大规模的水耕种植者和较小的室内爱好者通常都具有相同的目标,即最大化其生产系统的生长和产量

选择合适的品种,最佳营养和理想的生长气候会大大增加水培系统我们一直在寻找其他可能性,以进一步推动增长和生产力

特别是自从采用先进且更具成本效益的室内照明技术以来,一项技术就得到了越来越多的研究,该技术是使用连续光代替大多数农作物的正常黑暗时段。

如果光合作用可以通过连续照明来增加植物的同化生产和利用,从而有可能增加生长和提高产量。这似乎是植物生产增加光并因此增长的简单而成功的公式,但是植物生理学和对连续光的反应远非如此。更复杂,似乎也取决于物种

光与花

光对植物的生长和发育有许多不同的影响,除了在光合作用中明显用于产生生长的同化物外,光还在其他几个生理过程中起作用

一些植物需要短时或长时日照来促进或抑制开花,因此在种植者进行操作的某些生长阶段,连续光照是不合适的开花时间

但是,大多数广泛种植的现代水培作物品种,例如生菜西红柿,黄瓜和辣椒,对开花都不是日长敏感的,因此在某些情况下它们可能会受益于连续的日长

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光强度

作物截获的光量不仅取决于每天提供的小时数,还取决于强度。一小时内接收到的光量可以计算为日光积分DLI这是强度和持续时间的结合这是一种测量植物接收的光的有意义的方法,而不仅仅是点读强度

植物生长时间更长光周期与小时相比,例如小时的光强度较低,但是增加的日长度意味着它们将获得与较短的日照相同的总光线,这意味着在连续光照下生长的植物只能使用这么多的光在一个小时内,它们会以高DLI完全被光饱和,因此连续照明方案通常使用输出功率较低的灯

目前,某些作物(例如,幼苗生菜和叶菜类蔬菜)使用低水平连续照明,但是,这些作物似乎具有最大的潜力,这些作物需要较高的日间总光照水平,并且强烈需要同化以最大化果实生长

持续的光照和植物伤害

据报道,连续光照会造成叶片和农作物的伤害,并且在某种程度上是依赖物种的。西红柿特别敏感,并且据报道,栽培的番茄品种在连续光照下生长会造成叶片伤害。

这种破坏的机理尚不完全清楚,但至少部分原因是在长时间的光照条件下,叶片中产生的淀粉和可溶性糖过度积累,会导致一系列症状,最常见的是叶绿化叶细胞泛黄和坏死死亡持续光照还可能由于过度光照而加速叶片衰老和光氧化损伤,并且可能还有其他与叶面损伤有关的因素

研究发现,在连续光照下每小时在较低的温度下运行数小时,使许多以F o C交替温度种植的番茄和短期暴露于F oC的黄瓜受益,这降低了由连续加热引起的伤害症状的严重性光

连续光下的叶片损伤似乎不仅是由于长时间曝光本身造成的,而且还由光强度和光质量以及热周期提供的温度之间的相互作用引起

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持续照明并吸收同感

使用连续光的限制因素之一是将光合作用的同化物从已经进行光合作用的叶片上转移到需要生长的部位的过程,这种吸收的过程包括在果实中快速发育的细胞。芽花和新的根生长

在正常的黑暗条件下,在没有光合作用的光亮和黑暗期间,在光亮时期产生的光同化物可以从叶片中输出,从而防止了叶细胞中糖的积累。从叶细胞中排出的速度足够快,这些糖的积累会产生负反馈并减缓甚至停止进一步的光合作用

因此,即使提供足够的光,叶片中的同化物积累和随后的光合作用减慢也意味着即使在连续光照下也不会增加产量和生产率

实际上,可能会发生生长减少。这被视为使用连续光来提高食品生产率的主要缺点。另一个问题是,这种过量吸收的同化物积累在叶细胞中,无法运出。叶子足够快的速度这可能是造成某些物种在连续光照下遭受伤害和叶子受伤的原因

温度与光线在几个不同级别上相互作用的事实进一步混淆了连续光是否对某些农作物有利的过程。
第一温度决定了光合作用的速率,因此在提供最佳保暖性的条件下,在连续光照下比在比最佳温度凉爽的条件下产生更多的同化物,因此在这些温暖的条件下,叶片中淀粉的累积量更高

次要温度在同化物从叶源到水槽的果实花芽的传输速率中起主要作用。在正常的白天夜晚下,通常在白天白天变暖,而在夜晚则在夜间凉爽。为了使最大的光合作用发生,通常在一个小时内保持相同的权利。韧皮部随着黑暗的降落,从快速冷却的叶片中释放出糖分中的糖,随后在温暖的温度下光合作用的速率很高

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一些研究发现,尽管在相同的最佳温暖温度下连续发光以允许最大的光合作用速度发生,但由于叶片中的同化物积累,会导致总体生长速度下降

但是,如果在相同的连续光照下,在一小时内温度发生变化,则会产生生长益处,并且通常可以防止叶片受损
这似乎对诸如番茄和茄子这样的植物特别有益,这些植物在连续光照下易于叶片受伤

已经发现,与恒定的F oC相比,在连续光照下一小时内F oC的运行温度降低了叶片中糖分的积累问题,并且提高了干物质的产生率和产量

有证据表明,在连续光照下,每个低温温度都持续数小时,这有利于淀粉和糖类的代谢以及从叶片到水槽的迁移。研究发现,在每个小时的时间内改变温度,很容易造成叶片损伤的物种可以在很大程度上防止连续光

结论

虽然在某些条件下低水平连续照明可以提高某些农作物的生长和生产力,但并非总是永久打开照明并希望获得最佳结果的简单情况

某些物种(例如西红柿)对连续光特别敏感,并且会遭受叶片损伤和生产力损失,而诸如光强度谱和温度之类的因素都会相互作用,从而决定对该技术的最终响应

然而,有希望的是在连续光照下利用温度变化来最大化碳水化合物的代谢和糖从叶面进入发育细胞的卸载,从而增加了光利用的潜力

在许多常见的水培物种中都有遗传潜力,可以培育出在连续光照下不易受损的品种,同时能够最大化光合作用的额外时间,从而提高生长速度和产量

对于那些想要使用连续光进行实验的人来说,第一步是不需花一天时间开花或阻止开花的植物,第一步是仔细考虑所选物种的光强度,并最终在每个小时内保持温差期间提供一些凉爽的条件,以帮助糖分卸载和碳水化合物代谢