植物燈綠光的作用分析

1. 綠光波長範圍

從CIE1931色度圖可以看出，綠光的波長範圍500nm-570nm，也有細分到492-577nm，我們在植物燈光譜設計通常是：500-600nm，這個範圍的劃分是為了方便計算分析。

綠光的光子能量介於紅光和藍光之間，綠光對人眼的視覺加權最大，所以，我們會覺得綠光很亮，但是，在植物種植中，綠光的作用還是在探討中。

2. 綠光在色素的光合作用

在色素的吸收光譜圖裡，綠光被吸收的非常小，只佔6%左右，而且只是葉綠素在吸收；那麼，植物種植到底是否需要綠光？需要多少？目前的研究結論需要讀者自己去判斷。

我們看到綠色植物之所以是綠色，按照光學理論，說明綠色植物反射了綠光，而光的其他成分被吸收了，那麼，有人會問，紫甘藍是不是吸收了綠光，紅色楓葉是不是吸收了綠藍光，答案是肯定的，我們看到黑色的物體，是因為黑色物體吸收了全部的光。這就是由基本光學理論得出視覺結論，當然，色盲者除外。

那麼，綠光在植物的種植有沒有作用呢？我們只對案例進行展示，一個從事技術工作人，最重要的是具備認知的悟性的本能，技術的悟性就是創新。

3. 綠色植物進化的歷程

生命誕生在38～34億年前的海洋，最初的生命體被稱為化學合成菌，在分子和原子的化學反應使用的能源來自於硫磺氧化細菌等，並沒有利用太陽光，植物進化為綠色的假說之一是其他的生物讓出綠色光給植物並一起共同進化，否則，這個世界就沒有了主色調，大多數動物的視覺都能感受到綠光，植物反射的綠光，構造出生命進化的和諧。

但是，太陽光到達地面最大成分是綠色的光，植物為什麼不使用綠光的光能呢？

原因是植物在進化過程中，是從海洋到陸地，當時大氣中也沒有氧氣，因此而臭氧層也沒有形成，短波長的紫外線光能比現在大的多，植物選擇了能量大的太陽光進行進化，因此，氧發生型的光合作用菌在明知有危險，還是從海底向陸地發展，完全承受了紫外線光能變換的葉綠素也就誕生了。

此後，植物自己產生氧氣，大氣中的氧氣增加也加劇了臭氧層的形成，植物的葉綠素開始吸收能量僅次於紫外線的藍色光與能量低的紅色光，而綠色光在植物進化過程中演變為植物外觀顏色的作用，以便其他動物識別。

為什麼植物會越過綠光的能量而去吸收紅光的能量，這個問題還沒有結論，植物對溫度的敏感也會促使植物對紅外光的需求，生物進化也遵循最合適的原則。

植物的光合作用只發生在葉綠體內，下圖是從高倍顯微鏡裡看到的植物葉片的組織結構，綠葉結構內有大量的葉綠體。葉綠體是綠色植物細胞內進行光合作用的場所，葉綠體把大多數綠光反射出去，人眼看到的葉子是綠色的，正是這些葉綠體，才使得地球的生命得以維繫，整個地球生物都在使用者葉綠體光化學反應轉換的太陽能。

綠色葉片的組織結構

這個生物進化論的理論前提是以現在生物進化結果進行論證的，無論如何，至少我們知道，植物用綠色表現自己才使得我們的這個星球如此生機勃勃。

4. 植物種植中使用綠光的論述

以下案例展示與提出的結論並沒有得到充分論證，可能含有誇大成分，僅供參考。

a）草莓種植：

草莓種植使用綠光的研究認為有以下效果：

病害蟲防除效果，植物的抵抗力提高。

生育促進效應，用綠光對植物適度的刺激能促進草莓味道改善。

品質提高效果，草莓糖含量高，酸度的平衡也很好。

綠光在開花調節有作用。

b) 有學者認為，通過照射綠色的光，維生素C和多元酚等功能性成分增加。

c）有學者認為，綠色光是有被吸收，從吸收量來講，綠光的吸收量不大，但吸收效率與紅光等同。

d）有學者認為，綠光具有穿透性和在葉片的內部散射性，散射性可以在葉片內部多次散射並被吸收，穿透性可以在紅藍光到達不了的葉子背面進行光合作用。

e）有實驗表明，部分綠光穿透植物冠層，給下層的綠葉提供光合作用。

f）莫克利曲線揭示波長550nm的綠光被吸收的量最低。

g）東海大學早期進行的單色光譜種植實驗，這個實驗裡含有綠光種植。

以上這些資料是植物種植實驗的研究結論，最新的資料基本是用藍光，紅光，白光進行種植實驗，這表明綠光在植物種植中的應用基本形成共識，僅僅是綠光的輻射比例需要進一步研究。

儘管綠光是需要的，但綠光作用的機理仍然沒有完整的結論，採用LED光源，給植物燈光譜技術的研究提供了很好的研究方法，對綠光在植物燈光譜設計應用一直在探索中。

5. 需要回答的一個問題

既然綠光是光合作用需要的，那麼，在室內種植蔬菜的時候，為什麼用紅藍光也可以種出蔬菜？

這需要了解光合作用，光合作用只是在葉綠體內發生，是光子的能量在酶的作用下把二氧化碳氣體和水的分子進行分解，形成氧氣和葡萄糖的過程，用紅藍光的光子就可以完成，可以不需要綠光光子，只是加入綠光後，植物的某些成分會有提高，但在沒有綠光的情況下，植物的某些成分會根據自身的需要而產生，並不影響植物生長。

植物是個進化的生物，有自我調節與適應環境的功能，可以通過其他渠道獲得自身所需要的營養，就像草原上生活的人，蔬菜攝入量少，但可以通過吃食草動物獲得蔬菜相同的營養。

人工環境的植物種植，最需要考慮的是能耗指標，也就是提高種植效率，通過改善光譜的光質的目的就是提高種植效率，人造光源發展到LED，也正是能源利用效率提高的結果，植物燈是否需要綠光成分，需要種植工藝確定。

 

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