近日，中国农业科学院都市农业研究所智能园艺装备团队揭示了叶片背面可被激活的光合潜力，提出了设施环境下提升作物光能利用效率和生产效益的LED高效供光新策略。相关成果发表在《Environmental and Experimental Botany》上。
设施农业特别是人工光型植物工厂，主要依赖LED人工光源进行作物生产，但现有供光方式多集中于叶片正面。在高密度栽培和冠层遮阴条件下，下层叶片及叶片背面长期处于弱光环境，成为制约群体光能利用效率和产量提升的重要因素。针对这一问题，研究团队围绕设施栽培LED节能高效供光需求，系统比较了不同光强条件下叶片正面和背面受光对叶片光合生理、气孔发育及植株产量的影响，重点评估了叶片背面海绵组织的光合潜力及其对群体光合生产力的贡献。
研究表明，中等强度叶背LED照光可显著提高叶片光化学效率、气体交换能力和气孔发育水平，增强碳同化能力和生物量积累。与对照相比，叶片净光合速率提高32%，草莓产量提高约2.8倍，果实可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提升，成熟期提前约5—7天。与实现相近增产效果的高强度叶正面照光相比，叶背照光所需光强更低，光子通量需求降低约30%，表现出更高的光能利用效率和节能潜力。该研究从叶片双面光合利用的新视角提出了设施LED高效供光新策略，突破了传统单一叶片正面供光模式，为设施补光和植物工厂LED供光提供了新的理论依据和技术思路，对提高人工光型植物生产系统光能利用效率、降低能耗、提升单位面积产量具有重要意义。
该研究得到中国农业科学院科技创新工程、四川省自然科学基金项目支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2026.106345
图. 不同供光方向与光强对叶片光合性能及植株产量的影响
