一、前言：為什麼室內種植必須重視光照管理

在室內水耕系統中，植物的生長條件（光、水、養分、溫度）皆由人為控制，其中「光」是最常成為限制因子的環節。

與戶外種植不同，室內環境缺乏自然日照，因此植物所能進行的光合作用，完全取決於人工照明系統的設計與管理。

因此，若光照管理不當，即使水分與養分充足，仍會出現：

• 生長速率下降
• 植株形態異常
• 收成量不足

本課將建立一個核心觀念：
室內水耕的光照管理，本質上是「收成量的控制問題」。

二、植物生長的能量來源：光合作用

植物透過光合作用（Photosynthesis），將光能轉換為化學能，並進一步合成碳水化合物，供應：

• 細胞分裂與伸長
• 葉片與莖的形成
• 根系發展
• 最終可食用部位的累積

在此過程中，光的作用不只是「啟動反應」，而是決定整體能量輸入的來源。

2.1 光合作用的基本限制

植物生長會受到多種因子限制（Liebig’s Law of the Minimum），其中包括：

• 光
• 水
• 養分
• 溫度
• 二氧化碳

在室內水耕環境中：

• 水與養分通常可穩定供應
• 溫度可透過空調控制

因此，光往往成為主要限制因子

三、收成量的本質：累積光能的結果

在穩定環境條件下（養分、水分充足），植物的乾物質累積量與光的吸收量呈高度正相關。

換言之：

收成量 ≈ 植物在整個生長期間所吸收的總光能

這個概念在植物工廠與溫室研究中已被廣泛驗證。

3.1 為什麼不是「種植天數」決定收成？

許多初學者以為：

• 種植時間越長 → 收成越多

但實際上：

• 若光照不足，即使延長時間，生長仍受限
• 若光照充足，生長速度會顯著提升

因此：

時間只是載體，光才是決定因素

四、 水耕 光照 的兩個層次：瞬間與累積

在後續課程中，我們會使用兩個關鍵指標：

• PPFD（光照強度，瞬間）
• DLI（每日光積分，累積）

本課先建立概念：

4.1 瞬間光強（Intensity）

代表某一時間點植物接收到的光強度

4.2 累積光量（Cumulative Light）

代表一整天或整個生長週期中，植物總共吸收的光量

關鍵關係：

累積光量 = 光強 × 時間

五、 水耕 光照 不能用瓦數與亮度判斷

5.1 瓦數（W）

瓦數代表電力消耗，而非光輸出效率。

不同燈具的光效（μmol/J）差異顯著，因此：

• 相同瓦數 → 可能有不同的有效光輸出

5.2 亮度（lux）

lux 是以人眼對光的敏感度（綠光最敏感）為基準設計的單位。

但植物光合作用使用的是：

400–700 nm 波段（PAR，Photosynthetically Active Radiation）

因此：

• lux 無法準確反映植物可用光
• 尤其在LED光源下誤差更大

結論

瓦數與lux皆不適合作為植物光照判斷依據
必須使用專門的植物光照指標（PPFD、DLI）

六、 水耕 光照 不足的植物生理反應

當植物長期處於低光環境時，會出現典型的形態與生理調整：

6.1 徒長（Etiolation）

• 莖快速伸長
• 節間距增加
• 目的是提升接觸光源的機會

6.2 葉片變薄

• 葉肉組織減少
• 光合作用能力下降

6.3 葉色變淡

• 葉綠素含量降低
• 光吸收能力進一步下降

6.4 生長速率下降

• 生物量累積速度減慢
• 收成時間延長或產量下降

七、從收成目標反推光照設計

在專業種植系統中，照明設計並非從設備出發，而是從生產目標反推。

7.1 正確流程

1. 確定作物種類（如萵苣、羽衣甘藍）
2. 設定生長週期（如30天）
3. 設定目標產量（如每株重量）
4. 推估所需累積光量（DLI）
5. 設計光照條件（PPFD × 時間）

7.2 植物光照 基礎 與 室內種植 光照

在家庭水耕系統中，不同作物具有不同週期：

• 芽菜：約 7 天
• 微綠：約 14 天
• 水耕葉菜：約 30 天

這些週期差異，本質上反映了：

不同作物對「累積光量」的需求不同

八、建立 室內種菜 光照 明管理的核心模型

本課建立的核心模型如下：

8.1 基本關係

收成量 ∝ 累積光量

8.2 累積光量的來源

累積光量 = 光照強度 × 照明時間

8.3 管理目標

在實務上，照明管理的目的為：

• 提供足夠光量以達到目標產量
• 同時避免過度用電

常見問題 Q&A