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植物对光成分的自然感知机理

2021-07-30 13:48 作者:广东伟照业光电  | 我要投稿

UVA / UVB /紫外线(280nm-400nm)

在户外保护皮肤时,大家可能熟悉术语UV-A / UV-B。我们使用防晒霜来保护我们的皮肤免受太阳紫外线的伤害,以防止皮肤受损。过多的紫外线会导致晒伤,在极端情况下甚至会导致癌/黑色素瘤!

当我们谈论植物时,有时将UV-A(315至400 nm)和UV-B(280至315 nm)归类为“蓝色”光谱的一部分,尽管在最近几年中,在一些研究中发现紫外线光谱对植物有其独特的影响。

像人类一样,受到高强度紫外线照射的植物也会受到损害,而且我们了解到,植物会通过制造化学物质,抗氧化剂和酶来帮助预防和修复伤害,从而对紫外线产生反应。基本上,他们正在制作自己的“防晒霜!” 这有点像我们的身体在紫外线照射后如何使我们晒黑,以保护我们免受进一步的皮肤伤害。

一些种植者认为,向植物提供UV-B光线可能会增加THC含量或大麻芽效力的其他方面。从理论上讲,这是有可能的,因为我们知道UV-B光确实会改变植物的生长方式。但是我们不知道大麻到底是如何对UV-B做出反应的。它可能会增加THC的水平,但也有可能降低它,或根本不影响THC。由于我们今天所掌握的信息很少,因此很难知道用额外的UV-B补充大麻是否真正有益。

话虽如此,大多数植物生长灯也会产生一定量的紫外线,尽管远低于太阳。唯一例外的是具有窄带光谱的LED植物生长灯,需要专门安装UV二极管。还有其他紫外线光源,例如爬行动物灯。

市场上有新的包含UVB的LED植物生长灯,其中也包括红外光谱的光。尽管我们知道UVB对大麻有影响,但我们不知道确切会发生什么变化,以及它是好是坏还是浪费时间。

 蓝光(400 nm – 500nm)

 蓝光非常重要。如果没有蓝光,大多数植物将无法正常生长。植物有几种不同的测量蓝光的方法,每种方法都有自己的效果。例如,当您看到植物向着光的方向生长时,它实际上仅对蓝光做出响应。没有任何蓝光成分,植物将不知道朝向哪里生长。

蓝光还会影响茎和叶的生长方式,发出大量蓝光的植物灯照射的植物幼苗和植物往往会矮小茁壮,它们倾向于长出大叶子并散开。

蓝光与红光一起可以帮助植物“知道”白天还是晚上,并帮助设定昼夜节律。您可能会注意到,大麻植物每天在灯灭之前就开始下垂,而在灯亮时它们就开始伸展。这是植物在“睡眠”时节省能量的一种方法。由于灯光中的蓝色有助于“了解”时间表,因此它将为灯光熄灭和灯光点亮做好最大的准备。

绿光(500 nm – 600nm)

关于不同光谱如何影响植物生长的研究很多,尤其是在过去的十年中,美国宇航局的研究人员试图找到一种方法来利用LED植物生长灯在太空中最有效地让植物生长。

我们早就知道植物至少需要红色和蓝色的光才能正常生长,但是最近的发现发现,绿色的光虽然不是光合作用的最有效光谱,但对植物的生长也具有重要影响。绿光已被证明与幼苗期和生长期以及开花期的开始,CO2 /水的使用,茎的生长和整个植物的高度有关。我们还不知道的可能更多。

但是像其他光谱一样,植物似乎只需要适量的绿光就可以达到最佳生长,而不是过多或不足。经过多次绿光实验后,NASA生物科学研究小组报告说,主要由绿色组成的光源会使植物生长变慢。但是,红色和蓝色的组合(包括高达24%的绿色)实际上比纯红色和蓝色的光增强了某些植物的生长。

因此,我们了解到绿色非常重要!实际上,在一项NASA的莴苣实验中,仅给植物提供 蓝/绿/红光才能产生比全光谱植物生长灯更高的产量!

但是,大麻绝对不同于生菜,这并不一定意味着增加绿光成分会增加大麻的产量!几乎所有的生长灯都提供一定比例的绿光成分,添加过多的绿色可能会降低产量。但是,要探索从绿色照明中获得更大的增长效率,特别是对于通常根本不提供任何绿光的LED种植者来说,是值得探索的事情!

注意:有很多的证据表明 ,不同类型的植物对绿光的反应也不同,因此如果种植不同类型的蔬菜建议对不同光谱进行研究!

尽管植物可以以某种方式对绿光做出响应,但是当涉及到光周期和白天或黑夜时,它无法“看到”绿色。因此,实际上可以使用绿光在黑暗中照射植物,而根本不会打断它们的暗时期!


红色和远红色/红外光(660 nm和730nm)

我们当然可以看到红色的光,但一般来说人类看不到远红光,但是植物可以感知红色和远红色的光。

红光可能是植物最需要的光类型,当涉及光合作用时,植物最能从红光中产生能量。实际上,即使它们只获得纯红色的光,许多植物实际上也可以生长,尽管它们不会像在全光谱光下那样大且健康。每种类型的生长光,甚至是像金属卤化物一样富含蓝色的光,都可以提供相当多的红光。

 发芽的种子移向红灯

种子破裂后,打开壳,但在壳到达表面之前,根部下降,种子的生长方向是与远红色相比更高的红光方向。蓝光通常不会使其根部深扎进入地下,但种子可以从表面感觉到红色,并朝该方向生长。

种子到达表面并暴露于蓝光之后,它将停止像根一样起作用,而开始像幼苗一样,打开其叶子并向最接近的蓝光光源生长。如果它在表面没有得到足够的蓝光,它会继续生长越来越长的主茎而没有留下任何叶子,其行为更像根的生长,因为它仍然“认为”它在地下,最少隐藏在阳光下。

种子朝着光移动,一旦植物击中了表面,里面的叶子就不会打开……它正在寻找适量的正确颜色的光!

如果植物无法从表面获取足够的光线,它将停留在“根模式”下并保持更高的高度,而无需打开叶子。

在明亮的阳光下,大麻植物往往相对矮小,这是因为直射的阳光通常比远红色具有更多的红色,并且植物会对此比例做出反应。因此,如果植物获得的660nm比730nm的光更多,则茎趋于短而植物会长出许多茎较短的节。

另一方面,如果植物获得的730nm的光比660nm的多,则它往往会长得又高又有弹性。这是因为,在野外,当植物被很多植被包围时,周围的树叶会吸收很多红光,因此无论什么光线滤除到隐藏的植物或茎上,远红的的比例都要高。

随着高水平的远红光的响应,茎将开始伸长并长高,因为植物正“向着”光的方向伸展,直到其与红色的比例增加,并且“感觉”到了它再次处于直射阳光下。如果植物被绿色植物所包围,它将开始感应出更高比例的远红光,并开始向上“伸展”,直至越过其他植被并获得质量更好的光。

植物利用红光与远红光的比率来跟踪白天和黑夜

当太阳在地平线上时,我们看到红色的原因是,红色光的波长最长,传播的距离最远。在日落时,光线会迅速消失,而当所有其他光线都太弱而看不到时,您仍然可以看到红色穿过地平线,然后消失。这意味着对于植物而言,这个时间段红光的比例最高,发生在日出和日落时。

灯光中包含的信息对植物生长很重要,因为它需要能够“知道”是一天的开始还是结束。植物可以利用光谱信息,通过感应何时存在红光和远红光的比例最高来跟踪白天和黑夜。

 远红光是植物在日落时“看到”的最后一件事,因此当远红光水平伴随着一段黑暗时期时,植物“知道”到了晚上。当植物开始从早晨的阳光中获取更高水平的红光和蓝色时,它“知道”这一天又开始了。如果植物在黑暗时期暴露在红光下,它将被“唤醒”,因为它认为白天正在发生。蓝光还会通过扰乱其昼夜节律来影响植物。

这些过程可帮助温室农场自己为植物设置内部时钟,跟踪夜晚的时间是大麻植物知道何时开始开花(萌芽)的主要方式。当夜晚变长时,它会发出开花反应,因为它“认为”冬天快到了!因此,种植者只需更改植物的光照时间表,就能在任何时候迫使植物开始开花!

注意:即使植物在天黑前没有得到远红色的光,它最终也会“意识到”是夜间,但由于没有得到远红色的“日落”,它会在1-2小时后开始计时信号。因此,有证据表明,如果您在开花期即将入睡之前为植物提供了一束远红光,则可以将您的夜间时间缩短1-2小时,并且不会中断植物的生长和开花周期。

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