种植间气候控制:蒸汽压差 (VPD)、温度与夜间湿度(上篇)

大多数种植者把温度和相对湿度 (RH) 当作两个独立的数字来记录。单看其中任何一个,都看不出植物通过叶片失水有多快。这种失水叫做蒸腾作用。蒸汽压差 (VPD) 把温度和湿度合成一个数字,用来表示空气让冠层变干的力度有多大。本指南介绍如何计算 VPD,以及各生长阶段适合的目标值。本指南还会说明白天和夜间温度对作物的影响,以及如何防止夜间花苞上结水。

举个例子。一个房间是 25 °C、60% RH,另一个是 30 °C、60% RH。两个房间 RH 相同,但暖空气能容纳更多水分。所以 30 °C 房间里的植物失水快得多。VPD 能反映这种差别,单看 RH 则看不出来。

上篇讲解 VPD 的原理、各阶段目标值、白天与夜间温度,以及夜间结露。下篇讲解除湿机、空调、气流与活性炭过滤器、花腐病与白粉病的预防、气候控制器,以及每日检查清单。

蒸汽压差的原理

相对湿度不能告诉你的信息

RH 表示空气当前的含水量,占它在该温度下最多能容纳水量的比例。这个最大值会随温度变化。所以同样的 RH,在凉爽的房间和炎热的房间里意义不同。VPD 测量的是实际差距:空气饱和时能容纳的水量,减去它现在含有的水量。VPD 的单位是千帕 (kPa),这是一种压力单位。

VPD 越高,说明对植物来说空气越干,植物蒸腾就越快。VPD 越低,说明空气越接近饱和。这时蒸腾会变慢,病害风险随之上升。

第1步:空气最多能容纳多少水

饱和蒸汽压 (SVP) 是空气在某一温度下最多能容纳的水汽量。SVP 用 Magnus-Tetens 公式计算:

SVP = 0.6108 × exp[(17.27 × T) / (T + 237.3)]

T 是温度,单位为 °C;计算出的 SVP 单位为 kPa。“exp” 是科学计算器上的指数键,在电子表格里对应 EXP 函数。

常见室内温度下,用公式算出的数值如下:

温度 (°C) SVP (kPa)
18 2.06
20 2.34
22 2.64
24 2.98
26 3.36
28 3.78
30 4.24
32 4.75

空气变暖时,SVP 上升得很快。从 20 °C 到 30 °C,SVP 从 2.34 升到 4.24 kPa,增加了约 80%。所以两个 RH 相同的房间,VPD 可能相差很大。

第2步:空气现在含有多少水,以及两者的差值

实际蒸汽压 (AVP) 是空气中此刻的水汽量。VPD 就是 SVP 与 AVP 之差:

AVP = SVP × (RH / 100)
VPD = SVP − AVP = SVP × [1 − (RH / 100)]

叶片 VPD 与空气 VPD

叶片上的水分蒸发会给叶片降温。所以叶面温度通常比空气低 1–3 °C。叶片 VPD 用叶片温度计算 SVP,用空气温度和 RH 计算 AVP。对植物真正起作用的是叶片 VPD。它决定叶面小孔(气孔)的实际开合情况。条件允许的话,用红外测温枪测量冠层温度,直接计算叶片 VPD。

Leaf VPD = SVP(T_leaf) − SVP(T_air) × (RH / 100)

这个公式假设叶片内部在叶片温度下处于饱和状态。叶片周围空气的含水量则由空气温度和 RH 决定。

计算示例:空气 26 °C、55% RH,叶片实测 24 °C。

  • 叶片温度下的 SVP:SVP(24 °C) = 2.98 kPa
  • 空气的 AVP:SVP(26 °C) × 0.55 = 3.36 × 0.55 = 1.85 kPa
  • 叶片 VPD = 2.98 − 1.85 = 1.13 kPa
  • 同一房间的空气 VPD = 3.36 × 0.45 = 1.51 kPa

在 24–28 °C 之间,叶片温度每比空气低 1 °C,叶片 VPD 大约降低 0.2 kPa。这个温差不是固定的。它取决于灯具、光照强度、气流以及植物蒸腾的快慢。有些灯具散发的辐射热更多,在这些灯下,冠层温度可能与空气持平,甚至更高。各类灯具的对比见室内植物生长灯:LED vs HPS vs CMH。请用红外测温枪实测这个温差,不要凭经验假设一个数。

下一节速查表里的数值是空气 VPD。如果你的控制器显示的是叶片 VPD,在相同房间条件下,读数会比该表低。

译者注: VPD 落在目标范围内,并不能证明房间条件合适。按 SVP 表计算,32 °C、70% RH 的房间,空气 VPD 为 4.75 × 0.30 = 1.43 kPa。这个数值在营养生长期的范围内。但 32 °C 高于本指南给出的所有白天温度目标。泰国没装空调的种植间,温度常在 30–35 °C。所以要先看温度,再看 VPD。

现在就做: 连续一周,每天两次在冠层高度记录空气温度、RH 和叶片温度。一次在光照期中段,一次在关灯后 30 分钟。空气 VPD 和叶片 VPD 都要算。这样你就知道叶片比空气低多少度,从而判断哪些表格数值适合你的房间。

各生长阶段的目标值

各阶段的蒸汽压差、温度与湿度

阶段 VPD (kPa) 白天温度 (°C) 夜间温度 (°C) RH (%)
克隆苗 / 繁殖 0.6–1.0 24–26 22–24 70–80
幼苗 0.8–1.1 23–26 21–24 65–75
营养生长期 1.0–1.6 25–28 20–24 55–70
伸长期(开花第1–2周) 1.2–1.7 25–28 21–24 50–65
开花前期(第3–5周) 1.3–1.6 24–27 20–23 50–60
开花后期(第6–7周) 1.3–1.8 22–26 18–22 40–55
成熟 / 冲洗(第8周起) 1.5–1.7 20–24 16–20 35–45

克隆苗是从母株上剪下并生根的插条(母株与克隆)。伸长期是指转入开花后最初几周,植株快速长高的阶段(伸长期:开花过渡期间的高度控制)。冲洗 (flushing) 是指收获前只浇清水或低浓度的溶液。冲洗是否有用,见收获前冲洗 (flushing):科学还是神话?。

本指南各阶段表格中的 VPD 数值全部是空气 VPD。这包括上表,以及下篇中的开花周数表和汇总表。每个数值都用 Magnus 公式计算,取白天温度范围的中间值,并覆盖表中所列的 RH 范围。叶片 VPD 通常更低,因为叶片通常比空气凉。

速查表:不同温度和 RH 下的空气 VPD (kPa)

温度 (°C) 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80%
18 1.24 1.13 1.03 0.93 0.82 0.72 0.62 0.52 0.41
20 1.40 1.29 1.17 1.05 0.94 0.82 0.70 0.58 0.47
22 1.59 1.45 1.32 1.19 1.06 0.93 0.79 0.66 0.53
24 1.79 1.64 1.49 1.34 1.19 1.04 0.89 0.75 0.60
26 2.02 1.85 1.68 1.51 1.35 1.18 1.01 0.84 0.67
28 2.27 2.08 1.89 1.70 1.51 1.32 1.13 0.95 0.76
30 2.55 2.33 2.12 1.91 1.70 1.48 1.27 1.06 0.85

为什么空气太潮湿会让新叶缺钙

钙主要随蒸腾作用拉上来的水流,从根部运到新叶。植物几乎不会把老叶里的钙转移给新生部位。VPD 长期很低时,植物蒸腾缓慢。流经植株的水变少,送到最嫩叶片的钙也随之减少。即使营养液里的钙充足,也可能出现这种情况。于是,尽管施肥正确,新叶仍可能出现缺钙症状。加钙之前,先把 VPD 调回该阶段的范围,并检查冠层处的气流。各种叶片症状的对比见营养缺乏与毒性:解读叶片。

译者注: 在泰国,难点通常是把 RH 降到范围的下限。在潮湿气候下,克隆苗和幼苗需要的 65–80% RH 很容易维持。开花期要做到 40–60% RH 却很难,雨季尤其如此。这时从室外引入的空气都非常潮湿。选除湿机时,要按开花后期的目标计算容量,而不是按营养生长期。

现在就做: 在表中找到你当前的阶段,与你记录的读数对比。如果开花期 VPD 低于范围,先解决湿度问题,再考虑调整施肥。除湿机容量的选择见下篇。这样你就能判断问题出在气候还是营养。

VPD 在 24 小时内如何变化

VPD 在白天和夜间会不断变化。波动最大的时刻是开灯和关灯的时候。数据记录仪是一种每 1–5 分钟保存一次读数的传感器。看它的记录,就知道你的设备能否跟上这些波动。

开灯时

开灯后,冠层和房间迅速升温,第一个小时内往往会升高好几度。除湿机或空调的反应可能比较慢。于是 RH 下降缓慢,VPD 却在上升。

示例:关灯时房间 22 °C、60% RH,叶片 20 °C,叶片 VPD 约为 0.75 kPa。开灯 30 分钟后,空气升到 27 °C,RH 仍有 58%,叶片升到 25 °C。叶片 VPD = SVP(25 °C) − SVP(27 °C) × 0.58 = 3.17 − 2.07 = 1.10 kPa。也就是半小时内上升了约 0.35 kPa。

关灯时

关灯后房间开始降温。起初,空气中的含水量基本不变。空气变凉时 SVP 下降,所以 RH 上升,VPD 下降。一个 26 °C、45% RH 的房间降到 22 °C 时,水分一点没增加,RH 也会升到约 57%。如果降到 20 °C,RH 会达到约 65%。

在开花后期,这段时间是灰霉病 (Botrytis)的高风险时段,这种病也叫花腐病或灰霉。在房间条件稳定下来之前,水可能凝结在紧实花苞的表面和内部。

减少波动的三个习惯

  1. 黑暗期也要让除湿机继续运行。植物夜间仍在蒸腾,只是速度较慢,所以水分会不断进入空气。
  2. 在光照期的最后一小时内逐步降温,不要一次降到位。降温越慢,除湿机就越有时间在 RH 上升时把水分除掉。
  3. 不要在快关灯时浇水。每次浇水都会增加湿气,而这时房间正开始降温。

露点:为什么关灯后花苞上会结水

露点是指空气含水量不变、降温到刚好饱和时的温度。任何低于露点的表面都会凝结出液态水。大热天里,装冰水的杯子外壁会结水珠,就是同样的道理。叶片通常比空气凉,紧实的花苞内部又容易存水。叶片或花苞表面一旦低于露点,就会形成一层水膜。灰霉病正需要这种游离水才能开始发病。

空气温度 (°C) 40% RH 时的露点 (°C) 50% RH 时 60% RH 时 70% RH 时
20 6.0 9.3 12.0 14.4
22 7.8 11.1 13.9 16.3
24 9.7 13.0 15.7 18.2
26 11.5 14.8 17.6 20.1
28 13.4 16.7 19.4 22.0

叶片温度一旦降到露点以下,水就会凝结,病害风险会变得极高。任何时候都要让叶片温度比露点高至少 2 °C。 例如,24 °C、60% RH 的房间,露点为 15.7 °C。这个房间里的叶片应保持在 17.7 °C 或以上。

译者注:泰国条件下的夜间湿度

  • 雨季。 夜间用风扇从室外抽风,会把非常潮湿的空气带进来。除湿机还得把这部分水分也除掉。
  • 只靠空调。 空调只有在制冷时才会除湿。黑暗中的房间一旦降到设定温度,空调就会减少制冷或停机。这时房间虽然感觉凉爽,RH 却会继续上升。另配一台除湿机,夜间才能把 RH 压住。
  • 冷风直吹冠层。 不要让空调出风口直接对着植物吹。冷风会把叶片温度拉低到接近露点。
  • 停电。 如果开花后期在黑暗期停电,除湿机和风扇都会停转,RH 随之上升。有些设备来电后不会自动重启。小型 UPS(不间断电源,一种在短时停电时让设备继续运行的电池装置)可以给控制器和数据记录仪供电。这样记录仪就能记下房间失去保护的时间有多长。

现在就做: 查出你平时夜间温度和 RH 对应的露点。在关灯后 30 分钟测量叶片温度。如果叶片温度比露点高不到 2 °C,就让除湿机整夜运行,并放慢房间降温的速度。然后,趁房间空着或处于营养生长期时,在配电箱上拉闸断电再合闸一次。记下哪些设备能自动重启并保留原有设置。这样真正停电后,你就知道哪些设备需要手动重启。

各阶段温度

阶段 白天 (°C) 夜间 (°C) DIF (°C) 原因
克隆苗 24–26 22–24 +2 至 +4 胁迫低,湿度高
营养生长期 25–28 20–24 +4 至 +6 促进茎的生长和长势
开花前期 24–27 20–23 +4 至 +6 支持伸长和开花启动
开花后期 22–26 18–22 +4 至 +6 代谢变慢,有利于树脂生成
成熟 / 收尾 20–24 16–20 +4 至 +8 凉爽的夜晚有助于保留萜烯

昼夜温差 (DIF)

DIF 是白天温度减去夜间温度。DIF 为正(白天比夜间暖)时,叶对之间的茎段(节间)会变长,植株长得更高。DIF 为零时,植株比较紧凑。DIF 为负(夜间比白天暖)时,植株非常紧凑。开花末期的凉爽夜晚会形成较大的正 DIF。对于带有相关基因的栽培品种 (cultivar),这样能带出更浓的香气和更多紫色(花青素)。

DIF 策略 范围 效果
正 DIF +4 至 +8 °C 节间更长,植株更高
零 DIF 0 °C 株型紧凑,节间中等
负 DIF −2 至 −4 °C 株型非常紧凑,节间更短
凉夜收尾 +6 至 +10 °C 萜烯和花青素表达最强

大麻素与温度

开花期的白天温度通常以 25 °C 左右为目标。冠层长时间处于高温,会加重植物的胁迫,也会增加需水量。本指南不给出大麻素开始流失的单一温度值。已发表的研究在栽培品种、光照水平和高温持续时间上各不相同。把冠层温度保持在上面各阶段的范围内,避免长时间的高温峰值。

萜烯

许多萜烯(香气化合物)很容易挥发。myrcene、limonene 和 linalool 等单萜尤其如此。所以开花后期和干燥期间的高温,会让萜烯损失更多。种植者常在保持高光照强度的同时,把冠层温度控制在开花后期的范围内。这是保护香气的常见做法。效果有多大,取决于栽培品种和环境。

译者注: 在泰国,室外 30–35 °C 时,要把房间维持在 20–26 °C 非常耗电。灯具通常是房间里最大的热源。所以许多种植者把光照期安排在较凉的夜间。这样,空调在室外空气最凉的时候处理灯具产生的热量。按这种时间表,黑暗期就落在一天中最热的时段。要检查房间在黑暗期会不会比光照期更热。否则你会在没有计划的情况下,得到负 DIF 带来的紧凑株型。

现在就做: 把控制器上的夜间温度设为白天设定值减去你为当前阶段选定的 DIF。每周测量一次株高和节间长度。这样你就能在进入伸长期、高度变得难以纠正之前,看出当前的 DIF 能否带来想要的高度。

开花末期的凉爽夜晚:颜色、树脂与香气

紫色(花青素)

大麻的紫色和深色来自一类叫做花青素的色素。夜间温度降到 15–18 °C 时,花青素会积累。这种反应取决于遗传。没有花青素基因的栽培品种,在任何温度下都不会变色。对于带有这些基因的栽培品种,在开花第6–9周保持稳定的凉爽夜晚,显色最明显。

凉夜收尾时间表

时段 夜间 (°C) 白天 (°C) 目的
开花第7–8周 16–18 22–25 保留萜烯,开始显色
开花第8–9周 14–16 20–24 颜色最深,树脂成熟
最后 48–72 小时 14–16 18–22 消耗淀粉,最终成熟

注意:夜间低于 14 °C 可能让植物代谢减慢过度。毛状体的成熟可能因此停滞。在决定把夜温降到 15 °C 以下之前,先用放大镜(loupe,一种小型手持放大镜)检查毛状体。如何观察毛状体,见收获时机:毛状体成熟度。

这个时间表是一种可选的收尾方式。各阶段表格中,成熟期的标准夜温是 16–20 °C。只有在你决定采用凉夜收尾时,才用 14–16 °C。

译者注: 在泰国这样的热带气候下,要让夜温低于 18 °C,就需要专门的制冷设备,运行成本也会上升。颜色由遗传决定。没有相关基因的栽培品种,多花的电费换不来任何回报。在大多数泰国种植间,夜间让叶片温度保持在露点以上,比追求凉爽夜晚更重要。

现在就做: 只在已知会变紫的栽培品种上尝试凉夜收尾,而且先用一个小批次试。同一栽培品种再留一个批次,按正常成熟温度收尾。比较两个批次的颜色、香气和多用的电量。这样你就知道在你的房间里,凉爽夜晚值不值这笔电费。

参考文献

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  9. ASHRAE (2023). ASHRAE Handbook — HVAC Applications,其中关于动植物环境控制的章节。

法律说明

本文仅供教育用途,不构成法律意见。在泰国,大麻花(ช่อดอกกัญชา)属于管控草药,依据是泰国公共卫生部《管控草药(大麻)公告》佛历2568年。该公告依据《泰国传统医药保护法》佛历2542年发布,自2025年6月26日起生效(详见此处)。大麻花只能凭 PT 33(ภ.ท.33)处方出售,每次最多 30 天的用量。禁止为大麻花做广告,也禁止在网上销售。《管控草药部级条例(第2号)》佛历2569年于2026年4月30日生效,收紧了大麻花许可证的审批标准(参见2026年条例)。开始种植前,请向泰国主管部门逐项核实许可证要求。《大麻管制法》草案目前尚未成为法律。本论坛不协助任何人买卖受管制物质。

如果你的读数与这些目标对不上,请在本帖下方贴出你的记录。请写明所处阶段,以及开灯时和关灯后 30 分钟的空气温度、RH 和叶片温度。其他种植者就能拿你的数据和自己的房间对比。

下篇:种植间气候控制:除湿机、空调、气流、防霉与控制器(下篇)

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