色或白色,下方的葉片卻仍是綠色。這些頂部接收到的光遠超過植物能利用的量,燈具的熱也常累積在那裡。

主要的判斷線索是位置:損傷集中在最靠近燈的部位。如果較下方的葉片也變淡,要先檢查施肥問題(判讀葉片症狀)。

怎麼做: 除了測量整個冠層,也要測量最高頂部的PPFD。如果讀數遠高於第3節該階段的目標,就把燈調高或調暗。你也可以用植物整形把過高的頂部壓低,讓冠層保持平整。這樣每個頂部都能維持在合適的範圍內,不會有少數幾個被灼傷。

3. 各生長階段的每日光照總量

DLI(每日光積分,daily light integral)是一平方公尺一天內接收到的光子總量,單位是mol/m²/day。PPFD是某一瞬間的光量,DLI則是一整天的加總。同樣的PPFD,光照時數不同,DLI就不同。

DLI(mol/m²/day)= PPFD(µmol/m²/s)× 光照時數 × 3,600 ÷ 1,000,000

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

下表最後一列假設室內空氣有額外增施二氧化碳(CO₂)。

階段 DLI(mol/m²/day) PPFD(µmol/m²/s) 光照時數
幼苗/扦插苗 6–19 100–300 18 h
營養生長前期 13–26 200–400 18 h
營養生長後期 26–39 400–600 18 h
開花前期(第1–3週) 26–35 600–800 12 h
開花盛期(第4–8週以上) 35–43 800–1,000 12 h
開花期並增施CO₂ 43–65 1,000–1,500 12 h

開花期,大多數商業種植者以38–43 mol/m²/day為目標。

Rodriguez-Morrison、Llewellyn與Zheng在2021年驗證了這一點(Frontiers in Plant Science 12:646020)。他們讓大麻每天照光12小時,光強度從120到1,800 µmol/m²/s不等。花的產量呈直線上升,從116 g/m²增加到519 g/m²。這是大麻研究中,光量與產量關係最明確的測量結果之一。

譯者註:室外30–35 °C時,1,000–1,500那一列只適用於密閉、開冷氣的房間,因為把熱空氣排到室外,也會把增施的CO₂一起排掉。強光燈具也會增加熱量,需要冷氣把熱排除(泰國開花室的冷氣容量選配)。如果你的房間引進外部空氣,就以不增施CO₂的「開花盛期」那一列來規劃。在溫室裡,雨季的雲層會降低每日光量;記錄DLI可以看出哪幾天自然光不足。

怎麼做: 算出你目前的DLI,和你所在階段的那一列比較。在改動其他設定之前,這能先告訴你該增加光量、減少光量,還是調整光照時數。

4. 藍光(400–500 nm)

藍光透過葉片中的兩種光感受器來塑造植株型態:隱花色素(cryptochrome)和向光素(phototropin)。原文列出藍光讓莖重、葉片數、莖粗、根長和葉綠素增加的百分比。但原文沒有註明出自哪項研究,這些數字也查不到已發表的論文,所以本文不採用。一般認為藍光會讓植株較矮、較茂密,冠層比較容易保持平整。

Morello等人(2022,Plants 11:2982)比較了大麻在幾種顏色的LED和高壓鈉燈下的表現。藍光LED(430 nm)的結果如下:

測量項目 藍光LED(430 nm)
THC濃度 10.17%(各處理中最高)
每株THC總量 1.44 g(最低,因為植株長得較小)
沉香醇(linalool,一種萜烯) 0.847 mg/g
α-蒎烯(alpha-pinene,一種萜烯) 5.73 mg/g

也就是說,藍光提高了THC百分比,卻降低了每株的THC總量。

由Westmoreland帶領的猶他州立大學團隊(2021,PLOS ONE)在開花期測試了4–20%的藍光比例。藍光比例是指燈具發出的光子中,落在400–500 nm範圍的百分比。藍光比例越高,產量呈直線下降:藍光每增加1%,花的產量約減少0.77%,整個範圍下來約減少12%。藍光比例對THC或CBD濃度沒有影響。藍光比例最低的燈具,從4%(鈉燈)到約10%(LED)。

怎麼做: 在燈具規格表上找出藍光百分比。開花期選用藍光比例4–10%的燈具或設定,避免因為光譜中藍光偏多而損失收成重量。

5. 紅光與植物的夜長感測器

紅光(600–700 nm)驅動光合作用的效率最高,每個光子比藍光多約25%。

瓦赫寧根大學(Wageningen University)2024年的一項研究(Holweg等人,Frontiers in Plant Science 15:1393803),比較了「白光加640 nm和660 nm兩個紅光峰值」與「白光只加660 nm」。雙峰值的光帶來較高的花重,主要是因為總乾物質較多、株型較開闊。大麻素濃度沒有隨光譜改變;這項研究只用了一個栽培品種(cultivar)。

光敏素:夜長感測器

光敏素(phytochrome)是一種植物色素,作用就像在紅光與遠紅光之間切換的開關。它有兩種形式:

  • Pr(關閉狀態): 吸收紅光(660 nm)後變成Pfr。
  • Pfr(開啟狀態): 吸收遠紅光(730 nm)後變回Pr。
  • 在黑暗中: Pfr會自行慢慢變回Pr(暗逆轉,dark reversion)。

在連續不中斷9–10小時以上的黑暗期中,當Pfr佔光敏素總量的比例(Pfr:Ptotal)降到臨界值以下,大麻就會開始開花。

怎麼做: 檢查規格表上是否有接近640 nm和660 nm的峰值。把開花期的計時器設定成至少9–10小時不中斷的黑暗:採用12/12時,就是12小時完全黑暗。

6. 遠紅光(約700–780 nm)

原文以700–780 nm泛指遠紅光;第1節的ePAR研究只涵蓋701–750 nm。

紅光與遠紅光同時照射(愛默生增益效應)

葉片中有兩個串聯運作的光捕獲單元:光系統I利用遠紅光,光系統II利用紅光。兩種顏色同時照到時,兩個單元都會運作,光合作用會比兩種光分別照射時更快。這就是愛默生增益效應(Emerson enhancement effect)。

2025年的試驗:熄燈時照兩小時遠紅光

Peterswald等人(2025,Scientific Reports 15:17435)在三個栽培品種上測試遠紅光的照射時機:Cannatonic、Hindu Kush和Northern Lights。下表是Northern Lights的結果;另外兩個品種的大麻素總產量沒有顯著變化。

處理代號 植株接受的光照 結果
12L(對照組) 12小時一般光照 大麻素:每株0.25 g
10L_2D 10小時一般光照,接著在黑暗期開始時照2小時遠紅光 大麻素:每株0.43 g(約+70%)
10L_2 10小時一般光照,在最後2小時加入遠紅光 小幅增加
12L_2_2D 12小時一般光照,最後2小時加遠紅光,熄燈後再照2小時(共4小時) 開花延遲,花重減少

10L_2D讓大麻素產量提高約70%、THCA提高25%,用電還比12小時的對照組少5.5%。THCA是生鮮植株中THC的酸性形式,加熱後會轉變成THC。遠紅光過多(12L_2_2D)會延遲開花,並讓花的產量大幅下降。

原文摘要把這種做法稱為「日末(end-of-day)」處理;本文改用該研究的確切時間(黑暗期的頭2小時)。

遠紅光會讓莖伸長(避蔭反應)

遠紅光會讓植物以為旁邊有其他植株在遮蔭,於是調動生長素(一種生長激素),讓莖長得更長。不加控制的話,植株會又高又弱。謹慎使用,則可以拉開節間的距離(節是莖上長出枝條和葉片的位置)。

譯者註:可能的好處是每株大麻素增加約70%,用電還略少;但這只來自一項試驗,而且三個受測品種中只有一個有效果。在泰國,你需要遠紅光LED燈條,並配上獨立的計時器(取得管道見第1節)。每次停電後都要檢查這個計時器:遠紅光如果一直亮到夜裡,結果會往12L_2_2D靠近,也就是開花延遲。

怎麼做: 先從單一栽培品種的一個帳篷或一個栽培床開始。一半植株用12小時光照當對照組,另一半採用10L_2D,遠紅光一開始先調低。分別秤量兩組乾燥後的花,各取樣本送實驗室檢驗,再比較兩組的檢測報告(COA)。這樣在全場添購設備之前,就能先知道你的品種有沒有反應。

7. 紫外線:研究實際顯示了什麼

紫外線對大麻的效果常被誇大。UV-A是波長較長、較溫和的紫外線;UV-B是波長較短、較強烈的紫外線。

UV-B

  • Lydon(1987): THC從2.5%升到3.1%,相對增幅約24%。這其實是小幅變化,卻常被引用成效果驚人。
  • Rodriguez-Morrison、Llewellyn與Zheng(2021,Frontiers in Plant Science 12:725078): 這是和第3節光強度研究不同的另一篇論文。在兩個栽培品種中的一個,THC和CBD濃度隨UV-B照射量增加而下降。兩個品種的THC或CBD總量都沒有提高。兩者的萜烯總含量都下降,UV-B也傷害了葉片。這和一般流行的說法相反。

UV-A

  • Zheng等人(2025,Scientific Reports 15:44735): 在一個高CBD的工業大麻品系中,開花期照UV-A讓CBG(大麻萜酚)含量提高52.7%,CBD含量提高12.1%。營養生長期照紅光、開花期照UV-A的組合效果最好:每株CBD產量增加44.1%,CBG產量增加91.8%。不過,這個組合的CBD產量和單獨照紅光或單獨照UV-A相比,沒有顯著差異。

原文建議的紫外線照射方案

設定 建議值
UV-A與UV-B比例 99:1
強度 約1.8 W/m²
時間 每天3–4小時
階段 開花期第4–8週
宣稱目的 提高萜烯

原文沒有說明這個方案的出處,所以請把它當作試驗的起點,而不是經過驗證的設定。上述研究並沒有顯示紫外線能提高萜烯;在UV-B研究中,萜烯反而下降。

整體來看,UV-A對大麻似乎比較有用;UV-B會對植株造成逆境,結果也不一致。

譯者註:紫外線會傷害眼睛和皮膚。進栽培室工作前先關掉UV燈,或戴上能阻隔紫外線的眼鏡。可能的好處是提高CBD或CBG;請把它當作試驗,不要當成標準設定。

怎麼做: 在開花期第4–8週,用一個小批次測試UV-A,旁邊放一個不照UV的對照批次,再比較兩者的實驗室檢驗結果。這能看出在你的品種上,UV-A的效益值不值得多花的電費。

8. 綠光並沒有浪費

很多人以為植物看起來是綠色,是因為它把綠光全部反射掉,所以綠光LED是在浪費電。研究顯示並非如此:

  • 完整的葉片會吸收超過70%的綠光光子(McCree 1972)。
  • 常被引用的5–10%吸收率,來自萃取到溶液中的葉綠素,而不是完整的葉片。
  • 在高PPFD下,額外增加的綠光光子比額外的紅光或藍光光子更有效(Terashima等人,2009)。
  • 綠光能穿透到冠層更深處,讓紅光和藍光照不到的下層與內側葉片也能進行光合作用。

含綠光的全光譜燈(看起來是白光),比只有紅藍光的窄光譜燈(看起來是紫光)更能培養出健康、高產的冠層。

怎麼做: 比較燈具時,不要因為含有綠光就扣分;要比較光譜和光效(見第10節)。這樣可以避免買到窄光譜燈,讓下層冠層光照不足。

9. 夜間黑暗與光照排程

大麻是兼性短日照植物:長夜會誘導開花並維持開花。它需要9–10小時不中斷的黑暗,才能開始開花並持續開花,這就是它的光週期反應。

漏光多少算太多

光源 PAR強度 是否安全
月光 約0.002 µmol/m²/s 安全
嚴格上限 低於0.01 µmol/m²/s 安全
已知會延遲開花 0.1 µmol/m²/s(約5–7 lux) 有害
敏感的栽培品種 高於0.01 µmol/m²/s(約0.5 lux) 有害

夜間漏光可能造成:

  • 開花延遲: 延後1–3週。
  • 雌雄同體植株: 逆境讓雌株長出雄花。
  • 產量下降: 花無法完全發育。

譯者註:在泰國,溫室和網室常常鄰近路燈、保全照明或鄰居的窗戶。只要5–7 lux就足以延遲開花。遮光處理用的遮光布可以解決這個問題(溫室遮光處理)。

停電會帶來第二個問題。機械式計時器在停電時會停止,之後時間就會落後;數位計時器則可能重設,在夜間把燈打開。每次停電後都要檢查計時器的時間,並確認黑暗期間栽培室內沒有任何備用照明亮起。

怎麼做: 每週一次,熄燈後在栽培室裡站10–15分鐘。檢查門、通風口和遮蓋物周圍有沒有透光,設備的指示燈有沒有發光。把每個光源都用膠帶貼住或遮擋起來。這能避免開花延遲1–3週,以及出現雌雄同體植株。

營養生長期的Gas Lantern Routine

Gas Lantern Routine(煤氣燈照明法)是用於營養生長期的光照排程:

光照12 h/黑暗5.5 h/光照1 h/黑暗5.5 h
  • 1小時的光照把夜晚切成兩段短夜,所以植株不會開花。
  • 光照13小時而不是18小時,比18/6少用約28%的電。
  • 並不是每個栽培品種都能穩定適用。

例如一盞600 W的燈,採用18/6每天用電10.8 kWh,採用這個排程則是7.8 kWh。把相差的3 kWh乘以你的電價,就能算出省下多少錢。

怎麼做: 每個栽培品種先挑幾株試行這個排程2–3週,並檢查有沒有開花跡象,再把整間營養生長室改過來。這能看出哪些品種在這個排程下能維持營養生長。

10. 燈具光效:如何評估LED

光效的單位是µmol/J,也就是燈具每消耗一焦耳電能所產生的光子數。數值越高,同樣的電費就能得到越多的光。PPF是燈具的總光輸出,單位是µmol/s。

原文列出一款燈具,作為目前頂尖光效的例子。這裡只把它當作參考基準,不是推薦:

燈具 光效(µmol/J) PPF(µmol/s) 功率 備註
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · 透明玻璃 3.3 2,730 約834 W 2025年4月版規格表
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · 廣角光束 3.2 2,660 約834 W 2025年4月版規格表

2026年的光效等級

等級 光效(µmol/J)
最低可接受 2.5
良好商用等級 2.8
高階 3.0+
目前市面最佳 3.3–3.6

光效低於2.5 µmol/J的燈具,換新後光靠省下的電費,大概12–18個月內就能回本。

譯者註:回本時間取決於你的電價和光照時數。每產生1,000 µmol/s的光,2.5 µmol/J的燈耗電400 W,3.0 µmol/J的燈約333 W。以每天12小時計算,這67 W的差距一年累積約290 kWh;再乘以你每kWh的電價。

怎麼做: 向泰國的正式代理商索取標示PPF和瓦數的規格表,再用PPF除以瓦數,算出實際的µmol/J。這樣就能用同一個標準比較燈具,並算出回本時間。

11. 設定總整理

設定項目 建議
燈具 全光譜LED,至少2.8 µmol/J
營養生長期PPFD 400–600 µmol/m²/s(18 h)
開花期PPFD 800–1,000 µmol/m²/s(12 h);增施CO₂時1,000–1,500
開花期DLI 38–43 mol/m²/day
藍光比例 4–10%
遠紅光 測試在黑暗期開始時照2小時(10L_2D),先從低劑量開始
UV-A 1.8 W/m²,UV-A:UV-B比例99:1,開花期第4–8週每天3–4小時
黑暗 低於0.01 µmol/m²/s
CO₂ PPFD高於800時,1,000–1,500 ppm
均勻度 均勻度比值高於0.75,至少測9個點

先從兩項最省錢的檢查做起:每盞燈測9個點,畫出PPFD分布圖;以及在夜間檢查漏光。歡迎把你的PPFD分布圖或問題貼在本主題下方,讓其他成員和自己的栽培室比較。

法規說明

本文僅供教育與研究用途,不鼓勵無照栽培或娛樂用途。

在泰國,依據泰國衛生部《管控草藥(大麻)公告》佛曆2568年,大麻花屬於管控草藥,該公告自2025年6月26日起生效。大麻花只能憑PT 33(ภ.ท.33)處方銷售,用量最多30天。禁止廣告和網路販售大麻花。

之後又公布了兩項佛曆2569年的部級條例(2026年4月有哪些改變):

  • 《大麻或工業大麻萃取物部級條例》於2026年4月26日生效。
  • 《管控草藥部級條例(第2號)》於2026年4月30日生效,收緊了大麻花的執照標準。

請取得你的業務所需的執照,並遵守現行規定(哪種執照涵蓋哪些業務)。

參考文獻

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