特殊薄膜取太阳光之精华，换其紫外线，助植物快速生长

【蜂耘网  新材料】我们都知道，植物生长需要光合作用。但植物的光合作用不一定需要太阳中的所有光。

最近，来自北海道大学的研究团队开发了一种可以将紫外线转换为红光的薄膜涂层。这种技术可以将幼苗的生长期缩短，使植物生产更具成本效益，并对解决未来世界人口增长带来的全球粮食供应问题提供了帮助。

新开发的薄膜将紫外线转换为红光  

来源：国际争议解决中心

植物的光合作用不一定需要所有光

植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气。植物在同化无机碳化物的同时，把太阳能转变为化学能，储存在所形成的有机化合物中。这是一种对实现自然界的能量转换。

太阳光中是包括红外线、可见光和紫外线的。然而，植物的生长主要靠可见光，并不是所有光都能作用。

CCTV-17融媒体大直播《农科院的秘密花园》曾经探访了中国农科院的垂直农场，为观众们科普讲解了“光配方技术”。

该技术表明植物生长主要靠可见光中的红光、蓝光以及少量绿光。

虽然有一些研究表明，紫外线可能会提高某些植物的味道和气味，但总体上的共识是，紫外线对植物生长并不是必要的。甚至如果植物照射了过多的紫外线，还会对生长有抑制作用、甚至受到一定的伤害的，这点就像我们人一样。

其中，植物生长对红光的需求量又是最大的，同时红光也可以促进植物茎杆生长碳水化合物、糖、维生素C的合成。

这种“光配方技术”的实现是使用了LED灯与荧光粉，调配出不同颜色的光源供植物生长。这也就意味着场景的应用局限于室内。

因此，这种薄膜涂层的出现为植物的快速生长种植增添了更多的应用场景，并且，它不需要任何电力来运行。

WCM薄膜加速了植物的生长

薄膜被命名为WCM薄膜，涂料是一种基于稀土金属铕制作的混合物，可以直接涂在在市场销售的透明塑料膜上应用。

并且WCM薄膜不会阻挡来自太阳的任何有益的可见光，仅将紫外线转换为红光。

研究团队使用WCM薄膜对日本落叶松树和瑞士甜菜进行了试验。

日本落叶松树的实验显示出了幼苗生长加速的状态。

在生长的头4个月里，使用了WCM薄膜的幼苗表现出了相对更高的生长速率，茎直径比没有WCM薄膜的树木大1.2倍，总生物量大1.4倍。

最重要的是，WCM薄膜使得幼苗在一年内就达到了北海道林业种植的标准尺寸，也就是将该幼苗的生长期缩短了一半！

日本落叶松树幼苗：不使用WCM薄膜生长（左）和（右）使用WCM薄膜生长的对比

瑞士甜菜的种植实验则是选在冬季进行。

这是因为夏季白天日光较强，两者对比没有明显的差异。但冬季白天较短，阳光较弱。

使用WCM薄膜种植的瑞士甜菜植物在63天后，显示出了1.2倍的植物高度和1.4倍的生物量。

这意味着WCM薄膜提供的红光供应增加推动了植物的加速增长。这项技术还有潜力帮助解决寒冷气候下阳光不足的问题。

WCM薄膜为下一代农业开辟了一条广阔的未来发展道路。

我们可以期待，随着研究的深入，研究团队可以通过合理设计发光离子，自由地将发射光的颜色控制转换为其他的颜色，针对不同植物类型进行优化WCM薄膜。

论文来源：https://www.nature.com/articles/s41598-022-21427-6

（蜂耘新材料网    责任编辑：行云）