光谱与dli：深入了解大麻栽培的照明科学

ChillTokin · July 24, 2026, 3:25pm

系列文章第12篇 — 深入解析光合有效辐射、日光积分与光谱优化策略

1. PAR与ePAR：重新定义光合有效辐射

传统PAR定义

自McCree（1972年）的开创性研究以来，光合有效辐射（PAR） 被定义为400-700 nm波长范围内的光子通量。该定义沿用了半个世纪，成为园艺照明的标准参考。

McCree曲线呈现两个主要峰值：

~630 nm（红光区域）— 量子效率最高
~440 nm（蓝光区域）— 第二高峰

扩展PAR（ePAR）

Zhen与Bugbee（2020-2022年）的研究表明，传统PAR定义过于狭窄：

参数	传统PAR	扩展ePAR
波长范围	400-700 nm	380-760 nm
远红光	不包含	包含（700-760 nm）
UV-A	不包含	包含（380-400 nm）
提出者	McCree (1972)	Zhen & Bugbee (2020)

关键发现：远红光光子与红蓝光协同作用，可显著提升光合效率。单独的远红光效率较低，但与PAR光子结合使用时产生协同增效。

2. PPFD测量方法

精确测量光照是优化种椑的基础。以下为测量规范：

要素	规范指南
传感器位置	冠层高度，水平放置
测量网格	至少9个点：4个角、4个中点、1个中心
单位	µmol/m²/s（PPFD）— 不使用lux
传感器类型	量子传感器（Apogee、LI-COR）

均匀度计算

均匀度比 = PPFD最小值 / PPFD平均值

均匀度等级	比值范围	评价
优秀	0.85-0.90	理想状态
良好	0.75-0.85	可接受
需改善	< 0.75	应调整灯具高度或布局

目标范围：0.75-0.90

测量时应关闭其他光源，传感器表面保持清洁，并在灯典预热稳定后（至少15分钟）再进行测量。

3. 各生长阶段DLI需求

DLI计算公式

DLI (mol/m²/day) = PPFD (µmol/m²/s) × 光照时长 (h) × 3600 / 1,000,000

各阶段详细参数

生长阶段	DLI (mol/m²/day)	PPFD (µmol/m²/s)	光周期
幼苗/克隆	12-20	100-300	18h
早期营养生长	18-25	200-400	18h
后期营养生长	25-35	400-600	18h
早期开花	25-35	600-800	12h
盛花期	35-50	800-1,000	12h
开花期 + CO2	45-65	1,000-1,500	12h

计算示例

盛花期：PPFD 900 µmol/m²/s，12小时光照

DLI = 900 × 12 × 3600 / 1,000,000 = 38.88 mol/m²/day

4. 蓝光（400-500 nm）

形态学效应

蓝光对植物形态有显著影响：

指标	蓝光效应
茎部生物量	+15.1%
叶片数量	+13.7%
茎直径	+10.2%
株型	矮壮紧凑

次生代谢物

THC浓度在蓝光下最高，但由于植株较小，单株总产量最低
萜烯含量增加：芳樟醇（Linalool） 和 α-蒎烯（Alpha-pinene） 在蓝光下含量最高

开花期蓝光推荐比例

蓝光比例	效果
< 4%	节间伸长过度
4-10%	最佳范围
> 15%	产量可能下降

建议：开花期蓝光占比4-10%

5. 红光（600-700 nm）

量子效率优势

红光的量子效率比蓝光高约25%。这意味着每单位能量消耗，红光可驱动更多光合作用。

双峰组合

光谱配置	效果
单峰660 nm	基础红光效果
双峰640+660 nm	优于单峰，更全面的光合驱动

光敏色素系统

光敏色素（Phytochrome）是调控开花的关键受体：

转换方向	触发光	功能
Pr → Pfr	红光（660 nm）	活性态转换
Pfr → Pr	远红光（730 nm）	非活性态转换
Pfr自然衰减	黑暗期	触发开花信号

黑暗期中Pfr逐渐转化为Pr，当Pfr/Pr比值降至临界值以下时，开花基因被激活。

6. 远红光（700-780 nm）

爱默生效应（Emerson Effect）

红光与远红光同时照射的光合速率大于两者单独效果之和，这就是经典的爱默生效应。

实验结果

处理组	描述	大麻素产量
12L（对照）	12小时标准光照	0.25 g/株
10L_2D	10小时光照 + 2小时远红光暗期起始	0.43 g/株（+70%）
12L_2_2D	12小时光照 + 4小时远红光	延迟开花，产量降低

关键要点

日终（EOD）2小时远红光可提高大麻素产量达70%
警告：过量远红光会破坏花朵产量
远红光应作为补充手段，而非主覀光源

7. UV光照

UV-B与UV-A对比

UV类型	波长	研究结果
UV-B	280-315 nm	结果不一致，风险较高
UV-A	315-400 nm	更有前景，效果更稳定

UV-A实验数据（395 nm）

大麻素	变化幅度
CBD	+44.1%
CBG	+91.8%

8. 绿光（500-600 nm）

打破传统误解

常见错误观点认为叶片反射大部分绿光，实际上：

参数	误解	事实
绿光吸收率	仅5-10%	超过70%
冠层穿透	无关紧要	穿透深层冠层，到达下部叶片

绿光的独特优势

在高PPFD条件下，增加绿光比继续增加红蓝光更高效
穿透能力强，可照射到冠层深层
减少上层叶片的光饱和浪费
提供更均匀的冠层照明

9. 光周期管理

黑暗期要汃

大麻开花需要9-10小时连续不间断黑暗。

光污染阈值

光源	强度	安全性
月光	~0.002 µmol/m²/s	安全
安全阈值	< 0.05 µmol/m²/s	安全
延迟风险	0.1 µmol/m²/s	危险

气灯技术（Gas Lantern Routine）

替代传统18.6光周期的节能方案：

时段	时长	状态
光照	12小时	开
黑暗	5.5小时	关
光照	1小时	开
黑暗	5.5小时	关

节能效果：相比18/6周期节省约**28%**电力

10. 2025-2026年LED灯具对比

顶级灯具性能

灯具型号	光效 (µmol/J)	PPF (µmol/s)	功率
Fluence VYPR 4 R8 @400V	3.6	2,660	800W
HLG Scorpion Diablo	3.2	2,130	~665W
Gavita Pro RS 2400e	3.2	~2,400	~750W
IONFrame EVO4	3.14	~940	300W

光效等级标准

等级	光效 (µmol/J)
最低标准	2.5
良好	2.8
优秀	3.0+
顶级	3.3-3.6

选择灯具时，除光效外还需考虑光谱分布、散热性能、防水等级和保修期限。

11. 综合建议

因素	推荐值
灯具选择	全光谱LED，光效 ≥ 2.8 µmol/J
营养期PPFD	400-600 µmol/m²/s（18h）
开花期PPFD	800-1,000 µmol/m²/s（12h）
CO2补充时PPFD	1,000-1,500 µmol/m²/s
开花期DLI	40-50 mol/m²/day
蓝光比例	4-10%
远红光	日终2小时测试
UV-A补充	1.8 W/m²，UVA:UVB 99:1，开花后期3-4h/天
黑暗期光污染	< 0.05 µmol/m²/s
CO2浓度	PPFD > 800时补充至1,000-1,500 ppm

免责声明

本文仅供教育和研究目的。在泰国，大麻种植受《2025年受控草药法》及《B.E. 2569部长级法规》（2026年4月生效）监管。种植者必须持有有效许可证并遵守所有适用法规。

参考文献

Zhen S, Bugbee B (2020). Substituting Far-Red for Traditionally Defined Photosynthetic Photons Results in Equal Canopy Quantum Yield for CO2 Fixation and Increased Photon Capture During Long-Term Studies. Frontiers in Plant Science.
Rodriguez-Morrison V et al. (2025). Light spectrum and intensity effects on cannabinoid and terpene profiles. Scientific Reports.
Westmoreland FM et al. (2021). Cannabis lighting demands: monitoring and managing light distribution. PLOS ONE.
Danziger N, Bernstein N (2022). Light spectrum effects on growth, morphology and cannabinoid content. Plants 11(21):2982.
Peterswald TJ et al. (2025). End-of-day far-red light enhances cannabinoid production. Scientific Reports 15:17435.
Chandra S et al. (2008). Photosynthetic response of Cannabis sativa L. to variations in photosynthetic photon flux densities, temperature and CO2 conditions. Physiology and Molecular Biology of Plants.
Zheng Y et al. (2025). UV radiation effects on cannabis secondary metabolites. Scientific Reports 15:44735.
McCree KJ (1972). The action spectrum, absorptance and quantum yield of photosynthesis in crop plants. Agricultural Meteorology.
Terashima I et al. (2009). Green light drives leaf photosynthesis more efficiently than red light in strong white light. Plant and Cell Physiology.
Viet Growers Community (2015). Viet Grower Handbook.

参数	推荐值
UVA:UVB比例	99:1
辐照度	1.8 W/m²
日照时长	3-4小时/天
应用阶段	开花后期