不同室內光環境對特定景觀植物光合作用速率及生長表現之差別效應

不同室內光環境對特定景觀植物光合作用速率及生長表現

之差別效應

何佳勳、楊純明*、蕭巧玲

行政院農業委員會農業試驗所作物組

摘要

本文研究由市面販售之常見室內景觀植

物中依耐陰特性選購

12 種為試材，首先依照

淨二氧化碳交換速率(視同光合作用速率)評

估對室內光環境之需求，篩選出較高正值淨

二氧化碳交換速率之

6 種植物。繼而在室內

條件下給予此

6 種植物不同的額外光照處

理，以探討利用人工光源提高室內光照強度

是 否 具 有 促 進 其 光 合 作 用 及 生 長 表 現 之 作

用，達到降低室內二氧化碳濃度類似淨化室

內空氣品質之效果。本試驗設於行政院農業

委員會農業試驗所霧峰總所，12 種景觀植物

在低光照

(28.6±1.2 µmol m

-2

_s

-1

_{)、高二氧化碳}

濃度

(504.4±52.1 ppm)的室內環境下，經過 5

wk 後發現以「巴黎美人粗勒草」(Aglaonema

spp. var. ‘Pattaya Beauty’) 、「 黃 金 葛 」

(Epipremnum aureum) 、「 綠 孔 雀 粗 勒 草 」

(Aglaonema spp. var.‘Green peacock’)、「極

光 粗 肋 草 」

(Aglaonema spp. var. ‘Siam

Aurora’)、「星光燦爛黛粉葉」(Dieffenbachia

spp. var. ‘Sparkles’) 及 「 白 鶴 芋 」

(Spathiphyllum floribundum)等 6 種植物淨二

氧化碳交換速率較高，乃篩選出進行後續室

內額外光照處理試驗。後續試驗以室內螢光燈

管之光照強度

(6.1±1.0 µmol m

-2

_s

-1

_{)為對照組}

(CK)，外加不同波段人工光源，分別為 23 W 白

光省電燈泡

(ELB-W

23W

；

27.7±1.2 µmol m

-2

s

-1

)、

23 W 黃光省電燈泡(ELB-Y

23W

；

23.7±1.3 µmol

m

-2

_s

-1

_{)、10 W 白光發光二極體(light-emitting}

diode; LED)燈泡(LED-W

10W

; 27.8±0.7 µmol

m

-2

_s

-1

_{)、或 10 W 黃光 LED 燈泡(LED-Y}

_10W

_;

31.3±2.7 µmol m

-2

_s

-1

_{)，合計 5 種光環境處理。試}

驗結果顯示，LED-W

10W

會促進「綠孔雀粗勒

草」

、

「巴黎美人粗勒草」及「黃金葛」之生長速

率，

ELB-W

23W

及

LED-W

10W

可加速「星光燦爛

黛粉葉」生長，

LED-W

10W

及

LED-Y

10W

對「極

光粗肋草」植株生長有促進效果， ELB-W

23W

及

LED-Y

10W

則可加快「白鶴芋」生長。不同額外

光照處理除了可促進上述不同景觀植物生長速

率外，隨著光照處理週數延長，淨二氧化碳

交換速率呈現明顯增加，例如第

5 週之淨二

氧化碳交換速率較第

2 週者增加 1.5–3 倍。綜

合試驗結果，可歸納出特定景觀植物對於光

強度及光波段的需求與反應有所不同，因此

在選購室內景觀植物時，宜同時考量室內光

照質量及景觀植物特性來配合其他室內環境

條件。另可增加特定波段的人工光源來提高

光照強度，以促使特定景觀植物發揮其光合

作用效果，藉由消耗較多二氧化碳而達到類

似淨化室內空氣品質之目的。

關鍵詞︰景觀植物、室內光環境、淨二氧化

碳交換速率、光合作用速率、人工

光源、植株生長。

Differential Effects on Photosynthetic

Rate and Plant Growth of Ornamental

Plants Grown under Different Indoor

Light Environments

Chia-Hsun Ho, Chwen-Ming Yang*

and Chiao-Ling Hsiao

Crop Science Division, Taiwan Agricultural Research Institute, Wufeng District, Taichung City 41362, Taiwan ROC

* 通信作者, cmyang@tari.gov.tw 投稿日期：2014 年 7 月 27 日 接受日期：2014 年 9 月 6 日

作物、環境與生物資訊 11:145-157 (2014)

Crop, Environment & Bioinformatics 11:145-157 (2014) 189 Chung-Cheng Rd., Wufeng, Taichung 41362, Taiwan ROC

ABSTRACT

Twelve ornamental plant species suitable for indoor growth conditions were selected to study their ability to tolerate low light levels. The tolerance to indoor light environment for these plants were assessed and compared by the net exchange rate of carbon dioxide (NERC). Six plant species with higher NERC were chosen and then grown indoors providing with additional lighting from various artificial light sources to study whether increase of light intensity would promote their NERC and growth performance so as to reduce indoor carbon dioxide concentration for a better indoor air quality. The experiments were carried out at Taiwan Agricultural Research Institute and the selected uniform potted plants were grown under conditions of low light (28.6±1.2 µmol m-2 _s-1_{) and high carbon dioxide} levels (504.4±52.1 ppm). After 5 wk of growth, plants of Aglaonema spp. var. ‘Pattaya Beauty’,

Epipremnum aureum, Aglaonema spp. var.‘Green

peacock’, Aglaonema spp. var. ‘Siam Aurora’,

Dieffenbachia spp. var. ‘Sparkles’, and

Spathiphyllum floribundum were found to have a

higher NERC than others. These plants were then provided with additional artificial light sources and were compared with plants grown under indoor fluorescence lamps (6.1±1.0 µmol m-2 _s-1_{) as} control check. The light intensity was increase to 27.7±1.2 µmol m-2 _s-1 _{with 23 W white light} energy-saving light bulb (ELB-W23W), to 23.7±1.3 µmol m-2 _s-1 _{with 23 W yellow light energy-saving} light bulb (ELB-Y23W), to 27.8±0.7 µmol m-2 _s-1 _with 10 W white light LED (light-emitting diode) (LED-W10W), or to 31.3±2.7 µmol m-2 _s-1 _{with 10 W} yellow light LED (LED-Y10W). Results showed that plant growth rates of Aglaonema spp. var. ‘Green peacock’, Aglaonema spp. var. ‘Pattaya beauty’, and Epipremnum aureum were stimulated by additional lighting with LED-W10W, while plant growth of Dieffenbachia spp. var. ‘Sparkles’ was enhanced by both ELB-W23W and LED-W10W. Plants of Aglaonema spp. var. ‘Siam Aurora’ were motivated by lighting with LED-W10W and LED-Y10W, yet plants of Spathiphyllum floribundum were most provoked by ELB-W23W and LED-Y10W. Along with the promotion of growth rate by the increase of light intensity, NFRC was also gradually improved by the extra light. At 5 wk

after start of lighting treatments, NFRC increased to 1.5–3 folds than that at 2 wk. As a result, this study demonstrated that varietal differences in requirement and response to light intensity and quality existed in different ornamental plant species. Plant characteristics and indoor light environment are factors needed to be taken into account with other environmental conditions when selecting ornamental plants to grow indoors. To further improve plant growth as well as to raise NERC for purpose of consuming indoor carbon dioxide, increase of light intensity with artificial light sources is a proper option for consideration.

Key words: Ornamental plants, Indoor light environment, Net exchange rate of carbon dioxide, Photosynthetic rate, Artificial light source, Plant growth.

前言

隨著人類文明的進步與發展，人們開始

重視身體健康及工作環境品質，力求生活保

健和生命安全。根據文獻研究發現，若長時

間置身於密閉性較高的建築物或空間內，依

照各人體質可能會出現頭痛、眼、鼻或喉嚨

的過敏、嗜睡、無法專注、容易疲勞及對氣

味敏感等種種生理不適症狀，統稱為「病態

建 築 症 候 群

(sick building syndrome;

SBS)」(Kostiainen 1995, Jagjit 1996, Jones

1999, Shinohara et al. 2004)。

揮 發 性 有 機 物

(volatile organic

chemicals; VOCs)為一系列化學物質所產生

的揮發性氣體，其為引起生理不適症狀的源

頭之一，已知包括甲醛(formaldehyde)、甲

苯

(toluene)等 皆 為 室 內 常 見 的 揮 發 性 有 機

物。這些

VOCs 的釋放來源相當廣泛，包含

家具、影印機、窗簾帷幕、指甲油、清潔劑、

黏著劑、塗料或建築材料等，而一般新建物

或 新 房 的

VOCs 濃 度 普 遍 高 於 舊 房 舍

(Spengler and Sexton 1983, Gordon et al.

1999, Wolkoff 2003, Zhang et al. 2009)。

另 外 ， 現 行 大 氣 中 二 氧 化 碳 濃 度 約 在

350-420 ppm 之間波動，而室內二氧化碳濃

度範圍可能高達

350-2,500 ppm 之間，其濃

度高低與建築物的通風性及室內人數、物品

有密切關係，一般二氧化碳濃度會隨著室內

人數及所待時間增長而逐漸上升。文獻資料

亦顯示，二氧化碳濃度與

SBS 症狀具有顯著

正相關，當二氧化碳濃度過高時，則容易與

SBS 症狀結合產生，如頭痛、嗜睡、反射減

退 、 倦 怠 等 現 象 ， 進 而 降 低 工 作 效 率

(Seppänen et al. 1999)，長期以往將不利個人

身體。為改善及維護室內空氣品質(indoor air

quality; IAQ)， 且 維 護 國 民 健 康 及 生 活 環

境，行政院環境保護署特訂定室內空氣汙染

物濃度建議值，如二氧化碳濃度訂定

8 小時

平均值為

1,000 ppm，甲醛則訂定 1 小時平

均值為

0.08 ppm，而總揮發性有機化合物

(total volatile organic chemicals; TVOC; 包

含

12 種揮發性有機物之總和)1 小時平均值則

為

0.56 ppm (EPA Taiwan 2012)。

研究另發現，可透過三種方式來提升室

內空氣品質，如控制污染源、利用通氣系統

來 排 放 汙 染 氣 體 及 淨 化 空 氣 污 染 物 等 方 式

(EPA USA 2007)。綠色植物可藉由光合作用

過程，由氣孔吸收二氧化碳來固定碳水化合

物並提供生長所需的能量來源，因此綠色植

物在適當的光環境下可進行光合作用，以減

少室內二氧化碳濃度/含量。文獻研究顯示，

植物亦可以經由葉片吸收空氣中的揮發性有

機物，其除了利用氣孔與外界進行氣體交換

之外，亦可經由表皮進入植物體內，

VOCs

則可藉由植物體內的生理機制而代謝，而植

物移除

VOCs 的效能與植物種類、時間、光

強 度 及 污 染 物 種 類 等 有 相 關

(Giese et al.

1994, Jen et al. 1995, Korte et al. 2000, Yoo et

al. 2006)。

苯與甲苯被植物吸收後，主要分布於葉

綠體與細胞質中，在進入卡爾文循環(Calvin

cycle) 後 其 芳 香 環 被 水 解 成 有 機 酸 及 胺 基

酸，而光照環境下其代謝效能明顯高於黑暗

環 境

(Ugrekhelidze et al. 1997, Yoo et al.

2006)。植物經由葉片氣孔吸收甲醛後，可經

由植物體內的卡爾文循環酵素氧化作用，將

甲醛轉化為胺基酸、醣類及有機酸，並由韌

皮部運移至根部或種子貯存。植物約可清除

60–90%的甲醛，而光照環境下代謝甲醛的能

力是黑暗環境中的

5 倍 (Schmitz et al. 2000,

Hanson and Roje 2001)。因此，如何充分利

用人工光源以促進植物對甲醛或其他揮發性

有機物的吸收，不僅值得深入研究探討，更

可加以應用於改善室內空氣品質。

植物種類(或品種)及植物形態(如葉齡、

葉表形態、氣孔分佈及葉內擴散阻力等)等均

會影響植物吸收毒害氣體的效能，而一般較

年 輕 葉 片 的 吸 收 速 率 高 於 老 葉

(Elkiey and

Ormrod 1980, Kull and Moldau 1994,

Collins et al. 2000, Korte et al. 2000)。此外，

外界環境因子亦會影響植物吸收污染物

/污

染氣體的能力，如光強度、二氧化碳、溫度

及 風 速 等

(Hill 1971, Leuning et al. 1979,

Hove et al. 1990)。研究報告亦指出，根群與

栽培介質中的微生物可能也參與淨化室內空

氣品質的一環，如去除植物葉片時，含有根

系的栽培介質可降低

VOCs 的濃度達 45%以

上，而不含根系的栽培介質，其減少

VOCs

的效能為

20%。又白晝期間氣生植物(aerial

plant)與根圈移除 VOCs 效能比約 1:1，而夜

晚的移除效能比則為

1:11 (Wood et al. 2002,

Orwell et al. 2006, Kim et al. 2008)。由上述

研究可知，植株、根系與土壤微生物為一個

調節性的生物系統，可有效淨化室內空氣品

質，降低室內污染氣體濃度，也是進行試驗

分析時應當注意與分別的重點。

本項試驗研究第一階段旨在評估所選用市

面上常見室內景觀植物之淨二氧化碳交換速率

(視同光合作用速率)高低，並瞭解其對光環境

之需求及對應光合作用表現。第二階段則由在

本試驗環境條件下將具有高二氧化碳交換速

率潛能之室內景觀植物，進行額外人工光源

之光照處理，以探討提高室內光照強度是否

會促進其淨二氧化碳交換速率

/光合作用速

率及生長表現，期由增加消耗室內二氧化碳

來達到類似淨化室內空氣品質之目的。

材料與方法

本項試驗設於行政院農業委員會農業試

驗所

(臺中市霧峰區總所)選用之室內情境進

行，將自臺中市大里區國光假日花市選購之

12 種常見室內景觀植物作為參試材料(Fig.

1)，每一種植物皆分別挑選 4 盆植株外觀與

生長勢相近者。參試盆栽植物群組先由室外

移入室內環境馴化

96 h 後，再開始進行試驗。

參試室內景觀植物種類

選購之

12 種常見室內景觀植物包括: 天

南 星 科 黛 粉 葉 屬 之 「 白 玉 黛 粉 葉 」

(Dieffenbachia spp. var. ‘Camilla’) ， 英 名

dumbcane、dumbplant 等，原產於中南美洲哥

倫比亞、哥斯大黎加一帶；天南星科粗肋草屬

之「巴黎美人粗肋草」

(Aglaonema spp. var.

‘Pattaya beauty’)，英名 Pattaya beauty、

aglaonema 等，原產於東南亞(如馬來西亞及

菲律賓

)；天南星科麒麟葉屬之「黃金葛」

(Epipremnum aureum)，英名 Pothos、Devil's

ivy 等，原產於所羅門群島；菊科千里光屬之

「金玉菊(白金菊)」(Senecio macroglossus)，

英名

Variegated Wax Vine，原產於非洲南

部；木棉科馬拉巴栗屬之「馬拉巴栗(發財樹)」

(Pachira macrocarpa) ， 英 名 Malabar

chestnut，原產於墨西哥、中南美洲委內瑞

拉、圭亞那、西印度群島等熱帶地方；人為

雜交種「麗格海棠」(Begonia × Begonias)，

英 名

Rieger begonia, 係人為將球根海棠

(Begonia spp. var. ‘tuberous begonia’)與原生

秋海棠(Begonia spp.)雜交培育的品系；龍舌蘭

科虎斑木屬之「密葉竹蕉(阿波羅千年木)」

(Dracaena deremensis var. ‘Compacta’)，英名

Calypso queen，原產於地中海及日本；天南

星科粗肋草屬之「綠孔雀粗肋草」

(Aglaonema

spp. var. ‘Green peacock’)；天南星科粗肋草

屬 之 「 極 光 粗 肋 草 」

(Aglaonema spp. var.

‘Siam Aurora’)；天南星科黛粉葉屬之「星光

燦 爛 黛 粉 葉 」

(Dieffenbachia spp. var.

‘Sparkles’)；天南星科粗肋草屬之「如意粗肋

草 」

(Aglaonema spp. var. ‘Pride Of

Sumatra’)；天南星科白鶴芋屬之「白鶴芋」

(Spathiphyllum floribundum) ， 英 名 Peace

lily，原生於熱帶南美洲及哥倫比亞一帶。

試驗規劃與光照處理

第一階段試驗係於完成參試植物群馴化

後，各景觀植物群組每間隔

7 d (1 wk)即量測

其等最上位完全展開葉片之淨二氧化碳交換

速率

(視為光合作用速率，或稱淨光合成速

率)，量測時間介於上午 10:30 至 12:00 之間，

連續

5 wk，以從 12 種景觀植物中篩選出 6

種具有較高淨二氧化碳交換速率者。白晝期

間 室內光 環境 為螢光 燈管

(06:00-18:00)加上

散 射 太 陽 光 ， 植 株 上 方 光 強 度 為

28.6±1.2

µmol m

-2

_s

-1

_{，夜間則無人工光源之光照而黑}

暗。此外，室內溫度變動於

26.6±0.4℃之間，

室內相對濕度範圍為

76.8±4.8%，室內二氧化

碳濃度波動則為

504.4±52.1 ppm。葉片淨二

氧化碳交換速率之量測，係以攜帶式光合作

用 測 定 系 統

(portable photosynthesis

system; LI-6400, LI-COR Inc., Lincoln,

Nebraska, USA)為之。每次量測 120 s，取第

90、100 及 110 s 測值之平均值，再取 4 株植

物均值為該植物代表值，由連續

5 wk 測值之

變化趨勢，以瞭解參試植物置於本試驗室內

環境下光合作用速率之改變。本試驗乃在相

同二氧化碳情境下進行

12 種參試景觀植物之

光合作用速率量測，故植物間的光合作用速

率比較為相對值，且室內二氧化碳濃度變異

範圍±10%。而在此較高室內二氧化碳濃度、

低光照情境下，參試景觀植物之氣孔導度值

偏低，其變化區間不如光合作用速率，因此

本試驗僅觀察光合作用速率作為篩選標準。

經過

5 wk 後依照淨二氧化碳交換速率高低

選出者，被認為係具有相對較佳光合作用速

率潛力之植物，繼而進行給予不同額外室內

光照處理之第二階段試驗。

Fig 1. Twelve selected ornamental plants for the study. A: Dieffenbachia spp. var. ‘Camilla’; B: Aglaonema spp. var. ‘Pattaya beauty’; C: Epipremnum aureum; D: Senecio macroglossus; E: Pachira macrocarpa; F:

Begonia×hiemalis; G: Dracaena deremensis var. ‘Compacta’; H: Aglaonema spp. var. ‘Green peacock’; I: Aglaonema spp. var. ‘Siam Aurora’; J: Dieffenbachia spp. var. ‘Sparkles’; K: Aglaonema spp. var. ‘Pride

第二階段試驗除了光環境之外，其餘室

內環境條件皆同第一階段試驗。此

6 種景觀

植物繼續於室內每日白晝期間施以不同光波

段之人工光源額外光照處理，惟阻隔散射太

陽光進入室內，因此改以僅有室內螢光燈管

光照為對照組，光強度

6.1±1.0 µmol m

-2

_s

-1

_。

額外光照處理，分別為

23W 白光省電燈泡

(ELB-W

23W

，Philips Helix 6,500K 晝光色；

光強度

27.7±1.2 µmol m

-2

_s

-1

_{)、23W 黃光省電}

燈泡(ELB-Y

23W

，Philips Helix 2,700K 燈泡

色；光強度

23.7±1.3 µmol m

-2

_s

-1

_{)、10 W 發}

光二極體(light-emitting diode; LED)白光燈

泡(LED-W

10W

；27.8±0.7 µmol m

-2

s

-1

)、或 10

W LED 黃光燈泡(LED-Y

10W

；31.3±2.7 µmol

m

-2

_s

-1

_{)等人工光源，合計 5 種光環境處理，}

本試驗僅探討不同光源

/光環境對參試景觀

植物光合作用速率之表現

(未區分光源的質

與量差異)。每個燈泡與植株距離固定為 0.25

m，光照處理時間為 06:00–18:00，每日計 12

h。在額外光照處理後連續 5 wk 處理期間，

分別量測最上位完全展開葉片之淨二氧化碳

交換速率，方法如前述。各人工光源之輻射

光譜，係以

GER-2600 型可攜式輻射光譜儀

(SVC Co., New York, USA)量測，5 種光環境

測得之光譜圖繪製如

Fig. 2。植株株高以直尺

量測，係指土表至植株最高頂點之間距離。

而生長速率(growth rate)則以前後時間株高

差異之百分比估算，公式為:

Growth rate = [(處理第 5 週株高 – 處理前

(第 0 週)株高)/處理第 5 週株

高] ×100%。

試驗統計分析

試驗資料分析以

SAS 統計軟體(version

9.1) 進 行 變 方 分 析 (ANOVA; analysis of

variance)檢定，並使用最小顯著性差異測驗

(least significance difference; LSD)以判定

處理間的差異是否達到顯著性。統計繪圖，

則 使 用

SPSS 公 司 之 SigmaPlot 軟 體

(version 10.0)。

結果與討論

參試

12 種室內景觀植物於本試驗設置之

一般室內光環境下分別量測連續

5 wk 之淨

二氧化碳交換速率(視為淨光合作用速率，以

下採用

)，整理如 Table 1。如表所示，在室內

螢光燈管加上散射太陽光之白晝(量測時間

介於上午

10:30 至中午 12:00)，當光強度為

28.6±1.2 µmol m

-2

_s

-1

_{時，參試植物處理第}

₁

週 之 淨 光 合 作 用 速 率 大 多 為 負 值 。 由 此 顯

示，這些原本生長於室外露地之耐陰性參試

植物於此時仍處於新環境適應期，呈現不穩

定的淨光合作用速率狀態，負值的淨光合作

用速率隱示呼吸消耗高於光合成。經過

2 wk

後，參試植物之光合作用速率漸趨於穩定，

淨光合作用速率轉為正值者逐漸增加。至

5

wk 後，有半數植物的淨光合作用速率平均值

轉 為 正 值 ， 包 括 「 巴 黎 美 人 粗 勒 草 」

(Aglaonema spp. var. ‘Pattaya beauty’)、「黃

金葛」(Epipremnum aureum)、「綠孔雀粗勒

草」

(Aglaonema spp. var. ‘Green peacock’)、

「極光粗肋草」(Aglaonema spp. var. ‘Siam

Aurora’)、「星光燦爛黛粉葉」(Dieffenbachia spp.

var. ‘Sparkles’) 及 「 白 鶴 芋 」 (Spathiphyllum

floribundum)等 6 種景觀植物。換言之，此 6

種景觀植物置於本試驗一般室內低光、高二

氧化碳環境下，具有較佳淨光合作用速率潛

能，能夠適應低光照的室內情境，因此乃篩

選進行後續額外人工光源之光照試驗。本試

驗於先前預備試驗分別進行第一片完全展開

葉及以下之

2 片葉片光合作用速率量測，其

與第一片完全展開葉之淨光合作用速率值無

明顯差異(資料未列出)。另 Lieth and Pasian

(1990)研究資料亦顯示，玫瑰葉片之葉齡於

10 至 30 天期間，其淨光合作用速率值變異範

圍小於

30%。因此，本試驗各植物之 4 株重

複植株之間近於相似光合作用速率等級，並

以其均值為代表值。

據此結果可推知，不同景觀植物對於光

環境各有不等需求，當置於特定光環境(如室

(D) ELB-Y_23W Wavelength (nm) 300 425 550 675 800 0 2e+5 4e+5 6e+5 8e+5 (B) ELB-W_23W Radiance (W cm -2 nm -1 sr *10 -10 ) 0 2e+5 4e+5 6e+5 8e+5 (E) LED-Y_10W 300 425 550 675 800 (C) LED-W_10W

(A) Indoor light (Inflorescent lamps)

0.0 3.0e+4 6.0e+4 9.0e+4 1.2e+5

Fig 2. The radiance spectra of light sources used in daytime illumination treatments in the study. (A) Indoor light with inflorescent lamps; (B) 23 W white light energy-saving light bulb (ELB-W23W); (C) 10 W white

light LED (LED-W10W); (D) 23 W yellow light energy-saving light bulb (ELB-Y23W); (E) 10 W yellow light

LED (LED-Y10W). LED: light-emitting diode.

內)下，即可區別出植物種類之間的異同，此現

象反應於葉片淨光合作用速率之正負值及高低

值。Giorgioni and Neretti (2010)之報告指出，

「白鶴芋」、「白玉黛粉葉」及「銀后粗勒草」

(Aglaonema spp. var. 'Silver Queen')等景觀植物

在低光環境(9 µmol m

-2

_s

-1

_{)下，其淨光合作用速}

率為負值，亦即呼吸作用消耗大於光合作用生

產，若能逐漸提高光強度則可促進其淨光合作

用速率轉趨為正值。本文研究乃據以進行第二

階段額外不同波段人工光源之光照試驗，持續

觀察所篩選之

6 種植物是否具有類似表現，俾

以未來利用於改善室內空氣品質可能性，亦即

藉由提高光照強度對光合作用速率的促進達到

近似於降低消耗室內二氧化碳效果。

在第二階段額外不同人工光源之光照試

驗中，係以省電燈泡及

LED 燈泡等人工光源

增加原有室內螢光燈管(CK)之光照強度，據

以觀察前述第一階段篩選出之

6 種景觀植物

之淨二氧化碳固定速率及植株生長表現。經

比較額外光照處理前後之植株株高，可瞭解

不同光環境下參試

6 種特定景觀植物之生長

差異(Table 2)。由不同人工光源處理 5 wk 後

之 株 高 增 加 百 分 比

(視 同 生 長 速 率 )結 果 顯

示，額外

LED-W

10W

處理將明顯促進「綠孔

雀粗勒草」

、

「巴黎美人粗勒草」及「黃金葛」

之生長速率，分別達

17.5%、11.2%及 25.2%。

「 星 光 燦 爛 黛 粉 葉 」 在 額 外

ELB-W

23W

及

LED-W

10W

處理下，其生長速率分別達

10.1%

及

6.4%。「極光粗肋草」在額外 LED-W

10W

及

LED-Y

10W

處理下，其生長速率則分別為

6.9%及 7.7%。「白鶴芋」以額外 ELB-W

23W

及

LED-Y

10W

處理時，其生長速率分別提高至

9.9%及 10.9%。在其他植物之試驗結果，亦

顯示經特定波段光輻射處理將影響植物生長

性狀，如「仙客來(Cyclamen persicum)」於紅

光處理下花莖延長之促進效果高於白光處理

者，而藍光則會抑制大豆的節間延長並縮小

其 葉 面 積

(Heo et al. 2003, Dougher and

Bugbee 2004)。由此可推知，本試驗參試之 6

種景觀植物存在對於特定光波段處理之敏感

差異，這些差異性反應於不同光源/光波段處

理之生長促進效果。

又為瞭解不同光環境下特定景觀植物之

淨光合作用速率變化，並探討隨著光照處理

週數增加是否影響淨光合作用速率，以及相

較於室內螢光燈管，額外人工光源之光照強

度增加是否具有促進淨光合作用速率效果，

乃繪製試驗結果之柱狀及折線圖(Fig. 3)。由

圖示之試驗結果，顯示此

6 種景觀植物於光

照處理第

5 週之淨光合作用速率有升高現

象，相較於第

2 週者其淨光合作用速率增加

1.5–3 倍。其中，「巴黎美人粗勒草」、「星光

燦爛黛粉葉」及「白鶴芋」於

ELB-W

23W

處

理下，淨光合作用速率可增加至

6–8 倍。另

外，相較於室內螢光燈管之測值，在額外光

照下

6 種景觀植物之淨光合作用速率增加約

1 倍 左 右 ， 而 「 星 光 燦 爛 黛 粉 葉 」 於

ELB-W

23W

、

LED-W

10W

及

LED-Y

10W

處理下，

其淨光合作用速率可增加約

3–4 倍。由此可

知，隨著光照處理週數延長，參試景觀植物

之淨光合作用速率有升高趨勢，而前

2 wk 期

間多數景觀植物仍處於光環境適應狀態，進

入第

3–5 週後植物多呈現穩定表現，因此第 5

週之淨光合作用速率會相較於第

2 週增加約

1.5–3 倍。

由於利用人工光源提高光照強度顯示具

有促進光合作用效果，若景觀植物置於低光

照之室內環境未有良好光合作用速率時，將

無法表現出消耗二氧化碳

(降低二氧化碳濃

度)之類似淨化室內空氣品質之效果，此時可

藉由外添光源提高光照強度予以改善。惟試

驗結果亦顯示，不同景觀植物對不同波段光

源具有不等反應，因此應當慎選合適光源才

能 達 到 預 期 效 果 。

Di Benedetto and

Cogliatti (1990)之研究報告指出，「細斑粗勒

草(Aglaonema commutatum)」生長於低光環

境(2.7 µmol m

-2

_s

-1

_{)下，其淨光合作用速率值}

為負值，隨著光強度增加則會提高光合作用

速率，而照射混合型光源水銀燈之光合作用

速 率 較 高 於 螢 光 燈 ， 且 提 高 光 照 強 度

(20

µmol m

-2

_s

-1

_{)亦可增加地上部及地下部之乾}

物質量。本試驗初期乃固定人工光源與景觀

植物距離(0.25 m)，後續一系列研究將進一步

探討景觀植物於不同光強度下，其光合作用

速率表現，期以找到最適光度值，以作為改

善室內空氣品質及盆栽密度之參考。

綜合上述試驗結果，可歸納出特定景觀

植物對於光強度的需求有所不同，反應於淨

二氧化碳交換固定速率/淨光合作用速率及

生長差異。因此，在選購室內景觀植物時，

宜同時考量室內光強度及景觀植物特性來配

合其他室內環境條件，以提高對室內二氧化

碳的淨固定，另可增加適合特定波段的人工

光源來提高光照強度，以促使該特定景觀植

Table 2. Effects of additional lighting treatments in Experiment II on plant height (cm) of the six selected ornamental plants.

Lighting Weeks from start of lighting treatment Growth

rate (%)

treatment 0 1 2 3 4 5

Aglaonema spp. var. ‘Green peacock’

CK 43.37±3.30y _{43.93±3.19 44.12±3.13 44.31±3.27 44.47±3.21 44.61±3.16 2.9}z ELB-W23W 42.69±4.64 43.43±4.79 44.49±4.51 44.63±4.75 44.77±4.61 44.96±4.51 5.3 ELB-Y23W 42.95±1.77 43.65±1.77 43.98±1.75 44.24±1.61 44.48±1.61 43.75±2.56 1.9 LED-W10W 37.88±3.45 39.39±3.44 41.80±3.51 43.49±3.84 44.09±3.63 44.50±3.27 17.5 LED-Y10W 41.30±3.14 42.50±3.02 43.01±3.32 43.50±3.52 43.50±3.47 43.90±3.50 6.3

Aglaonema spp. var. ‘Pattaya beauty’

CK 41.14±2.31 41.37±2.21 42.02±2.36 42.05±2.30 42.24±2.45 42.53±2.48 3.4 ELB-W23W 43.08±3.48 43.86±3.64 44.76±3.56 45.19±3.48 45.54±3.39 46.20±3.38 7.2 ELB-Y23W 40.33±1.83 40.84±1.86 40.97±1.78 41.25±1.78 41.54±1.64 41.84±1.69 3.7 LED-W10W 37.56±2.20 39.39±2.79 39.78±2.71 40.93±1.88 41.25±2.02 41.78±1.67 11.2 LED-Y10W 43.95±2.79 45.34±3.29 45.95±3.32 46.56±3.51 47.93±2.47 48.29±2.75 9.9 Epipremnum aureum CK 27.85±3.92 28.85±3.47 29.48±3.37 29.83±3.41 30.00±3.69 30.35±3.99 9.0 ELB-W23W 26.45±3.56 27.20±3.34 28.15±3.26 28.73±3.24 28.80±3.20 28.93±2.99 9.4 ELB-Y23W 30.43±3.24 30.60±3.10 30.73±2.99 30.95±2.83 31.03±2.79 31.48±2.77 3.5 LED-W10W 23.67±2.90 26.05±2.89 26.56±2.94 28.12±2.92 29.13±3.77 29.63±3.94 25.2 LED-Y10W 25.48±3.31 26.70±2.89 27.23±2.60 27.28±2.48 28.13±2.78 28.38±2.98 11.4

Dieffenbachia spp. var. ‘Sparkles’

CK 31.22±2.24 32.62±1.95 33.07±1.93 32.57±2.26 32.63±2.21 31.66±3.21 1.4 ELB-W23W 27.86±1.65 28.93±2.94 30.44±1.55 30.59±1.53 30.70±1.48 30.66±1.62 10.1 ELB-Y23W 32.44±1.98 32.81±1.79 33.11±1.58 33.24±1.53 33.29±1.55 33.10±0.70 2.0 LED-W10W 29.27±2.59 29.75±2.70 30.42±2.47 30.87±2.68 31.08±2.44 31.13±2.51 6.4 LED-Y10W 31.59±0.63 31.94±0.80 32.24±0.78 32.49±1.00 32.53±1.02 32.85±1.38 4.0

Aglaonema spp. var. ‘Siam Aurora’

CK 34.85±2.16 35.74±1.81 36.14±1.86 36.13±1.93 34.94±2.48 36.34±1.96 4.3 ELB-W23W 36.24±2.54 36.40±2.49 36.57±2.48 37.18±2.70 37.56±2.94 38.17±3.24 5.3 ELB-Y23W 33.05±1.91 33.62±2.15 33.90±2.21 33.95±2.12 34.21±2.18 34.33±1.95 3.9 LED-W10W 29.37±2.51 28.12±2.35 29.37±2.51 29.94±2.22 30.84±2.76 31.39±2.34 6.9 LED-Y10W 34.81±2.05 36.49±1.73 36.83±1.76 36.92±2.06 37.29±1.63 37.48±1.65 7.7 Spathiphyllum floribundum CK 54.23±2.73 54.70±3.11 54.73±3.07 55.00±2.85 54.93±2.85 55.10±2.76 1.6 ELB-W23W 49.17±4.01 50.07±2.73 51.43±2.74 52.63±2.05 52.70±2.08 54.03±2.20 9.9 ELB-Y23W 53.00±2.48 54.48±2.58 55.58±2.83 55.58±2.83 55.78±2.85 53.60±2.10 1.1 LED-W10W 48.88±1.11 49.05±1.42 49.03±0.82 52.68±3.72 52.80±3.77 50.03±1.43 2.4 LED-Y10W 52.75±3.71 54.00±3.49 54.10±3.47 54.73±3.72 57.25±3.95 58.50±3.24 10.9 z _{Growth rate: [(plant height at the 5}th _{week – plant height at 0 week)/plant height at the 5}th _{week] ×100%.}

物發揮其光合作用表現，藉由消耗二氧化碳

濃度達到類似淨化室內空氣品質之效果與目

的。由於研究亦指出揮發性氣體(如甲苯與甲

醛)經由葉片氣孔吸收後，可經由植物光合作

用之卡爾文循環(Calvin cycle)將其代謝成有

機酸及胺基酸，因此若增加二氧化碳交換速

率，將可能促進揮發性氣體之代謝速率，本

系列研究將據此深入探討。

Indoor light 0.0 0.8 1.6 2.4 3.2 0 3 6 9 12 ELB-Y_23W R el ati ve ph otos yn the tic r a te 0 3 6 9 12 LED-W_10W A B C D E F 0.0 0.8 1.6 2.4 3.2 LED-Y_10W Plant species A B C D E F 0 3 6 9 12 ELB-W_23W Ph oto sy nth eti c r ate at 5 w ee ks of l igh tin g tr e atm e nt ( mol m -2 s -1) 0.0 0.8 1.6 2.4 3.2

relative to indoor light value relative to the 2nd week value

Fig 3. Effects of additional lighting treatments on photosynthetic rate at the 5th _{week after start of treatments}

for six selected ornamental plants grown under indoor light condition. CK: Indoor light with inflorescent lamps, 6.1±1.0 µmol m-2 _s-1_{; ELB-W23W: 23 W white light energy-saving light bulb, 27.7±1.2}

µmol m-2 _s-1_{; ELB-Y23W: 23 W yellow light energy-saving light bulb, 23.7±1.3 µmol m}-2 _s-1_{; LED-W10W: 10 W}

white light LED, 27.8±0.7 µmol m-2 _s-1_{; LED-Y10W: 10 W yellow light LED, 31.3±2.7 µmol m}-2 _s-1_{. LED:}

light-emitting diode. Distance from light bulbs is 25 cm. A: Aglaonema spp. var. ‘Green peacock’; B:

Aglaonema spp. var. ‘Pattaya beauty’; C: Epipremnum aureum; D: Dieffenbachia spp. var. ‘Sparkles’; E: Aglaonema spp. var. ‘Siam Aurora’; F: Spathiphyllum floribundum.

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