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植物工厂将现代工业、生物科技、营养液栽培和信息技术等相结合，对设施内环境因子实施高精度控制，具有全封闭、对周围环境要求低，缩短植物收获期，节水节肥、无农药生产、不向外排放废物等优点，单位土地利用效率是露地生产的40~108倍，其中智能化人工光源及其光环境调控对其生产效率起到决定性作用。
光作为重要的物理环境因子，对植物的生长发育和物质代谢均起到关键的调控作用。“植物工厂的主要特征之一就是全人工光源并实现光环境的智能调控”已经成为业界的普遍共识。
植物对光照的需求
植物的生命活动离不开光照，光是植物光合作用的唯一能量来源，光照强度、光质(光谱)及光的周期性变化对作物的生长发育具有深刻影响，其中以光照强度对植物的光合作用影响最大。
光照强度
光照的强弱能改变作物的形态，如开花、节间长短、茎的粗细及叶片的大小与薄厚。植物对光照强度的要求可分为喜光型、喜中光型、耐弱光型植物。蔬菜多数属于喜光型植物，其光补偿点和光饱和点均比较高，在人工光植物工厂中作物对光照强度的相关要求是选择人工光源的重要依据，了解不同植物的光照需求对设计人工光源、提高系统的生产性能都极为必要。
光质
光质(光谱)分布对植物光合作用和形态建成同样具有重要影响(图1)。光是辐射的一部分，而辐射是一种电磁波。电磁波具有波的特性与量子( 粒子) 特性。光的量子称为光子(photon)，在园艺领域亦称为光量子。波长范围为300~800nm的辐射称为植物的生理有效辐射(physiologically active radiation); 而波长范围400~700nm的辐射称为植物的光合有效辐射(photosynthetically active radiation，PAR)。
植物光合作用最重要的2种色素是叶绿素(Chlorophyll)和胡萝卜素(Carotenes)。图2为各光合色素的光谱吸收图谱，其中叶绿素吸收光谱集中在红蓝波段，照明补光系统是根据作物的光谱需求进行人工补光，以促进植物的光合作用。
光周期
植物的光合作用和光形态建成与日长(或光期时间)之间的相互关系称为植物的光周性。光周性与光照时数密切相关，光照时数是指作物被光照射的时间。不同的作物，完成光周期需要一定的光照时数才能开花结实。按照光周期的不同，可分为长日照作物，如白菜等，在其生育的某一阶段需要12~14h 以上的光照时数;短日照作物，如洋葱、大豆等，需要12~14h以下的光照时数;中日照作物，如黄瓜、番茄、辣椒等，在较长或者较短的日照下，都能开花结实。
环境三要素中，光照强度是选择人工光源的重要依据，目前对光照强度有多种表述方法，主要包括如下3种。
(1)光照度(Illumination)是指受照平面上接受的光通量面密度(单位面积的光通量)，单位：勒克斯(lx)。
(2)光合有效辐射照度PAR，单位：W/m2。
(3)光合有效光量子流密度PPFD 或PPF即单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐射的光量子数，单位：μmol/(m2·s)。主要指与光合作用直接有关的400~700nm的光照强度。也是植物生产领域最常用的光照强度指标。
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