2022年1月3日，新加坡科学技术研究局(A*STAR)材料研究与工程研究所(IMRE)的科研团队在《ACS农业科学与技术》期刊上发表了一篇重要综述。该综述系统回顾并展望了受控环境农业中光照调节技术的前沿发展，尤其指出通过先进的LED光照技术与光谱调控，可显著提升作物产量与品质，其中特定光配方使大豆芽的异黄酮含量提升了176%。这一研究为应对全球粮食安全挑战与推动农业现代化提供了关键的技术路径。

研究背景：应对全球农业挑战的必然选择

传统露天农业正面临土地资源减少、气候变化与水资源短缺等多重压力。联合国粮农组织数据显示，到2050年，人均耕地面积预计将降至1970年的三分之一。在此背景下，受控环境农业作为一种高效、可持续的现代农业模式，通过精确控制光照、温度、湿度等环境因素，实现作物的稳定高产。光照是其中最为核心的要素之一，它不仅是光合作用的能量来源，更直接调控作物的形态、营养成分与风味。

技术核心：超越自然光的“光配方”

研究重点评估了多种人工补光技术，其中LED光照技术因其高效、可精准调谐光谱而成为主流。研究超越了传统的光合有效辐射(PAR，400-700纳米)范围，证实紫外线(UV)和远红光(300-800纳米)对作物健康与次级代谢产物积累同样关键。

研究人员通过“光配方”实现对作物性状的精准调控：

品质提升：特定波长的UV-B光(313纳米)可使大豆芽的异黄酮含量提升176%，蓝光(470纳米)能增加草莓的花青素。

形态调控：不同光谱组合可诱导同一生菜品种长出红色、绿色或带红斑的叶片。

风味优化：在受控光照下生长的生菜，其甜味与风味评价甚至优于传统温室阳光下培育的作物。

关键指标与混合系统

研究明确了衡量农业光照效率的关键参数：

光合光子通量密度：单位时间单位面积接收的光合有效光子数，直接影响生长速度。

每日光积分：植物全天接收的光子总量，不同作物有特定需求。

为实现节能与高效，研究还探讨了“混合照明系统”，即结合自然光导引与人工补光，通过智能传感器自动调节，在保障作物需求的同时最大化利用太阳能。

未来展望：照亮智慧农业前路

这项来自新加坡的研究，不仅系统梳理了受控环境农业的光照技术图谱，更展示了LED光照技术通过光谱定制实现“精准种植”的巨大潜力。随着相关技术的成本持续下降与智能化程度提升，这项技术有望在全球更多垂直农场、植物工厂及都市农业中得到应用，为构建高产、可持续且抗气候风险的未来粮食系统提供核心解决方案。

来源：作者：Darren Chi Jin Neo, Maxine Min Xin等，题目：《可控环境农业中光照条件的塑造与调控：综述》，发表于：ACS Agricultural Science & Technology (2022年1月3日)