光谱与 DLI：大麻光照的科学

ChillTokin · 2026 年7 月 24 日 15:05

第12篇 —— 了解光质、光量和光照时间如何驱动大麻生长、大麻素产出和产量。

1. PAR 与 ePAR —— 重新定义有效光照

几十年来，**PAR（光合有效辐射 (PAR)）**被定义为 400–700 nm（McCree，1972年）。该范围捕获了叶绿素a和b吸收最强的波长。但最近的研究扩展了我们的认知。

ePAR（扩展 PAR）覆盖 380–760 nm，由犹他州立大学的 Zhen 和 Bugbee（2020–2022）提出。他们的关键发现是：远红外光子（701–750 nm）不仅并非无活性，当与 400–700 nm 光照同时提供时，它们还会协同促进光合作用。

McCree 曲线

McCree 作用光谱描述了每个波长下光合作用的相对量子产率：

峰值 1: ~630 nm（红光）—— 最高量子效率
峰值 2: ~440 nm（蓝光）—— 第二峰值
绿光 (500–600 nm): 比红光低约 20%，但仍具有光合活性
UV 和远红外尾部: 传统上被排除，现在在 ePAR 标准下被重新评估

为什么 ePAR 对种植者很重要： 如果您的灯具发出显著的远红光，传统的 PAR 测量仪会低估实际的光合作用贡献。根据 ePAR (380–760 nm) 校准的传感器能更准确地反映植物可利用的光照。

2. 正确测量 PPFD

测量不当是室内种植中最大的光照错误来源。请遵循以下指南：

因素	指南
传感器位置	冠层高度，保持水平
网格	每盏灯至少 9 个测量点：4个角，4个中点，1个中心
单位	umol/m2/s (PPFD) —— 不要用 lux
传感器	量子传感器 (Apogee, LI-COR)

均匀度比率

均匀度比率 = PPFD_min / PPFD_avg

评级	比率
极佳	0.85–0.90
良好	0.75–0.85
可接受	0.65–0.75
较差	< 0.65

目标：商业种植应达到 0.75–0.90。

常见测量错误

仅测量中心 —— 中心总是最亮的；这会使平均 PPFD 被高估 15–30%
高度错误 —— 应在冠层高度测量，而不是灯具高度
使用 lux 照度计 —— lux 是基于人类视觉（偏向绿光）的加权，而不是植物光合作用
忽略反射 —— 白墙和聚酯薄膜 (mylar) 会显著增加边缘的 PPFD
忽略 LED 光衰 —— LED 在运行 25,000–30,000 小时后会损失 5–15% 的输出；每年应重新测量

3. 各生长阶段的 DLI

日光积分 (DLI) 是指每天光合光子传递的总量，单位为 mol/m2/day。

计算公式

DLI (mol/m2/day) = PPFD (umol/m2/s) x Hours x 3600 / 1,000,000

示例: 800 umol/m2/s x 12h x 3600 / 1,000,000 = 34.56 mol/m2/day

各阶段的 DLI 目标值

阶段	DLI (mol/m2/day)	PPFD (umol/m2/s)	光照周期
幼苗 / 克隆苗	6–19	100–300	18h
营养生长期早期	13–26	200–400	18h
营养生长期晚期	26–39	400–600	18h
开花期早期 (第 1–3 周)	26–35	600–800	12h
开花期盛期 (第 4–8+ 周)	35–43	800–1,000	12h
开花期 + CO2	43–65	1,000–1,500	12h

商业种植最佳范围: 开花期 38–43 mol/m2/day。

Rodriguez-Morrison 等人（2021年，《Frontiers in Plant Science》12:646020）证明，在 12h 光周期下，随着光照强度从 120 增加到 1,800 umol/m2/s，大麻花产量从 116 g/m2 线性增加至 519 g/m2 —— 这是大麻研究中记录的最强烈的剂量反应关系之一。

4. 蓝光 (400–500 nm)

蓝光通过隐花色素和向光素光感受器在大麻形态学中发挥关键作用。

形态学影响

茎生物量: +15.1%
叶片数量: +13.7%
茎粗: +10.2%
根长: +6.8%
叶绿素含量: +7.4%

蓝光能培育出更矮、更浓密的植株 —— 这正是冠层管理所期望的。

对大麻素和萜烯的影响

参数	高蓝光环境下
THC 浓度	10.17% (最高)
每株 THC 总量	1.44 g (最低 —— 由于生物量减少)
芳樟醇	0.847 mg/g
α-蒎烯	5.73 mg/g

蓝光的权衡

Westmoreland (2021) 发现，蓝光比例每增加 1%，产量就会线性下降 0.6%。更高的蓝光 = 植株更紧凑、大麻素浓度更高，但总收获重量更低。

开花期的最佳蓝光比例: 4–10%。

5. 红光 (600–700 nm)

红光是光合作用的主力军，其量子效率比蓝光光子高约 25%。

双红光峰值

研究表明，结合 640 nm + 660 nm 的红光比单独使用 660 nm 的效果更好。双峰方法更好地匹配了叶绿素a和叶绿素b的吸收曲线。

光敏色素系统

光敏色素系统是植物的红光/远红光传感器：

Pr（非活性形式）: 在 660 nm 吸收红光，转化为 Pfr
Pfr（活性形式）: 在 730 nm 吸收远红光，转化回 Pr
暗逆转: 在黑暗期间，Pfr 缓慢转化回 Pr

开花触发条件: 在9–10小时以上不间断的黑暗期内，当 Pfr:Ptotal 比率降至临界阈值以下时，大麻就会开花。

6. 远红光 (700–780 nm)

爱默生增强效应

当同时提供红光和远红光光子时，光合作用速率超过单独提供这两种光子时的总和。这就是爱默生增强效应，通过光系统 I（远红光）和光系统 II（红光）的协调来运作。

Peterswald 等人 (2025) —— 突破性成果

处理	描述	结果 (Northern Lights)
12L (对照组)	12小时正常光照	大麻素: 0.25 g/株
10L_2D	10小时光照 + 进入黑暗期前2小时 FR	大麻素: 0.43 g/株 (+70%)
10L_2	10小时光照 + 光照结束时2小时 FR	略微增加
12L_2_2D	12小时光照 + 总共4小时 FR	开花延迟，花朵生物量减少

关键发现：

10L_2D 方案: 大麻素产量增加 70%，THCa 增加 25%
节能: 耗电量比标准 12L 减少 5.5%
警告: 过多的远红光 (12L + 4h FR) 会破坏花朵产量并导致开花延迟

避荫反应

远红光通过生长素的重新分布触发避荫综合征，导致茎伸长。如果不加以控制，这是不可取的，但可以策略性地用于调节节间距。

7. UV 光照 —— 区分事实与炒作

UV 对大麻的影响经常被夸大。以下是研究实际揭示的情况：

UV-B 研究

Lydon (1987): THC 从 2.5% 增加到 3.1%（相对增加约 24%）—— 这是一个温和的结果，却常被引用为惊人的成果
Rodriguez-Morrison (2021): 随着 UV-B 暴露量的增加，THC 和 CBD 实际上下降了 —— 这与主流说辞相矛盾

UV-A 研究

Zheng (2025): 395 nm 的 UV-A 产生了引人注目的结果：
- CBD 产量: +44.1%
- CBG 产量: +91.8%

8. 绿光 (500–600 nm) —— 打破迷思

迷思

“植物是绿色的，因为它们反射所有的绿光 —— 绿色 LED 是浪费能源。”

事实

完整的叶片能吸收 >70% 的绿光光子 (McCree 1972)
5–10% 的吸收率数据来源于溶液中提取的叶绿素，而不是完整的叶片
在高 PPFD 下，添加绿光光子实际上比添加更多红光或蓝光更高效 (Terashima 2009)
绿光能深入穿透冠层，驱动红光/蓝光无法到达的下层和内部叶片的光合作用

绿光并没有被浪费。包含绿光的宽光谱灯具比单纯的红+蓝窄光谱能培育出更健康、产量更高的冠层。

9. 光照周期科学

光周期需求

大麻是一种兼性短日照植物。它需要9–10小时不间断的黑暗期来触发并维持开花。

光污染阈值

光源	PAR 强度	是否安全？
月光	~0.002 umol/m2/s	安全
严格阈值	< 0.01 umol/m2/s	安全
导致延迟	0.1 umol/m2/s (~5–7 lux)	危险
敏感的栽培品种 (cultivar)	> 0.01 umol/m2/s (~0.5 lux)	危险

漏光的后果

延迟开花: 1–3 周
雌雄同体: 压力诱导雌株上长出雄花
产量下降: 花朵发育不完全

煤气灯程序 (GLR)

一种替代的营养生长期光照计划：

12h light / 5.5h dark / 1h light / 5.5h dark

防止开花（1小时的光照中断会重置黑暗期）
与 18/6 相比，节省约 28% 的电力
并非在所有栽培品种 (cultivar) 中都普遍可靠

10. 2025–2026 年商业 LED 对比

顶级灯具

灯具	光效 (umol/J)	PPF (umol/s)	功率	备注
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · clear glass	3.3	2,730	~834W	规格表 04/2025
Fluence VYPR 4i · BROAD R8 · wide beam	3.2	2,660	~834W	规格表 04/2025
HLG Scorpion Diablo	3.2	2,130	~665W	Samsung LM301H
Gavita Pro RS 2400e	3.2	~2,400	~750W	Samsung + Osram
IONFrame EVO4	3.14	~940	300W	Samsung LM301H EVO
Gavita CT 2000e	3.0	2,000	650W	增强蓝光

2026 年光效标准

级别	光效 (umol/J)
最低可接受	2.5
优秀商业级	2.8
优质级	3.0+
最先进级别	3.3–3.6

如果您的灯具光效低于 2.5 umol/J，仅通过节省电费，升级设备的成本很可能在 12–18 个月内就能回本。

11. 实用建议总结

因素	建议
灯具	宽光谱 LED, >= 2.8 umol/J
营养生长期 PPFD	400–600 umol/m2/s (18h)
开花期 PPFD	800–1,000 umol/m2/s (12h); 添加 CO2 时为 1,000–1,500
开花期 DLI	38–43 mol/m2/day
蓝光比例	4–10%
远红光	测试 EOD（日终）2小时方案，从低剂量开始
UV-A	1.8 W/m2，UVA:B 比例 99:1，开花期晚期 3–4h/天
黑暗期	绝对 < 0.01 umol/m2/s
CO2	当 PPFD > 800 时为 1,000–1,500 ppm
均匀度	比率 > 0.75，测量 9 个以上点位

免责声明

本文仅供教育和研究之用。在泰国，大麻种植受泰国卫生部《管控草药（大麻）公告》佛历2568年和**《部级条例》佛历2569年**（于2026年4月生效）的管辖。种植者必须持有有效的种植许可证并遵守所有相关法规。本内容不鼓励非法种植或娱乐用途。

参考文献

Zhen S, Bugbee B (2020). Frontiers in Plant Science
Rodriguez-Morrison V 等人 (2025). Scientific Reports (Nature)
Westmoreland FM 等人 (2021). PLOS ONE
Danziger N, Bernstein N (2022). Plants 11(21):2982
Peterswald TJ 等人 (2025). Scientific Reports 15:17435
Chandra S 等人 (2008). Physiology and Molecular Biology of Plants
Zheng Y 等人 (2025). Scientific Reports 15:44735
Westmoreland FM 等人 (2024). Frontiers in Plant Science
McCree KJ (1972). Agricultural Meteorology
Terashima I 等人 (2009). Plant and Cell Physiology
Llewellyn D 等人 (2023). 圭尔夫大学 (University of Guelph) 光污染研究

参数	推荐值
UVA:UVB 比例	99:1
强度	~1.8 W/m2
持续时间	3–4 小时/天
阶段	开花期 (第 4–8 周)
主要目的	增加萜烯含量