五个模块讲完一个工艺
从叶片里的光合作用、光强、光谱、CO₂ 和温度,到 30 天的收成和电耗,一步一个模块,可以拖动进度条停在任何一刻。
设施农业和植物工厂要讲给投资方、客户和学员听,难在关键的东西都发生在叶片里:光子被谁吸收、CO₂ 怎么进叶片、灯开多亮才划算。下面这个实验室用代码画了一座多层植物工厂和一片放大的生菜叶:从叶片里的光合作用、光强响应、红蓝光谱,到 CO₂ 加富和温度,再到 30 天的收成和电耗,五步讲完。
光合速率按植物生理学通用的 FvCB 光合模型现算,产量和每公斤电耗按光能利用率一天天累加。拖动光强、CO₂ 浓度和温度,或者把红蓝灯换成暖白灯,画面、曲线和读数会一起变。您的品种、设备和工艺,也可以照这个方式做成视频、动图或网页演示。
生菜 · 每平方米 25 株 · 每天光照 16 h · 光强 250 µmol·m⁻²·s⁻¹ · CO₂ 1000 ppm · 22 °C
红光和蓝光在叶面下一百多微米的栅栏组织里就被叶绿体吸收光了;CO₂ 从下表皮的气孔钻进来,一路扩散到叶绿体,被固定成糖,再顺着叶脉运走,同时放出氧气、散掉水汽。
光太弱时光合抵不过呼吸,叶片是在“亏本”;过了补偿点,光越强光合越快,但越往上涨得越慢,接近饱和点后再加光几乎只是多交电费。每份光换来的碳在中等光强时最高。
叶绿素主要吸收蓝光和红光;红光 LED 最省电、每个光子换来的光合也最多,所以当主力;配两成蓝光,菜长得紧凑、叶片厚。暖白灯多了一段绿光,看着舒服,但每度电发出的光少约两成。
普通空气只有 400 ppm 左右,叶绿体里的 CO₂ 不够用;加到 1000 ppm,同样的光多固定三成左右的碳,气孔还可以开小一点、少散水。CO₂ 多了,光呼吸被压下去,最适温度也会往上挪;但超过 30 °C 呼吸变强,生菜就不划算了。
刚定植时叶片盖不满栽培板,大部分光打在板上浪费了;叶片铺满后长得最快。光太弱,菜长不大,电都花在维持上;光太强,每份光换来的碳变少。每公斤电耗在中等光强时最低。
从叶片里的光合作用、光强、光谱、CO₂ 和温度,到 30 天的收成和电耗,一步一个模块,可以拖动进度条停在任何一刻。
光合速率、光补偿点和饱和点、最适温度、单株鲜重和每公斤电耗都由同一套模型算出来,曲线、读数和画面用的是同一组数。
光强、CO₂、温度和灯的光谱都能改,投资方和客户可以自己试“灯再开亮一点值不值”。
同一个实验室可以录成 4K 宣传片、拆成分步动图,也可以直接放进官网、展会屏幕和培训课件。
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本页内容更新于 2026-10-24
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