Ang mga pulso ng liwanag na sinundan ng pinalawig na madilim na panahon ay maaaring makatulong na gawing mas sustainable ang panloob na produksyon ng agrikultura. DutchScenery / Shutterstock.com

Ang pagdating ng gabi sa Amsterdam's Schiphol Airport ay lilipat sa iyo sa ibabaw ng maliwanag na kulay-rosas na glow ng greenhouse production ng gulay. Ang lumalaking pananim sa ilalim ng artipisyal na ilaw ay pagkakaroon ng momentum, lalo na sa mga rehiyon kung saan ang mga presyo ay maaaring maging mataas sa mga panahon kapag ang liwanag ng araw ay kalat-kalat.

The Netherlands ay isang bansa lamang na mabilis na pinagtibay kinokontrol na kapaligiran sa agrikultura, kung saan ang mataas na halaga ng mga pananim na specialty tulad ng mga damo, fancy lettuces at kamatis ay ginawa sa buong taon na may maliwanag na greenhouses. Iminumungkahi ang mga tagapagtaguyod ang mga ganap na nakapaloob na mga gusali - o mga pabrika ng halaman - ay maaaring isang paraan upang repurpose ang urban space, bawasan ang mga milya ng pagkain at magbigay ng lokal na ani sa mga naninirahan sa lungsod.

Ang isa sa mga pangunahing problema ng prosesong ito ay ang mataas na hinggil sa halaga ng pagbibigay ng artipisyal na liwanag, karaniwang sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mga pula at asul na light-emitting diode. Mga gastos sa enerhiya minsan lumagpas sa 25% ng pagpapatakbo outlay. Paano ang mga grower, lalo na sa pagbubuo ng mundo, makipagkumpetensya kapag ang araw ay libre? Ang mas mataas na paggamit ng enerhiya ay isinasalin rin sa mas maraming emisyon ng carbon, sa halip na ang nabawasan na carbon footprint ng mga plantang may pananagutan ay maaaring magbigay.

Ako na pinag-aralan kung paano nakakaapekto ang liwanag sa paglago at pag-unlad ng halaman para sa higit sa 30 na taon. Nakita ko kamakailan ang aking sarili na nagtataka: Sa halip na lumalagong mga halaman sa ilalim ng isang paulit-ulit na ikot ng isang araw ng liwanag at isang gabi ng kadiliman, paano kung ang parehong liwanag ng araw ay nahati sa mga pulso na tumatagal ng ilang oras, minuto o segundo lamang?

Ang mga panloob na halaman ay nangangailangan ng maraming artipisyal na liwanag. josefkubes / Shutterstock.com

Maikling pagsabog ng liwanag at madilim

Kaya ang aking mga kasamahan at ako nagdisenyo ng eksperimento. Gusto naming ilapat ang normal na halaga ng liwanag sa kabuuan, buksan mo lang ito sa iba't ibang mga puno ng oras.

Siyempre ang mga halaman ay nakasalalay sa ilaw para sa potosintesis, ang proseso na likas na gumagamit ng enerhiya ng araw upang pagsamahin ang carbon dioxide at tubig sa sugars na metabolismo ng gasolina ng halaman. Inilalaan din ng liwanag ang paglago at pag-unlad sa pamamagitan ng mga senyas nito tungkol sa araw at gabi, at ang monkeying sa stream ng impormasyon ay maaaring magkaroon ng nakapipinsalang mga resulta.

Iyon ay dahil sa pagsira ng isang bagay na mabuti sa mas maliit na mga piraso kung minsan ay lumilikha ng mga bagong problema. Isipin kung gaano ka masaya na makatanggap ng kuwenta ng US $ 100 - ngunit hindi kasiglahan ng mga katumbas na 10,000 na pennies. Kami ay pinaghihinalaan na ang panloob na orasan ng halaman ay hindi tatanggap ng parehong maliwanag na pera kapag nasira sa mas maliit na denominasyon.

At iyan ay eksakto kung ano tayo nagpakita sa aming mga eksperimento. Kale, singkamas o beet seedlings na nakalantad sa mga ikot ng 12 na oras ng liwanag, ang mga oras na 12 na madilim para sa apat na araw ay lumalaki nang normal, nakakakuha ng mga pigment at lumalaking mas malaki. Kapag nabawasan namin ang dalas ng madilim na siklo sa 6 na oras, 3 na oras, 1 na oras o 30 minuto, ang mga halaman ay nanghimagsik. Ibinigay namin ang parehong halaga ng liwanag, na inilapat lamang sa iba't ibang laki na mga chunks, at hindi pinahahalagahan ng mga punla ang paggamot.

Ang parehong halaga ng liwanag na inilapat sa mas maikling mga agwat sa araw na ito ay nagdulot ng mga halaman na lumalaki nang mas katulad ng sa kadiliman. Pinaghihinalaan namin ang mga pulso ng liwanag na nagkakasalungatan sa isang panloob na orasan ng halaman, at ang mga punla ay walang ideya kung anong oras ng araw na iyon. Nagmumula ang mga tangkay na mas matangkad sa isang pagtatangka upang makahanap ng higit na liwanag, at ang mga proseso tulad ng produksyon ng pigment ay naipit.

Ngunit nang magamit namin ang liwanag sa magkano, mas maikli ang pagsabog, isang bagay na kapansin-pansin ang nangyari. Ang mga halaman na lumaki sa ilalim ng limang-segundo sa / cycle ay lumilitaw na halos magkapareho sa mga lumaki sa ilalim ng normal na liwanag / madilim na panahon. Halos parang ang panloob na orasan ay hindi maaaring magsimula ng maayos kapag ang pagsikat ng araw ay tuwing limang segundo, kaya ang mga halaman ay hindi mukhang isip sa isang araw na ilang segundo ang haba.

Tulad ng aming inihanda upang i-publish, undergraduate collaborator Paul Kusuma natagpuan na ang aming pagtuklas ay hindi kaya nobela. Nalaman namin sa lalong madaling panahon na talagang muling natuklasan namin ang isang bagay na kilala na para sa mga taon ng 88. Mga siyentipiko sa Kagawaran ng Agrikultura ng Estados Unidos nakita ang parehong kababalaghan sa 1931 kapag lumaki ang mga halaman sa ilalim ng mga pulso ng iba't ibang tagal. Ang kanilang trabaho sa mga mature na halaman ay tumutugma sa kung ano ang aming nakita sa seedlings na may kahanga-hangang pagkakatulad.

Sinusuri ng isang pag-aaral ng 1931 ni Garner at Allard ang paglago ng mga bulaklak ng Yellow Cosmos sa ilalim ng mga pulso ng iba't ibang tagal. J. Agri. Res. 42: National Agricultural Library, Pang-agrikultura Research Service, US Kagawaran ng Agrikultura., CC BY-ND

Hindi lamang ang lahat ng ito ay isang retread ng isang lumang ideya, ngunit pulses ng liwanag ay hindi i-save ang anumang enerhiya. Ang limang segundo ay gumagamit ng parehong halaga ng enerhiya habang ang mga ilaw ay nasa 12 na oras; ang mga ilaw ay pa rin sa kalahati ng araw.

Ngunit ano ang mangyayari kung pinalawak natin ang madilim na panahon? Limang segundo. Anim na segundo. O 10 segundo. O 20 segundo. Siguro off 80 segundo? Hindi nila sinubukan iyon sa 1931.

Pagbuo ng dagdag na downtime

Ito ay lumiliko out na ang mga halaman ay hindi isip ng isang maliit na downtime. Pagkatapos magamit ang ilaw sa loob ng limang segundo upang maisaaktibo ang photosynthesis at biological na mga proseso tulad ng akumulasyon ng pigment, pinalitan namin ang liwanag para sa 10, o kung minsan ay mga 20 na segundo. Sa ilalim ng mga malalalim na madilim na panahon, ang mga punla ay lumago lamang katulad ng mga ito noong ang liwanag at madilim na panahon ay pantay. Kung ito ay maaaring gawin sa laki ng isang panloob na sakahan, maaari itong isalin sa isang makabuluhang pagtitipid ng enerhiya, hindi bababa sa 30% at marahil higit pa.

Ang kamakailang pa-to-na-publish na trabaho sa aming lab ay nagpakita na ang parehong konsepto ay gumagana sa lettuces dahon; sila rin ay hindi tututol ang isang pinalawig na madilim na oras sa pagitan ng pulses. Sa ilang mga kaso, ang lettuces ay berde sa halip ng mga lilang at may mas malaking dahon. Ito ay nangangahulugan na ang isang grower ay maaaring makabuo ng isang pagkakaiba-iba ng mga produkto, at may mas mataas na mabibili ng timbang ng produkto, sa pamamagitan ng pag-off ang mga ilaw.

Ang isang iba't ibang litsugas ay lumaking kulay-ube kapag binigyan ng 10-ikalawang madilim na panahon. Mukhang katulad ng sa mga lumaki na may limang segundo na madilim na panahon, gayon pa man ay gumagamit ng 33 na mas mababa ang enerhiya. Ang pagpapalawak ng madilim na panahon sa mga segundo ng 20 ay nagbunga ng berdeng mga halaman na may higit na biomass. J. Feng, K. Folta

Ang pag-aaral na ang mga halaman ay maaaring lumaki sa ilalim ng pagsabog ng liwanag sa halip na tuluy-tuloy na pag-iilaw ay nagbibigay ng isang paraan upang potensyal na pumantay sa mahal na badyet ng enerhiya ng panloob na agrikultura. Mas maraming mga sariwang gulay ang maaaring lumago na may mas kaunting enerhiya, na nagiging mas sustainable ang proseso. Ang aking mga kasamahan at sa palagay ko ang makabagong ideya na ito ay maaaring makatulong sa huli na magdala ng bagong negosyo at magpakain ng mas maraming tao - at gawin ito sa mas kaunting epekto sa kapaligiran.

Ang artikulong ito ay na-update sa isang naitama legend sa larawan ng mga halaman na lumago sa 1931.

Tungkol sa Author

Kevin M. Folta, Propesor ng Hortikultural Sciences at Plant Molecular at Cellular Biology, University of Florida

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

ing