Işığın darbeleri ve ardından karanlık sürelerin uzaması, iç mekan tarımsal üretimin daha sürdürülebilir olmasına yardımcı olabilir. DutchScenery / Shutterstock.com

Amsterdam Schiphol Havalimanı'na gece varış, sizi sebze üretim seralarının pırıl pırıl parıltısı üzerinde uçurur. Yapay ışık altında yetişen mahsuller momentum kazanmakÖzellikle güneş ışığının seyrek olduğu mevsimlerde, üretim fiyatlarının yüksek olabileceği bölgelerde.

Hollanda hızlı bir şekilde benimsemiş tek ülkedir kontrollü çevre tarımıyıl boyunca aydınlatılan seralarda otlar, süslü marullar ve domates gibi yüksek değerli özel ürünlerin üretildiği yerler. Avukatlar öneriyor bu tamamen kapalı binalar - veya fabrika fabrikaları - kentsel alanı yeniden düzenlemenin, yiyecek millerini azaltmanın ve şehir sakinlerine yerel ürünler sunmanın bir yolu olabilir.

Bu sürecin temel sorunlarından biri de yapay ışık sağlamada yüksek parasal maliyetgenellikle kırmızı ve mavi ışık yayan diyotların kombinasyonu yoluyla. Enerji maliyetleri bazen operasyonel harcamaların% 25'ini aşar. Üreticiler, özellikle gelişmekte olan ülkelerde nasıl olabilir? Güneş serbest olduğunda yarış? Daha yüksek enerji kullanımı, sürdürülebilir biçimde yetiştirilen bitkilerin sağlayabildiği karbon ayak izinin azaltılmasından ziyade daha fazla karbon emisyonuna da yol açıyor.

Ben ettik ışığın bitki büyümesini ve gelişimini nasıl etkilediğini araştırdı 30 yıl boyunca. Son zamanlarda kendimi merak ettim: Bir günlük ışık ve bir gece karanlıkta yinelenen bir döngü altında bitki yetiştirmek yerine, aynı gün ışığı sadece saat, dakika veya saniye süren darbelere ayrılırsa?

Kapalı bitkiler bol miktarda yapay ışığa ihtiyaç duyar. josefkubes / Shutterstock.com

Kısa aydınlık ve karanlık patlamaları

Yani meslektaşlarım ve ben bir deney tasarladı. Normalde toplam ışık miktarını uygulardık, sadece farklı zaman aralıklarında ayırın.

Elbette bitkiler fotosentez için ışığa dayanır, doğada güneşin enerjisini karbondioksit ve suyu birleştirmek için bitki metabolizmasını besleyen şekerlere dönüştüren süreç. Işık ayrıca, gündüz ve gece ile ilgili sinyalleri aracılığıyla büyümeyi ve gelişmeyi yönlendirir ve bu bilgi akışına sahip olmanın feci sonuçları olabilir.

Bunun nedeni iyi şeyleri daha küçük parçalara bölmek bazen yeni problemler yaratır. 100 dolarlık bir US $ faturası alacağınızı ne kadar mutlu edeceğinizi hayal edin - ancak eşdeğer 10,000 paralarından memnun değilsiniz. Bir bitkinin iç saatinin, daha küçük değerlere bölündüğünde aynı ışıklı para birimini kabul etmeyeceğinden şüphelendik.

Ve biz de aynen öyledik. deneylerimizde kanıtlanmış. 12 saat ışık döngüsüne maruz kalan lahana, şalgam veya pancar fideleri, dört gün boyunca karanlık 12 saat normal olarak büyüdü, pigment biriktirdi ve büyüdü. Açık-koyu döngülerin sıklığını 6 saat, 3 saat, 1 saat veya 30 dakikaya düşürdüğümüzde bitkiler isyan etti. Aynı miktarda ışık verdik, sadece farklı boyutlardaki topaklara uyguladık ve fideler tedaviyi beğenmedi.

Gün içinde daha kısa aralıklarla uygulanan aynı miktarda ışık, bitkilerin karanlıkta olduğu gibi daha fazla büyümesine neden oldu. Bir ışık darbeleri ile çakışıyor şüpheleniyoruz bitkinin iç saative fidelerin günün hangi saatinde olduğu hakkında hiçbir fikri yoktu. Daha fazla ışık bulmak için gergin uzun boylu kaynaklanıyor ve pigment üretimi gibi işlemler bekletildi.

Fakat ışığı çok daha kısa patlamalarda uyguladığımız zaman, kayda değer bir şey oldu. Beş saniyelik açma / kapama döngüleri altında yetiştirilen bitkilerin normal ışık / karanlık dönemlerinde yetiştirilen bitkilerle neredeyse aynı olduğu görülmüştür. Neredeyse iç saat beş saniyede bir güneş doğduğunda düzgün başlamıyor gibi, bu yüzden bitkiler bir kaç saniye uzunluğa sahip bir günü umursamıyor gibi görünüyor.

Tıpkı yayınlamaya hazırladığımız gibi, lisans işbirlikçisi Paul Kusuma da keşiflerimizin çok yeni olmadığını keşfetti. Yakında 88 yıllarında bilinen bir şeyi yeniden keşfettiğimizi fark ettik. ABD Ziraat Departmanı Bilim Adamları bu fenomeni 1931'ta gördüm bitkiler, çeşitli sürelerde hafif atımlar altında büyüdüğünde. Olgun bitkilerde yaptıkları çalışmalar fidelerde gözlemlediklerimizle oldukça benzerlik gösteriyor.

Garner ve Allard tarafından yapılan bir 1931 çalışması, çeşitli sürelerde hafif atımlar altında Sarı Kozmos çiçeklerinin büyümesini izlemiştir. J. Agri. Res. 42: Ulusal Tarım Kütüphanesi, Tarımsal Araştırma Servisi, ABD Tarım Bakanlığı., CC BY-ND

Tüm bunlar eski bir fikrin bir ifadesi değildi, aynı zamanda ışığın darbeleri de enerji tasarrufu sağlamaz. Beş saniye açık ve kapalı, ışıkların 12 saat boyunca açık olmasıyla aynı miktarda enerji kullanır; ışıklar günün yarısında hala açık.

Ama karanlık dönemi uzatırsak ne olur? Beş saniye açık. Altı saniye kapalı. Veya 10 saniye kapalı. Veya 20 saniye kapalı. Belki 80 saniye kapalıdır? Bunu 1931’te denemediler.

Arıza süresinde bina

Bitkilerin biraz durma süresine aldırmadığı ortaya çıktı. Fotosentezi ve pigment birikimi gibi biyolojik işlemleri etkinleştirmek için beş saniye ışık uyguladıktan sonra, ışığı 10 veya bazen 20 saniye için kapattık. Bu genişletilmiş karanlık dönemlerde, fideler, açık ve karanlık dönemlerin eşit olduğu zamanlarda olduğu gibi büyüdü. Bu, bir iç mekan çiftliği ölçeğinde yapılabilirse, en az% 30 ve belki de daha fazla, önemli bir enerji tasarrufu anlamına gelebilir.

Laboratuvarımızda yakın zamanda basılmamış yayınlanmış çalışmalar aynı kavramın yaprak marullarında çalıştığını göstermiştir; ayrıca bakliyatlar arasında uzun süre kalacağını da umursamıyorlar. Bazı durumlarda, marullar mor yerine yeşil ve daha büyük yapraklıdır. Bu, bir yetiştiricinin, ışıkları söndürerek çeşitli ürünler üretebilir ve pazarlanabilir ürün ağırlığına sahip olabileceği anlamına gelir.

Bir çeşit marul, 10 saniyelik koyu bir dönem verildiğinde mor renklendi. Beş saniyelik bir karanlık periyodda yetişenlere benziyorlar, ancak% 33 daha az enerji kullanıyorlar. Karanlık periyodun 20 saniyeye uzatılması, daha fazla biyokütle içeren yeşil bitkiler verdi. J. Feng, K. Folta

Bitkilerin sürekli aydınlatma yerine ışık patlamaları altında yetiştirilebileceğini öğrenmek, iç mekan tarımının pahalı enerji bütçesini potansiyel olarak azaltmanın bir yolunu sağlar. Daha taze sebzeler daha az enerji tüketerek daha sürdürülebilir hale getirilebilir. Meslektaşlarım ve ben bu inovasyonun nihayetinde yeni işlerin sürülmesine ve daha fazla insanın beslenmesine yardımcı olabileceğini düşünüyoruz - ve bunu daha az çevresel etkiyle yapıyoruz.

Bu makale, 1931'te yetişen bitkilerin fotoğraflarındaki düzeltilmiş bir efsaneyle güncellendi.

Yazar Hakkında

Kevin M. Folta, Bahçe Bitkileri ve Bitki Moleküler ve Hücresel Biyoloji Profesörü, Florida Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

ing