3514 期 / 第4版:科学生活
深夜灯海“催醒”火龙果?智慧农业的“植物诱导术”藏着这些科学密码

广西火龙果种植园的夜间灯海近期走红,数万盏LED灯齐亮,宛如演唱会现场。据悉,火龙果种植园上演的大型灯光秀,是为了让火龙果不睡觉,促进生产,从而让我们能在更多时段吃到美味营养的火龙果。

为什么灯光能欺骗火龙果持续生长?这种种植方式是否费电?除了光照,还有哪些让作物增产的黑科技?下面就用通俗的科学原理,拆解这些农业创新背后的门道。

火龙果贪光的科学:

光照是生长的能量开关

火龙果并非好骗,而是其生长特性决定了对光照的高度依赖。它原产于中美洲沙漠地区,喜光喜热,植株需要充分沐浴在每天长达12小时光照之下才能顺利开花结果。

从植物生理来看,光照是光合作用的能量来源。植物通过叶绿素吸收光能,将二氧化碳和水转化为生长所需的有机物与氧气。对火龙果而言,充足光照不仅能积累更多营养物质,还能触发开花结果的生理信号。现代种植中使用的冷光LED灯,正是模拟了日光中对植物生长关键的380—780纳米可见光波段,让火龙果误以为白天仍在继续,持续开启光合作用。

相关研究证实,这种补光方式能有效提前火龙果花期、延长结果周期,打破季节限制,实现全年稳定供应。即便在光照不足的地区,也能通过人工补光满足其生长需求,顺利投产。

补光不费电的秘诀:

科技让能耗与品质双赢

很多人疑惑彻夜亮灯种果,火龙果为何还能平价销售,答案藏在精细化的技术优化中,核心是通过科学设计降低单位产量的能耗成本。

光源升级:种植园已全面淘汰传统节能灯,改用球泡型LED半导体固态光源。这种冷光源发热量低,可近距离照射不灼伤植株,且光效更高、节能效果更佳,替换后每亩产量能提升1000公斤,规模化种植进一步摊薄了成本。

智能控制:部分园区给LED灯加装光敏传感器,仅在光照不足时自动启动补光,避免无效耗电,最大化提高光能利用率。

间隔补光:生产中并非持续亮灯,而是采用间隔性补光模式。研究发现,持续补光会导致火龙果花青素含量下降,影响口感与营养,而间隔补光既减少能耗,又能兼顾果实品质。具体间隔时长可结合温度、水肥等环境因素灵活调整。

此外,LED补光灯还能根据作物需求针对性提供不同波段光源——比如促进开花结果的红光、助力叶片生长的蓝光,让光照资源得到精准利用,避免能量浪费。

补光技术的广泛应用:

不止火龙果受益

补光已成为现代农业的通用技术,众多作物都在灯光加持下实现提质增效,应用场景覆盖从育苗到结果的全生长周期。

果蔬提质:据地方农业农村局发布,山西省晋中市榆次区某合作社通过温室补光灯技术(早晚各补光2小时),有效解决了草莓因叶片遮挡导致光照不足而带来的生长速度受影响的问题,使草莓品相、口感提升且成熟期提前,实现错峰上市,为种植户带来更高经济收益。温室生产的西红柿,同样需要补光灯在日日夜夜中温柔点亮,为我们所爱的酸甜口感提供光源。

育苗壮苗:育苗阶段补光可显著提升幼苗健壮程度和抗病能力,减少后期病害损失,即便补光幼苗价格稍高,仍受种植户青睐;反之,光照不足会导致幼苗节间过度伸长,形成细弱的徒长苗,严重制约后期产量。

植物工厂创新:全人工光照的植物工厂为太空农业提供了可行方案。2024年植物工厂种植比赛中,参赛团队研发多通道混合式液冷照明系统,通过液冷管道回收灯体废热,实现冬夏反向调温,解决了传统LED灯发热、能耗高的问题,让室内种植更高效环保。

作物增产的更多可能:

光照之外的诱导术

除了光照调控,科学家还从自然现象中获得灵感,解锁了更多让作物增产的诱导技术,核心都是精准触发植物生长的生理信号。

电击促菇:雨夜惊雷后蘑菇集中生长的现象,启发科学家研发人工电击技术。实验表明,30—140千伏高电压产生的冲击波,能均匀渗入原木内部,促进香菇菌丝移动和子实体形成,比传统机械刺激法更高效。

音乐助长:2023年发表于《地理界面杂志》的研究显示,每天为绿豆播放1—3小时75—95分贝的灵修音乐,可使其产量提升131.35%—159.46%。这一发现为环保增产提供了新思路,不过其普适性仍需进一步验证。

上述创新背后,是现代农业对植物生长规律的深度把握。从灯光调控到环境模拟,科技正让农业生产告别 “看天吃饭,用更高效、环保的方式实现提质增收,也让我们能全年吃到新鲜优质的农产品。(据科普中国)