月光本質上是月球對太陽光的反射，其中也包含了整個可見光波段，可以讓植物進行微弱的光合作用，但是月光的輻射能量密度太低，無法維持植物全部的生長所需。
地球上所有植物的光合作用原理都是相似的，植物通過光合作用把二氧化碳和水轉化為有機物，然後釋放氧氣，主要包含了光反應和暗反應兩個階段。
光反應：植物在色素和酶的作用下，把光能轉化為活躍的化學能。
暗反應：植物利用活躍的化學能同化CO2，生成有機物，比如糖類等等。
光合作用的總反應方程式為：CO2+H2O—>（CH2O）+O2，（CH2O）為糖類。
不同植物光合作用的途徑存在差異，主要分為碳三植物、碳四植物和CAM植物，其中碳四植物的固碳方式比碳三植物先進，而且效率也更高；CAM植物可以在夜間吸收二氧化碳，然後白天進行碳四循環，比如仙人掌和蘆薈就屬於CAM植物。
地球上的植物經過上億年的演化，絕大部分植物選擇吸收紅光和藍紫光，然後反射綠光，於是這些植物的葉片呈綠色，實驗表明，紅光有利於碳水化合物的合成，而藍光有利於蛋白質的合成，藍紫光和青光有利於植物的伸長和幼芽萌發，同時還能引起植物的向光性。
影響植物光合作用的因素有很多，比如光照強度、光譜波長分布、光照時間、環境溫度、二氧化碳濃度等等，太陽光的波長峰值落在可見光區域內，月光是月球反射的太陽光，月球反照率大約是9%。
研究表明，月光的波長分布與太陽光相差不大，只是輻射能量密度低了很多，大約只有太陽光的40萬分之一，但是只要有能引起植物光合作用相應波長的光子，就能誘發植物的光合作用，月光當中也有紅光和藍紫光，所以植物同樣可以利用月光來進行光合作用，只不過光合作用很微弱而已，甚至不足以抵消植物自身呼吸作用的消耗。
有些綠葉植物我們種在室內，甚至從來沒有曬過太陽長得也很好，這些植物就是白天藉助漫射光，夜間藉助燈光來進行的光合作用。
除了光照外，溫度對光合作用的影響也非常大，溫度過高會導致植物的水分蒸發嚴重，甚至會讓部分植物進入午休狀態，如果溫度過低，會降低光合作用中酶的活性，導致光合作用的效率大打折扣，所以要想植物生長的好，合適的光照強度和環境溫度非常重要。
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