塊根植物專用LED植物燈: Caudex塊根與光波長的基礎知識

在可見光中，被綠色植物吸收最多的是深紅光（波長645~680nm）和深藍光（波長430~450nm），對綠光（520~555nm）僅有微量吸收。深紅光晶粒是最早被添加於植物栽培實驗的波長，是塊根植物正常生長的必須波段，生物需求數量居於各種單色光質之首，也是專業LED植物燈光譜中最重要的組成波長，非一般紅螢光劑染色(白光LED)無法比擬。深紅光下所生成的物質使塊根植物長高，而深藍光下所生成的物質促進蛋白質與非碳水化合物的積累，給塊根植物增重。補充遠紅光則使花色速苷、類胡蘿卜素和葉綠素濃度降低，而使得植株幹重、莖長、葉長和葉寬分別增加。深紅光通過光敏色素調控光型態建成；深紅光通過光合色素吸收驅動光合作用；深紅光促進莖伸長，促進碳水化合物合成，有利於醣的合成；但抑製氮同化作用。但是單獨只使用深紅光想很好地栽培塊根植物還是有點難度，必須搭配深藍光與其他特殊波長來塑造塊根植物的成長狀態。

深藍光是繼深紅光用於塊根植物栽培必要的補充的次要波段，是塊根植物正常生長的必需光質，生物用量僅次於深紅光。深藍光抑製莖伸長，促進葉綠素合成，有利於氮同化和蛋白質合成，有利於抗氧化物質合成。深藍光影響塊根植物的向光性、光形態發生，氣孔開放以及葉片的光合作用。深紅光混合深藍光可提高塊根植物的幹物質量和種子產量，增加塊根植物的幹物質量。LED植物燈中增加深藍光可縮短節間、縮小葉面積、降低相對生長速率和提高N/C效率。塊根植物葉綠素合成和葉綠體形成以及具有高葉綠素a/b比與低葉綠體都需要深藍光。但過量藍光不利於塊根植物生長發育。不同的深紅光與深藍光組合光譜比單一的深紅光或深藍光單色光更能促進塊根的生長發育，不同塊根植物所需要的深紅光與深藍光組合比例不一樣。

綠光與深紅光&深藍光可以微調節適應塊根植物的生長發育，但除了在野生自然環境下綠光略有調節效果，但在人工補光栽培塊根時，綠光僅扮演調和人眼觀賞舒適度的功用，綠光在植物燈中調色的過程會產生大量無效率光子外，還會好損大量的電力，並產生相對高的熱能。一般在深紅光與深藍光LED高效率光譜下，植物略帶紫灰色，使得病害和失調症狀不易診斷，可以通過補充少量綠光來解決。但綠光效應通常與深紅光與深藍光效應相對立(負效果)，例如綠光會逆轉藍光促進的氣孔開放等。在視覺白光下上部位於近光照表面的葉綠體的光合作用量子產額比下部的葉綠體低。因為視覺白光下綠光比深紅光、深藍光更能穿透葉片，下部葉綠體吸收額外的綠光比額外吸收深紅光和深藍光能更大程度增加葉片光合作用。低光強栽塊根植物可不考慮綠光，居家栽培塊根植物若沒觀賞需求，其實也可不考慮綠光，也就是根本不需考慮全光譜。

橘黃光、綠光、藍紫光都是重要的光合有效輻射，但塊根植物需求量較小。在深紅與深藍光基礎上添加橘黃光可顯著提高塊根苗的生長。添加橘黃光和藍紫光能夠提高塊根幼苗的光合能力，緩解深紅與深藍光的弱光脅迫。與白光植物燈相比，藍紫光和深藍光提高了抗氧化酶的活性，延緩了植株的衰老，而深紅光、綠光和橘黃光抑製了抗氧化酶的活性，加速了植株的衰老進程。

遠紅光(720~740nm)雖然對光合作用意義不大，但其強弱及其與660nm深紅光間的比例對塊根植物株高、節間長等形態建成，具有重要作用。通過光質調節，R/FR比值來控制塊根植物形態和高度。比值變大時塊根植物莖節間距變小，植株矮化，繁殖植物有伸長的傾向，比值的變化還對腋芽分化、葉綠素含量、氣孔指數及葉面積等產生不同程度的影響。塊根植物對深紅光的選擇性吸收和對遠紅光的選擇性透過使得位於遮陰下的塊根植物處於一個遠紅光富集的光環境中。

波長小於400nm的波段稱為紫外光。根據紫外光的物理和生物學特性，波長320~400nm為長波紫外光（UV-A）、波長280~320nm的中波紫外線（UV-B）和波長100~280nm的短波紫外線（UV-C）。到達地面上的UV種95%為紫外光UV-A。在太陽光光譜中光合有效輻射、紫外光UVa和遠紅光對塊根植物生長發育具有調控功能。紫外光輻射可以誘導類黃酮合成及防禦機制。但UV-B輻射的環境下造成植株徒長，還會阻礙植物色素的合成，造成塊根植物損傷。

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