光色與光合作用的關係 圖文解析
植物生長光色與植物 介紹
光色與光合作用的關係 白光包含彩虹中的所有顏色，而某些顏色確實會以特定的方式影響光合作用。
在一個地方找到所有相關資料並不容易，所以我們編寫了這篇圖解指南，作為初學者的簡易入門手冊，同時也可以是新手科學家和農民的快速複習工具。
圖1：植物生長燈的顏色與植物
背景資料：光合作用在哪裡進行？
圖2：光合作用在類囊體膜中進行
光合作用在類囊體膜中進行，位於植物細胞深處（植物細胞 > 葉綠體 > 類囊體 > 膜）。
圖3：類囊體膜中的過程就像是一條工廠生產線
小型工廠
除了圖3中的化學過程，你也可以將其視為一條將光轉化為植物可用能量的小型工廠生產線。 它在兩個站點吸收光能，即光系統II（PSII）和光系統I（PSI）。 這些光能隨後被轉化為ATP和NADPH（即植物可用的能量）。
你可以在這裡閱讀更多關於光合作用的資訊（光合作用：是什麼？在哪裡發生？如何進行？為什麼這很重要？）。
PSII 和 PSI 是我們工廠生產線上的兩個重要站點，負責接收光能。
葉綠素-a和葉綠素-b
PSII 和 PSI 含有葉綠素a和葉綠素b，這兩種是主要吸收光能的分子。
所有顏色
陽光或生長燈中所有可見的顏色，即400nm-700nm的光譜範圍，都能在一定程度上觸發兩種葉綠素分子的光合作用。
單一顏色
即使是單色光，無論是綠光、紅光還是藍光，都能引發光合作用，但效率不高。
藍光與紅光
然而，最有效進行光合作用的還是藍光和紅光。 葉綠素對這些顏色都很敏感，如葉綠素吸收圖（圖4a）所示。
圖4a：葉綠素a和b的吸收光譜
紅光與遠紅光
此外，葉綠素a在兩種葉綠素中承擔了大部分的工作，這意味著它在觸發和維持PSII和PSI的過程中比葉綠素b更活躍。
而葉綠素a主要是通過兩種紅光來觸發和維持PSII和PSI的過程。 在PSII中，葉綠素a能有效地吸收約680nm的紅光。 在PSI中，葉綠素a能有效地吸收大約700nm的遠紅光。
閱讀更多關於遠紅光的資訊：遠紅光對植物的作用是什麼。
藍光
葉綠素b對藍光最為敏感。
儘管葉綠素a在PSII和PSI中承擔了大部分工作，葉綠素b依然非常重要。 這是因為藍光具有更短且能量更高的波長，使得葉綠素b能為PSII和PSI的“反應中心”提供能量。
簡而言之，葉綠素b幫助驅動PSII和PSI光系統，被稱為“輔助”分子或色素。
圖4b：藍光具有更短且能量更高的波長
綠光
綠光在吸收光線方面相比藍光和紅光要少一些。
然而，綠光可以輕易穿透到葉片的深處。 這意味著綠光可以到達葉片組織更深處的葉綠素，而藍光和紅光則主要被表層吸收。
綠光還能穿透葉片，到達下層的葉片，並仍能引發一定程度的光合作用。 這一點尤其適用於像藥用大麻這類茂密的農作物。
紫外光
那麼紫外光呢？
紫外光不會被葉綠素吸收，且在光合作用中也沒有直接的作用。
然而，其他光受體如隱花色素和UVR8會在植物的其他部位吸收紫外光，而且這些光受體會影響植物的免疫、風味和保鮮。
請參閱我們關於植物和紫外光的文章：運用 UVA 光譜優化室內農業生產。
圖5：太陽光譜包含所有顏色， 亦即包含了植物的一切所需。
圖6：藍光和紅光生長燈的光譜，重點是有利於PSII的紅光。
圖7：生長燈的光譜著重於紅光和遠紅光，因為這有利於PSII和PSI。 而這種遠紅光特別有助於促進開花。 藍光也被用來提供足夠的能量，以提升PSII和PSI的效率，最終增加開花所需的糖分產量。
總結
總而言之，植物與不同顏色的光之間有非常獨特的關係——以下是總結。
- 所有在400nm到700nm之間的光色都能在一定程度上觸發光合作用。
- 紅光和遠紅光在PSII和PSI中是最有效觸發和維持光合作用的顏色。
- 藍光提供高能量，幫助驅動PSII和PSI。
- 綠光雖然效率較低，但仍能穿透上層葉片，促進下層葉片的光合作用。
因此，室內農民開始使用“分光式”植物照明檢測計，來調整LED照明的顏色，以獲得更好的效果。 調整植物生長燈的顏色，可能增加產量、葉片大小和莖長，改善植物形態、果實或葉片風味，甚至人為控制季節。
種植者正逐漸成為科學家，運用正確的光色策略和工具，提升他們在室內農業中的技能和信心。
圖8：UPRtek 分光式植物照明檢測計 – 點擊圖片進入產品頁面。
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