植物生產的光環境因子調控應用綜述

于海業，孔麗娟，劉　爽，張雨晴，隋媛媛

(吉林大學 生物與農業工程學院，長春　130022)

0　引言

植物生長發育受光照、溫度、水分、養分及二氧化碳濃度等環境因素的影響，而光照在植物的整個生命周期中起重要作用。其機理是：植物通過外界光子的激發完成光合作用過程，從而影響其生長發育、形態建成、果實著色、物質代謝積累及基因表達等。光調控是一種科學有效、精準智能、綠色無公害的調控手段，植物在人工光環境下的光合速率往往比在自然光下高[1]。因此，采用人工光調控手段對植物生產有著積極促進作用，可滿足植物正常的生長發育對光照的需求，縮短瓜果蔬菜的成熟時間，減少病蟲害及畸形果，增加果實單重和產量，還可提升觀賞花卉的鮮艷度，控制開花時間，滿足人們需求。

根據光環境因子的不同，本文從光質調控、光照強度調控、光周期調控及光照分布調控4方面，并協同其它環境因子，綜述了光調控植物生產的國內外研究進展，深入分析植物吸收不同波段的光能從而產生一系列生化反應的機理及此機理應用于光調控的研究現狀，對研究植物生產的光環境因子調控具有一定的參考價值。

1　光質調控技術

長期以來，我國設施農業大型智能溫室調控的發展速度緩慢，所用光調控多采用白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈及金屬鹵化物燈等光源，但這些光源能耗大、不環保，且只具備單一的開關功能，不能實現對植物生產所需光照的精準智能控制。相比傳統光源，LED(Light-Emitting Diode，發光二極管)光源[2-3]屬于固體冷光源，體積小，發光效率高，能耗低，節能環保，使用壽命長達10萬h，是一種新型綠色光源。圖1是LED光源的構造簡圖。工作時，電流通過導線作用于芯片，芯片中的P-N結材料決定了光的顏色，由于植物對不同波段的光吸收能力不同，而LED光色種類豐富，故可按植物的吸收光譜配置，為植物生長提供更適宜光質條件，實現智能可控，應用前景日漸廣闊[4]。

1.封裝接線　2.芯片　3.陽極桿　4.陰極桿　5.透明環氧樹脂封裝

光質調控植物生長發育的機理在于植物體內含有許多色素，不同的色素通過吸收不同波長光譜的光能表現出不同的活性，光敏色素(Phytochrome)和隱花色素(Cryptochrome)是植物體內光吸收或光調控較為重要的色素[5]。光敏色素可以調節植物對光的反應，吸收紅光(Pr型)和遠紅光(Pfr型)，二者可以發生逆轉效應，光敏色素在黑暗中積累，刺激種子發芽，參與植物葉綠素合成等生化反應；隱花色素則可以調節植物對藍光和紫外線A(UVA)的響應，如在擬南芥中隱花色素在綠光吸收狀態下可以逆轉藍光的誘導反應，影響相關基因的表達[6]。植物色素在不同的光質照射下活性不同，接收光能的能力也不同，通過調控光質可影響植物的生理特性。如采用100%藍光照射后植株的氣孔導度(GS)和凈光合速率顯著高于100%紅光照射，說明藍光促進了氣體和水分的交換，使得葉片的光合效率升高。但是，NI Jiheng[7]對比不同的LED光質(紅、藍、白光)對溫室黃瓜的影響，發現補充藍光處理雖有效減少黃瓜畸形果，對增產最有效，但氣孔導度增大使線粒體暗呼吸作用加強，光合產物消耗增多，使得植株生物量積累減緩，故合理調控光質對植物生長意義重大。

1.1　LED人工光源光質調控方法

LED光源光色種類豐富，除可以發出不同波長的單色光外，還能根據植物生長發育的需求進行人工組合，從而實現對植物光環境的精準控制[8]。國內外學者研究表明：紅光、藍光和遠紅光對植物的形態建成及生長發育有顯著影響，故通常采用單色光控制(即特定光譜的人工光源控制)、調控紅光與藍光比值(R/B)、調控紅光與遠紅光比值(R/FR)，以及暗期對植物進行紅光或遠紅光處理等光質調控方法對觀賞花卉、瓜果蔬菜及藥用植物等領域實現光質的智能精準調控。

1.1.1單色光人工光質調控

早在20世紀末，有學者發現高強度輸出的發光二極管(LED)可作為植物進行光合作用的優質光源。對比熒光燈， 紅色LED燈[波峰(656±5nm)]照射下萵苣(Lactuca sativa)幼苗下胚軸和子葉伸長更多[9-10]；對比氙弧燈， 紅色LED燈光照能充分打開野葛(Pueraria lobata)葉片氣孔，提高氣孔導度，增加異戊二烯(一種ATP指示劑)含量，對野葛葉片進行光合作用、電子轉運及物質代謝都有促進作用[11]。

用不同光質培養菊花試管苗，Sun J K[12]發現：紅藍復合LED光(RB)照射下菊花凈光合速率最高，藍色LED(B)光照射下鮮重、干重和葉面積最大，最有利于植物有機物質積累；紅色LED(R)及紅光和遠紅光LED(RFR)光照射下莖伸長最高，這也導致莖在第3節間的脆性增大，但試驗尚未明確紅光在3種混合光中的比例。崔瑾[13]證實：采用不同光質光調控組合，在3～9μmol/m2·s的光照強度、16h/d的光周期條件下最有利于黑豆、蘿卜、油葵等幾種芽苗菜的生長和部分營養品質改善。孟霖[14]研究了在水培條件下煙草幼苗的生理特性和根系發育對不同光質的響應，結果顯示：紅光處理下幼苗葉面積和地上部分鮮重增幅達到近50%，紅光促進了根系發育卻明顯抑制了莖稈伸長；而藍光則促進煙苗莖稈生長，但葉片發育緩慢，葉片中葉綠素和類胡蘿卜素含量最小。不同光質通過改變生長素(IAA)的極性運輸從而實現對根系發育的調控[14]：紅光處理提高了生長素外流載體編碼基因PIN3在根莖結合處及根系的表達水平，促進了生長素由地上部分向根系部分轉運，致使煙草幼苗根系中IAA含量明顯增加，根系發育較好；藍光則顯著抑制了PIN1、PIN3和PIN4在根系部位的表達，研究這些基因對紅、藍光調控IAA的轉運機理，可為光質調控側根系發育提供參考。

1.1.2紅藍光(R/B)或紅藍黃光(R/B/Y)比值調控研究

早期Goins G D[15]發現在紅色LED燈源的基礎上輔以少量藍光，小麥植株光合作用更強，種子產量更高。基于植物對紅藍光的敏感程度不同，研究紅藍復合光比值(R/B)或紅藍黃復合光(R/B/Y)比值可以實現更精準地調控花卉及果蔬生長發育[16-19]。以草莓為例，在培養草莓時補充紅藍色復合LED燈后對草莓育苗更具優勢，草莓的有機酸、維生素C(VC)含量和酚類化合物積累更多，產量更高[20-21]。在9R/4B復合光處理下草莓植株鮮重增加最大，生長最快，最易促進草莓壯苗[22]。對草莓葉片在不同光質下的葉綠素熒光動力學參數(Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm)測定分析，結果表明：7R/2B/1Y復合光處理下草莓的各葉綠素熒光參數最大，根系最有活力，最有利于增加光合色素含量，果品質和產量顯著提高[23]。

紅藍光(R/B)或紅藍黃光(R/B/Y)按一定比例組合，對瓜果蔬菜等植物的生長、光合特性及內源激素(IAA、GA3、ABA)的影響表現出綜合的優勢，其機理在于植物光系統Ⅱ(PSⅡ)原始光能的轉化效率(Fv/Fm)和水分利用效率(WUE)提高；通過微觀觀察到在這兩種復合光下，葉片葉綠體組織結構清晰、形狀規則，作物體內赤霉素 3 (GA3)和IAA含量顯著增多，脫落酸(ABA)含量較低，促進了植株的株高、莖粗、葉片的擴展，以及植株干鮮重積累[24-27]。劉彤[28]提出一種LED植物光源配光設計方法，可實現紅藍光子數在4:1～9:1 之間連續可調，按需實施植物在不同生長階段對紅藍光質的動態控制。

1.1.3紅光與遠紅光比值(R/FR)調控研究

400～700 nm波長范圍的光是植物光合作用的活躍區，對植物生長發育最為關鍵。600～700 nm紅光能降低植物體內赤霉素(GA)的含量，從而降低節間長度和植株高度，而710～740nm遠紅光的作用恰好與紅光相反。因此，研究以660 nm和730 nm兩個波長為中心的波長帶的光通量的比，即紅光與遠紅光的比值(R/FR)，可以調控植株高度，影響植株形態建成。R/FR值變大時，植物的莖節間距變小、植株矮化；反之，植物有伸長的傾向[29]。

在進入傍晚后，太陽光中紅光與遠紅光的比值會顯著降低，致使植物體內光敏色素從 Pfr 型很快轉化為 Pr 型，從而引起植物相應的生理生化反應[30-32]。研究表明：作物在進入暗期時給予適當的遠紅光照射，使R/FR值降低，比單一紅LED光照射能獲得更多的干物質積累，促進植株莖桿生長，有利于植株長高[33]；若夜間進行高比值的紅光與遠紅光(R/FR)處理，則又使植物體內的光敏色素迅速從 Pr 型轉化為 Pfr 型，從而抑制植株增高，促進植株開花[34]。對豇豆[35]、黃瓜[36]、西瓜[37]和菊花[38]等植物的研究也證實在暗期時調控紅光或遠紅光的光照強度和時長影響植株莖葉中IAA含量、GA3含量和礦質元素(如N、P、K)含量，從而影響植物光合速率和體內干物質分配，有利于植株生長發育。曹凱[39-40]對番茄植株進入暗期前進行光照強度為10μmol/m2·s、時長為10 min的遠紅光處理后，番茄植株的株高及莖的鮮質量達到最大，今后還需在不同梯度的光照時長影響植株生理特性方面繼續探索研究。

1.2濾光薄膜光質調控方法

玻璃紙(Cellophane Paper)是用高級木紙漿經過化學處理制成的薄而透明的薄膜, Obaidul M I[41]采用紅、藍、黃、綠等顏色的玻璃紙研究了不同光質玻璃紙對蝴蝶蘭組培苗愈傷組織誘導和增殖的影響；但玻璃紙質地軟，受熱、吸濕后透光率下降，影響其光質調節效果。彩色玻璃濾光片也可調控光質，但其價格昂貴，多用于實驗研究，推廣使用程度不高。若在薄膜覆蓋材料中添加能夠吸收待定波長范圍光的不同助劑，改變薄膜材料的光透過特性則可實現對溫室植物整體的光質調控，常見的光質調控濾光薄膜有藍光膜、紅光吸收膜和遠紅光吸收膜等[42]。

相比未鋪設覆蓋薄膜的植株，Fletcher J M[43]研究發現：遠紅外聚乙烯薄膜(700～800nm)過濾掉遠紅光，使R/FR比率增大，對增加觀賞花卉的葉片數和葉面積起到了促進作用。

Cayetano E等人[44]將不同的聚合物(作為基質)與納米添加劑(作為填料)混合制成聚合物納米復合薄膜，試驗研究發現：摻入二氧化鈦可使納米復合材料薄膜的紫外線屏蔽性能較好，但透明度很低；摻入氧化鋅顆粒可使低密度聚乙烯薄膜的光輻射與熱輻射性能明顯改善，透明度較高，可屏蔽較高紫外線，抗老化能力強，故氧化鋅填充低密度聚乙烯納米復合薄膜在透明度和紫外線屏蔽方面效率最高，作為光調控濾光薄膜比較合適。

2　光照強度調控技術

光照強度對不同作物的生長、產量和品質具有調控作用[45-46]。當光照強度較低時，水稻籽粒中蔗糖合成酶活性下降，轉化酶活性提高，蔗糖含量減少，蛋白質含量增多，對水稻遮陰處理可提高其營養價值，但降低了米飯口感[47]；弱光(100μmol·m-2s-1)下植株的光合酶活性降低，對光合作用產生抑制效應，此時施入適宜銨硝配比液(1:9)可緩解幼苗因弱光脅迫對葉綠體結構造成的破壞[48-49]；蝴蝶蘭若在低光照水平(175μmol·m-2·s-1)下培育，其葉綠素濃度(葉綠素a，葉綠素b和總葉綠素含量)最高[50]。當光照強度較高時，蘭花的凈CO2同化率、氣孔導度和蒸騰速率最高，葉片電鏡掃描(SEM)圖像顯示高度光照下生長的植株結蠟更多，根被層高度發達，根系細胞活性非常高，存活率可達90%[50]。

2.1　合理建造溫室

植物生產光照強度調控手段的基礎是依據當地地理位置與氣候條件合理建造溫室，考慮溫室的方位角、前屋面角、骨架形狀及材料等因素[51-52]；選擇優質的覆蓋材料，及時清洗棚面的灰塵、水滴、積雪等，替換老化舊膜，增加棚膜的透光率[53]；優化溫室結構，最大限度地利用太陽光，提高溫室的采光性能。

目前，國內外的溫室結構主要有單屋面溫室、雙屋面溫室、連接屋面溫室、階梯型溫室及全開啟屋面溫室。單屋面溫室[見圖2(a)]結構簡單，但通風較差、光照不均；雙屋面溫室[見圖2(b)]采光面較大，具有較強的光環境調控能力；連接屋面溫室光照均勻、空間大，最具代表性的是荷蘭的等屋面溫室[見圖2(c)]及圓拱型屋面溫室[見圖2(d)]；階梯型連棟玻璃溫室[見圖2(e)]屋面不對稱，透光率高，光照均勻性好，日光利用率高；屋頂全開啟型Venlo式溫室[見圖2(f)]起源于荷蘭，以天溝為固定轉軸，兩屋面可以同時旋轉張開或閉合，達到了溫室頂部全開的目的，植物可以完全接受自然光照射，透光性和通風性都較好。溫室的最大通風比越大，自然降溫效果越好，故屋頂全開啟型Venlo式溫室可以快速排濕、降溫[54-55]。

圖2　溫室結構類型

宋衛堂[56]設計了一種階梯型南北坡屋面不對稱玻璃溫室，屋脊從南到北逐漸升高，大南坡屋面為25°。與對稱屋面溫室相比，在入冬后3個月的弱光期內，陰影帶寬度減少0.82 m，獲得較高的太陽輻射，平均透光率達到80%，光照的水平分布較均勻，能夠滿足冬天植物生長對光照強度的需求。Kwon等人[57-58]利用 CFD 模擬方法分析了屋頂全開啟式溫室內部溫度分布和氣流流動情況，對溫室的光照、通風、溫度的多因子協同調控進行了改進，以實現最大功能。

2.2　遮光與補光措施

溫室作物的生長發育需要適宜的太陽光照射，但光照過強不利于植物的生長，需要采取適當的遮陽措施。溫室遮陽系統是利用具有一定透光率的內外遮陽網遮擋過強光線，可有效減少光照強度30%左右，滿足溫室植物正常生長所需的光照強度與溫度[59]。遮陽網一般選擇具有對太陽輻射有較高反射能力、壽命較長的鋁箔網等。

同樣地，若太陽光照不足或不均勻，需要采取適當的補光措施，以滿足植物健康生長的光照條件。常見的人工補光措施是利用光反射原理在溫室后墻掛反光膜、刷白色墻壁、地面鋪設反光膜等，如圖3所示。

圖3　溫室補光措施

另外，還可通過LED光調控設備進行人工LED光照強度調控。基于太陽能供電和數字控制技術，智能LED植物補光系統能在設施農業反季節室作物栽培中發揮作用，可提高植物的光合作用，節能、智能、綠色高效[60]。

3　光周期調控技術

植物生產的光周期調控是指根據植物種類通過間接補光或遮光的方式調控其光照時間，多方面影響植物的生長發育和生理生化反應。我國部分地區冬季日照時間短、光照強度低，一般需要采取光周期補光手段保證作物的產量與品質。對于短日照植物或需要經歷連續暗期的植物則要求對其進行光周期遮光處理，以促進花芽分化，調控開花時間。

利用光周期誘導植株開花過程中，采用光周期16h/d最能促進草莓葉片的光合作用[61]。對擬南芥[6]、菊花[62-63]、春石斛[64]等觀賞花卉的生長培育階段進行短日照或暗處理，可明顯加快花芽的分化進程，使開花時間大大提前，且植株花芽多，開花量和花徑大。對黃瓜嫁接苗緩苗進行適當暗處理有利于其成活，適宜溫濕度環境條件下可使嫁接苗成活率達95%[65]。

蔬菜育苗時常會發生幼苗徒長、莖葉不壯的現象，由于施用植物生長調節劑對植物有副作用，故采用光周期調控法可以控制幼苗徒長，提高壯苗指數，環保、經濟、有效且簡便易行[66]。在基因表達水平上研究光周期調控技術能更有效調控植株的生長發育。在光周期調控馬鈴薯塊莖的形成中，研究[66]發現：此過程與光敏色素、同源異型框基因 POTH1 及其相互作用基因 StBEL5有關，但部分調控通路僅僅通過基因表達水平分析或根據植物開花過程推測形成，還需研究StGI、PIFs、FHYs、HY5等因子作用及相關調控機理，從而提高育種效率。

多數植物莖生長不是 24 h均勻分布的，夜間(18:00-08:00)莖伸長顯著高于白天，通過調控夜間植物生長的光周期可促進植株生長[67-69]。Jao R C[70]研究了間歇光照對馬鈴薯試管苗生長的影響，試驗結果表明：720Hz、16h光照/ 8h黑暗及50%占空比的LED光源最能刺激植株增長。若考慮能耗以及熱排出問題，則頻率180 Hz時對馬鈴薯苗生長最合適。在番茄植株生長的夜間進行LED紅光處理 5 次(每隔 2 h 打斷一次)及以上時，其營養生長期延長，第 1 穗果的平均單果質量和單株產量顯著提高(P<0.05)[71-72]。余新[73]也發現了類似的結論，暗期紅光多點打斷(7次)促進黃瓜和番茄幼苗的下胚軸生長，使植株長高、葉片增大，壯苗指數較對照(暗期不給予紅光間斷照射)分別提高了42.4%和24.2%，但兩種植株的光合特性表現出差異，還需進一步研究。在黃瓜生長后期(二葉期至成苗期)，采取紅藍復合光夜間延時補光可使黃瓜各項生理指標達到最優，即幼苗葉面積、莖粗、株高、干物質量、葉綠素含量和壯苗指數最大，最適宜的補光策略為補光時長為4h，補光光質為8R/2B的紅藍光組合[74-75]。

4　光分布調控技術

在植物冠層水平方向上，溫室內的光照分布較均勻，但中下層因植物遮擋易造成光照分布不均、光照不足，在垂直方向上，光照強度由屋頂至地面呈垂直遞減趨勢[76]。設施內光照分布調控根據作物栽培對光需求，可以結合光照強度的措施(參考2的內容)，對植物進行補光或遮陰。對于瓜果類、多肉類花卉著色，依據作物生長的位置進行移動補光、單光源定點補光；對于株高高的蔬菜，可利用補光燈或移動補光板進行下層的較大面積補光；對于蔓藤類植物，可用透明繩人工改變垂吊方向避免遮陰。

5　光調控設備與系統

自20世紀末以來，隨著植物學和溫室的發展，LED的應用越來越廣泛，涉及藻類、作物、花卉、水果和蔬菜等各個方面。LED以其使用壽命長、尺寸小、散熱小、具有特定波長和可調光質光強等優點，在植物生長的光調控應用中發揮了越來越重要的作用[77]。市面上出售有各種規格和配方的補光設備，如燈管、燈帶、補光燈、補光板、帶罩燈及頂棚燈等等。

基于單片機的溫室植物 LED 補光系統，配置是由紅光、藍光、遠紅光、紫外光組成的LED模塊陣列光源，可滿足植物對光質、光強、光周期的精準補光需求[78]。基于遺傳算法的番茄幼苗光合作用優化調控模型[79]，構建了溫度和光通量密度耦合的光合速率回歸模型，可動態獲取不同溫度條件下光飽和點信息，誤差小、精度高。此方法可應用到協同濕度、二氧化碳濃度、水肥狀況、生長階段及營養液配制等來完善光環境調控參數，提高設施光環境檢測與智能調控系統效率[80]。利用快速分波段PFD檢測算法建立光環境多因子耦合需光模型，可計算實時紅、藍光光強和根據實時監測的環境信息運算所得補光量，對設施光環境動態調控有重要意義，但天氣對其模型精度的影響較大，還需擴大模型的應用范圍[81]。張海輝[82-83]開發了植物自適應精準補光系統，使不同植物在不同生長階段、不同環境下實時監測特定波段光照強度、二氧化碳濃度和環境溫度，采用PWM(脈寬調制)信號控制模式精確調控分波長補光量，部署靈活、響應快，提高了光能利用率，比常規的LED補光系統節能約30%，能耗更低。Li Yanyan等人[84]開發設計的RRGB照明配電芯片LED平面光源陣列模塊，與大功率芯片的組合設計相比，具有散熱少、功耗低的優勢，可用來近距離照射植物，基于LabVIEW上位機結合虛擬儀器和下位機控制器實現監測和控制系統，實時檢測光通量密度(PPFD)。其燈頭采用0.2W貼片式RRGB燈頭，脈沖寬度調制信號通過動態調整控制器結合環境照明系統實現智能照明，可根據植物不同增長階段智能滿足補光要求。

為突破傳統的光環境有線部署方式弊端，對小型番茄培育溫室設計出基于無線傳感器的無線光調控系統，成本低，效率高[85]，但還需采用上位機對分布式多點LED調光控制終端實現開關控制、參數調整和狀態監測。此法運行可靠，測試結果良好，對于調節光照度效率更高，能滿足溫室群的需求[86]。以LED為基礎的ZigBee無線網絡，可通過互聯網遠程監控植物光環境, 數據采集和遠程管理系統性能優異[87]。Pieter H B[88]以3D虛擬的番茄為仿真對象，結合番茄3D模型和射線示蹤，基于GroIMP平臺評估了許多溫室照明措施。模型測試了葉片角度對光能利用效率(LUE)的影響，指出葉片定向垂直于LED燈將更有利于攔截光照，將LED燈向上傾斜20°更有利于光吸收，且射線追蹤和3D作物模型的結合優化了計算葉片光通量方法。

光調控設備中除了LED燈外，還有一種新型的照明燈—無極燈[89]，在植物光調控方面也有應用，其構造圖如圖4所示。無極燈沒有電極，依靠電磁感應和氣體放電的原理發光,使用壽命是LED燈的2倍，光線柔和，功率范圍大，在工業、商業、道路、隧道、橋梁等領域應用廣泛；但是，由于無極燈生產技術含量高，生產工藝復雜，進入家庭照明領域難度較大。李文鵬[90]采用基于 WIFI 的LVD無極植物燈作為植物栽培的智能補光光源，充分發揮了無極燈發光效率高、光通量穩定、功率可調等特點，結合遠程智能控制系統，拓展了無極燈在植物栽培的應用。

1.紫外輻射　2.熒光粉涂層　3.汞齊　4.磁場

6　總結與展望

1)研究植株對同一光強不同光質的響應時，光照強度的設定往往是因人而異或依據經驗，沒有經過驗證或參考既有規范，故降低了所得結論的可比性及實驗的可重復性。

2)人工控制植物生長環境中復合光的光照強度比值是通過設置LED燈的數量比來體現的，由于LED燈的類型不同、排布不同而使試驗產生一定誤差，應建立統一規范或標準。

3)不同品種的植物所需的特定光譜不同，LED技術提供了很大的靈活性，滿足了不同植物的光質要求；但是，今后對光環境調控的研究需結合光強、光周期、光分布多方面協同調控，為植物的不同生長發育階段提供量身定制光照條件，最大可能地滿足植物對光的需求。

4)針對不同植株，通過試驗得出的最適宜的光調控策略大多依據的是植株形態表現，鮮有對調控機理的深入研究。

5)植株生長生理生化特性檢測系統與光照調控系統往往是獨立分開的，通信系統的同步性有待加強，并未實現實時、快速、無損的同步檢測。

6)光照強度衡量單位有光度量(照度，單位為lx)和光通量密度(PPFD，單位為μmol/m2·s)，植物組織培養的企業往往需購置昂貴的光量子檢測設備來測定光通量密度，從而確定合適的光照強度，加大了生產成本。所以，建立光度量與光通量密度的轉換關系將大大有利于組培發展。另外，今后可以拓展組培植物和溫室作物種類的研究范圍，對常見植物所需的光環境制定配套的光調控方案，建立大數據庫，將最優方案進行推廣，實現只需輸入植物類型，即可完成在植物不同生長發育階段的自適應光環境實時調控，真正實現植物生產的規模化、精準化、智能化，大大增加社會和經濟效益。

7)用LED人工光調控植物生長發育時，人眼免不了需要處在不良的光照環境下，長此以往對人體會產生不利影響，雖已有學者研究采用PWM技術自動切換藍光強弱工作模式，但也只能削弱藍光[91]。隨著農業信息感知與獲取技術的進步，利用圖像傳感技術、機器視覺技術、環境自動控制技術等對植物狀況進行檢測和調控將是未來發展的一個方向，還需要廣大學者共同努力，推動智慧農業的發展。