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植物生長需要哪些波段的光譜？

時間：2021-11-24

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人眼與植物對光譜的敏感性是不同的。人眼最敏感的光譜為555nm，介于黃-綠光。對藍光區與紅光區敏感性較差。植物則對于紅光光譜最為敏感，對綠光較不敏感，但敏感性的差異沒有人眼這么大。植物對光譜最大的敏感地區為400-700nm。此區段光譜通常稱為光合作用有效能量區域。陽光的能量約有45％位于此段光譜。

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光源發射出的光子能量因波長而不同。如波長400nm（藍光）的能量為700nm（紅光）能量的1.75倍。但是對于光合作用而言，兩者波長的作用結果則是相同。藍色光譜中多余不能作為光合作用的能量則轉變為熱量。換言之，植物光合作用速率是由400-700nm中植物所能吸收的光子數目決定，而與各光譜所輸出的光子數目并不相關。但是一般人的通識都認為光顏色影響了光合作用速率。植物對所有光譜而言，其敏感性有所不同。此原因來自葉片內色素（pigments）的特殊吸收性。其中以葉綠素最為人所知曉。但是葉綠素并非對光合作用唯一有用的色素。其它色素也參與光合作用，因此光合作用效率無法僅有考慮葉綠素所吸收光譜。

光合作用路徑的相異與顏色不相關。光能量由葉片中的葉綠素與胡蘿卜素所吸收。能量由兩種光合系統以固定水分與二氧化碳轉變成為葡萄糖與氧氣。此過程利用所有可見光的光譜，因此各種顏色的光源對于光合作用的影響幾乎沒有不同。
有些研究人員認為在橘紅光部分有最大的光合作用能力。但是此并不表示植物應該栽培于此種單色光源。對植物的形態發展與葉片顏色而言，植物應該接收各種平衡的光源。
藍色光源（400-500nm）對植物的分化與氣孔的調節十分重要。如果藍光不足，遠紅光的比例太多，莖部將過度成長，而容易造成葉片黃化。紅光光譜（655~665nm）能量與遠紅光光譜（725~735nm）能量的比例在1.0與1.2之間，植物的發育將是正長。但是每種植物對于這些光譜比例的敏感性也不同。

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在自然陽光下，藍光能量占有20％。對人工光源而言，并不需要如此高的比例。對正常發育的植物而言，多數植物只需要400-700nm范圍內6％的藍光能源。在自然陽光下，已有此足夠藍光能量。因此人工光源不需要額外補充更多的藍光光譜。但是在自然光源不足時（如冬天），人工光源需要增加藍光能量，否則藍色光源將成為植物生長的限制影響因子。但是如果不用光源改善方法，仍是有其它方法可補救此光源不足問題。例如以溫度調節或是施用生長荷爾蒙。

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