CN110381730A - 用于柑橘类水果生产的光谱修改网 - Google Patents

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Abstract

一种用于柑橘类水果生产的光选择性光谱修改网，该网包括：平行且彼此间隔的第一线的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线的阵列，所述第二线倾斜于所述第一线，以限定在所述第一线和所述第二线之间的开口阵列，其中，所述第一线是未着色的并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物，所述第二线是红色的并且由第二聚合物组成，所述第二聚合物包含红色颜料或染料，所述第二线适于透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射。还公开了一种利用该网生产柑橘类果实的方法。

Description

用于柑橘类水果生产的光谱修改网
发明背景
技术领域
本发明涉及一种光选择性光谱修改网以及一种利用该网生产柑橘类水果的方法。
现有技术
柑橘类植物，例如橙子、柠檬和酸橙，被广泛地种植在柑橘林中并且对增加作物产量的需求越来越高，例如，作物产量被表示为以环境可持续的方式培育的每英亩柑橘林的柑橘类水果的重量。特别地，人们希望尽可能减少对于柑橘林的水灌溉，特别是在水资源可能稀缺的地区。同时人们也希望尽可能减少肥料的使用，而这种肥料的使用可能要用给定比例的水来实施。
参见图10，该图是示出了在入射阳光下的柑橘树的辐射波长与光吸收之间的关系以及辐射波长与相关联的光合速率之间的关系。可以看出，在蓝光的波长范围内(从大约410nm至470nm)，叶绿素a和叶绿素b的吸收均有增加。还可以看出，在红光的波长范围内(从大约640nm至680nm)，叶绿素a和叶绿素b的吸收也均有增加。叶绿素a和叶绿素b吸收的增加与可促使果实产量的增加以及果实品质的提高的光合速率的增加相对应。相比之下，在绿光的波长范围内(从大约480nm至640nm)，吸收降低，导致光合速率下降，而这会增加植物的总热负荷。热负荷的增加通常会增加植物对水和灌溉的需求，降低光合输出，从而影响了果实的产量。
已知网状物(netting)可以允许光散射，从而允许光穿透树冠，导致增加光合作用，并且增加果实产量。这种网状物可以起到光保护的作用，并消除“非生产性”光。这可以降低热负荷，从而降低对于水的使用，并且提高光合作用，从而提高果实产量。这种网状物可以是光选择性的，并增强植物生长或繁殖信号，以触发叶片生长或果实生长。该网状物能提供物理和热调节，以抵抗极端温度和高风速，这样可以增加光合作用，并增加果实产量，并且减少例如因冰雹造成的破坏而导致的作物歉收。
已知的是使用网来为植物和作物提供天气保护。例如，以色列的Ginegar塑料产品公司生产和销售的商品名为Polysack的网状物，作为保护植物和作物不受过度辐射、风、冰雹、鸟类和昆虫导致的损害的一系列的网。其中一些网还提供植物的光谱管理，例如，以产品名称为珍珠纱罗(Pearl Leno)、水晶纱罗(Crystal Leno)、红纱罗(Red Leno)和ChromatiNet红雹(Red Hail)来销售的网。对于红色网(red net)，公开了该网将防冰雹与温室和遮阳房中的光谱管理相结合，其保护了果园和葡萄园免受冰雹、日照和风的损害；该网吸收了阳光的紫外线、蓝光、绿光和黄光光谱区，从而增加了穿过该网的光中的红光和远红光的相对含量，并产生了独特的光组成，以提高产量、加快生长、增加果实尺寸并且促进果实成熟。光管理网也在第5,458,957号(Fryszer等人)美国专利、第2002/0028620号(Guberman等人)美国专利申请公开、第2002/0056225号(Shahak等人)美国专利申请公开中披露。
尽管有这些在先披露的内容，在柑橘种植领域中仍需要提高柑橘林(grove)中每英亩柑橘类水果的产量。在柑橘种植领域中，还需要以减少对灌溉用水的需求或使用来从柑橘林生产柑橘类果实。在柑橘种植领域中，还需要以减少的能量投入来从柑橘林生产柑橘类果实。此外在柑橘种植领域中，也需要以减少的肥料投入来从柑橘林生产柑橘类果实。
本发明旨在至少部分地满足这些需求。本发明旨在提供一种光选择性光谱修改网，其能增加柑橘林的柑橘产量，尤其是已处于商业生产中的幼柑橘树林或成熟柑橘树林的柑橘产量。通过在柑橘树上方设置网，可以实现提高的产量并且因此在减少灌溉、减少能源和肥料的投入的情况下提高或保持产量。
发明内容
本发明因此提供了一种用于柑橘类水果生产的光选择性光谱修改网，该网包括：平行且彼此间隔的第一线(thread)的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线的阵列，所述第二线倾斜于所述第一线，以限定在所述第一线和所述第二线之间的开口阵列，其中，所述第一线是未着色的并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物，所述第二线是红色的并且由第二聚合物组成，所述第二聚合物包含红色颜料或染料，所述第二线适于透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射。
本发明还提供了一种生产柑橘类水果的方法，该方法包括以下步骤：
i.提供光选择性光谱修改网，该网包括：平行且彼此间隔的第一线的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线的阵列，所述第二线倾斜于所述第一线，以限定在所述第一线和所述第二线之间的开口阵列，其中，所述第一线是未着色的并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物，所述第二线透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射；
ii.在至少一棵柑橘树上支撑所述网。
本发明的优选实施例可提供一种用于柑橘类水果生产的光选择性光谱修改网及生产柑橘类水果的相关的方法，当该网被支撑在一颗或多颗柑橘树上方时，其可以显著地提高柑橘产量，特别是提高成熟的柑橘林的柑橘产量。
本发明尤其是应用于橙子的生产中。
附图说明
现在将仅参考附图以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的光选择性光谱修改网的平面图；
图2示出了在根据本发明的示例和比较示例中，两个生长季节的每个季节中的每棵树的果实重量之间的关系，其中使用网作为在以色列的入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网；
图3示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在一个生长季节的一部分期间内的每棵树的果实数量与果实直径之间的关系，其中使用网作为在入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网；
图4示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在一个生长季节的一部分期间内生长的果实的坚实度(通过透度计力(penetrometer force)来测量)，其中使用网作为在美国佛罗里达州的入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网；
图5示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在一个生长季节的一部分期间内的每棵树的果实重量之间的关系，其中使用网作为在入射阳光下的两个品种的柑橘树的光谱操纵网；
图6示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网的散射光与总体光的比率与波长之间的关系；
图7示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网的散射光穿透率与波长之间的关系；
图8示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网的总体光的穿透率与波长之间的关系；
图9示出了在根据本发明的示例和比较示例中，在入射阳光下的柑橘树的光谱操纵网的光透射率与波长之间的关系；
图10为示出了在入射阳光下的柑橘树的不同的叶绿素类型的辐射波长与光吸收之间的关系以及辐射波长与相关联的光合速率之间的关系的图表。
具体实施方式
参见图1，示出了根据本发明的用于柑橘类水果生产(特别是用于橙子、柠檬、酸橙、葡萄柚或柚子树的柑橘类水果的生产)的实施例的光选择性光谱修改网2。本发明特别适用于橙子的生产。网2包括平行且彼此间隔的第一线4的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线6的阵列。第二线6倾斜于第一线4，以在第一线4和第二线6之间限定开口8的阵列。在所示的实施例中，第一线4和第二线6彼此正交，并且开口8为矩形。然而，在其他实施例中，第一线4和第二线6可以以锐角相倾斜，以提供非矩形开口8。
典型地，开口8可以是矩形开口或者在其他实施例中可以具有任意其他的二维形状，开口8的面积为8mm2至15mm2，更典型地，为10mm2至12mm2。典型地，第一线4与相邻的第一线4之间的间距为1.2mm至3mm，更典型地为1.8mm至2.5mm，和/或第二线6与相邻的第二线6之间的间距为4mm至6mm，更典型地为4.5mm至5.5mm。
在所示的实施例中，每一根第一线4包括单根纤丝(filament)10。第一线4中的纤丝10的典型宽度为0.26mm至0.3mm。此外，每一根第二线6包括多根纤丝12，它们螺旋缠绕在一起以形成多纤丝的线6。通常，每一根第二线6包括两根纤丝12，它们螺旋缠绕在一起，以形成多纤丝的线6。第二线6中的每一根纤丝12的宽度为0.26mm至0.3mm。
第一线4和第二线6中的每一根包括聚合物，例如高密度聚乙烯(high densitypolyethylene，HDPE)。
第一线4是未着色的，并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物。在所示的实施例中，第一线4是透明的并且由透明聚合物，特别是由透明高密度聚乙烯(HDPE)构成。
相比之下，第二线6是红色的，并且由包含红色颜料或染料的第二聚合物组成。第二线6由于红色着色并包含红色颜料或染料，适于透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射，并且可选地，低至600nm并且高于680nm的电磁辐射，并且吸收500nm至600nm波长范围内的电磁辐射。颜色为红色的第二线6优选地是半透明的。在一些实施例中，第二线6实质上不透明。
第一线4和第二线6中的每一根都是紫外稳定的。例如，所述线可以包括吸收紫外线辐射的稳定剂成分。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：网2的面积的12％至18％、典型地为14％至16％、例如约15％，由第一线4和第二线6提供。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：网2上的入射阳光的12％至18％、典型地为14％至16％、例如约15％由网遮蔽。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：网2上的入射阳光的18％至22％、典型地为19％至21％由网散射。
在本说明书中，遮蔽％和散射％的值是根据测量值来计算的，如以下文献中所述：Y.Shahak，E.E.Gussakovsky，Y.Cohen等人在2004年的“有色网：一种用于果树的光操纵的新方法”(Colour Nets:A New Approach for Light Manipulation in Fruit Trees)，园艺学报(Acta Hort)(636：609-616)。特别地，将面积为3m×3m(米)的多个网样品安装在一个平顶上方0.5m处，这允许在网上不受阻碍地进行太阳辐射。利用日射强度计(Kipp和Zonen，CM 10、CM11和CMP 6型，Delft，Holland)测量网上方和网下方的向上和向下的辐射通量密度，每隔一秒记录一次，以及利用“量子”传感器(LICOR，LI190SZ型，Lincoln，NE)测量光合成有效辐射(photosynthetically active radiation，PAR)，平均每5分钟记录一次，每个网至少测量5天。利用辐射平衡方程，从测量的辐射参数中计算出网遮蔽和散射。采用LiCor LI-1800光谱辐射计(其在300μm光纤传感器上方使用直径为40mm的光漫射器)，测量网下面和网外侧的以μmol m-2s-1nm-1为单位的300nm至1000nm范围内的总体太阳辐射的光谱，如Shahak等人(2004)所描述的那样。总体辐射光谱的测量是在中午晴天进行的。从在300nm至850nm波长范围内测量的光谱计算出水晶网、珍珠网和红网的总体光和散射光的遮蔽％、散射％、红：远红(R：FR)比率以及蓝：红(B：R)比率。根据Shahak等人2004年使用的波长范围来执行计算：蓝：410nm至470nm；红：640nm至680nm；远红：680nm至750nm。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：在远离网2上的入射阳光的方向上由网2散射的光中的波长范围为410nm至470nm的蓝光与波长范围为640nm至680nm的红光之间的比率为1.45至1.53：1，典型地为1.47至1.51：1。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：光中的波长范围为410nm至470nm的蓝光与波长范围为640nm至680nm的红光之间的比率为1.19至1.21：1，所述光是在远离网2上的入射阳光的方向上被网2透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：(i)光中的波长范围为640nm至680nm的红光与波长范围为大于680nm并且上至750nm的远红光之间的比率为0.63至0.65：1，所述光是在远离网2上的入射阳光的方向上被网2散射的光，以及(ii)光中的波长范围为640nm至680nm的红光与波长范围为大于680nm并且上至750nm的远红光之间的比率为0.28至0.32：1，所述光是在远离网2上的入射阳光的方向上被网2透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
根据本发明的另一方面，网2用于生产柑橘类水果的方法，特别是用于从橙子、柠檬、酸橙、葡萄柚或柚子树中生产柑橘类水果的方法。
在该方法中，提供了本发明的光选择性光谱修改网2。网2被支撑在至少一棵柑橘树上方。典型地，网2覆盖由多棵柑橘树组成的果树林，并且网2可能覆盖数千平方米。网2以至少1米的距离(典型地为1米至1.75米，例如1米至1.5米的距离)例如由框架支撑在至少一棵柑橘树的顶部树冠上方。这种高度允许半透明和透明的纤丝有效地进行光散射。网2在树上方提供了空气垫(air cushion)，该空气垫允许空气流通和气体交换，并保持热量远离果实和树叶。所述空气垫也允许授粉昆虫自由移动。
第一线4和第二线6的提供使网2作为光选择性光谱修改网2，该光谱修改网修改网2的上表面上的入射阳光，从而使透射穿过网2并入射到网2下方的柑橘树上的所得电磁辐射具有与入射阳光不同的电磁光谱。
阳光中的入射电磁辐射的第一部分被透射直接地穿过网2中的开口8，阳光中的入射电磁辐射的第二部分被网2吸收，特别地被第二线6吸收，阳光中的入射电磁辐射的第二部分被网2散射，特别地被第二线6散射，向下远离入射阳光。
因此，网2提供了在网2下方对网2的上表面上的入射阳光的遮蔽。在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：网2上的入射阳光的12％至18％、典型地为14％至16％、例如约为15％由网2遮蔽。
网2还提供了对在网2的上表面上的入射阳光的散射，所散射的辐射被向下引导朝向网2下方的一颗或多颗柑橘树。在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：网2上的入射阳光的18％至22％、典型地为19％至21％由网散射。
第二线6是红色的，其吸收了电磁光谱的蓝光和绿光部分中的辐射，并对电磁光谱的红光部分的辐射以及对远红光辐射进行透射、散射和反射。红色的第二线6优选地是半透明的。阳光的电磁光谱的红光和远红光(即R+FR)部分不被第二线6吸收。这些红光和远红光部分大多数被透射穿过第二线6，作为被散射/漫反射的红光或远红光穿过第二线6。红光和远红光部分的一小部分被第二线6反射。在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：在远离网2上的入射阳光的方向上被网2散射的光中的波长范围为410nm至470nm的蓝光与波长范围为640nm至680nm的红光之间的比率为1.45至1.53：1，典型地为1.47至1.51：1。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：光中的波长范围为410nm至470nm的蓝光与波长范围为640nm至680nm的红光之间的比率为1.19至1.21：1，所述光是在远离网2上的入射阳光的方向上被网2透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
在所示的实施例中，第一线4和第二线6适于提供：(i)光中的波长范围为640nm至680nm的红光与波长范围为大于680nm并且上至750nm的远红光之间的比率为0.63至0.65：1，所述光在远离网2上的入射阳光的方向上被网2散射，(ii)光中的波长范围为640nm至680nm的红光与波长范围为大于680nm并且上至750nm的远红光之间的比率为0.28至0.32：1，所述光是在远离网2上的入射阳光的方向上被网2透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
因此，网2提供了：在网的下方，在远离入射阳光的方向上，在625nm至750nm的波长范围内穿过网的电磁辐射的透射率为85％至88％的范围内，在400nm至575nm的波长范围内穿过网的电磁辐射的透射率为80％至84％的范围内，所述透射率被表示为在相应的波长范围内来自所述网上的入射阳光的总辐射的百分比。如本文所使用的，术语“总辐射”被定义为：(i)来自入射阳光的直接辐射与(ii)来自入射阳光的间接辐射之和，所述间接辐射包括在任何特定测量地点的被散射、漫反射和反射的辐射。
在网2下方，在远离网2上的入射阳光的方向上，穿过网2的电磁辐射的散射率在625nm至750nm的波长范围内比在400nm至575nm的波长范围内至少高2％，所述散射率被表示为在相应的波长范围内在网2下方的被散射的光与总辐射的百分比。此外，在网的下方，在625nm至650nm波长范围内的散射率(即由网散射的电磁辐射的百分比)在18％至20％的范围内，并且在550nm至575nm波长范围内的散射率在15％至17％的范围内。
在优选的实施例中，对于用于本发明的网，由于阳光入射在网的顶表面上从而在网下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，散射光与总体光的比率至少为24％。
在优选的实施例中，对于用于本发明的网，由于阳光入射在网的顶表面上从而在网下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，散射的光的穿透照度至少为1.5μmol m-2s-1nm-1。
在优选的实施例中，对于用于本发明的网，由于阳光入射在网的顶表面上从而在网下方获得的在跨越650nm至700nm的波长范围内的光透射率为入射阳光的88％。
这三个参数范围，单独或两个或两个以上的组合，提供了通过用于本发明的优选的网而进行的增强的光选择性遮蔽，从而导致了提高的柑橘类水果的产量。
这三个参数范围是通过使用“朝向太阳取向(Sun-oriented)”的位置的光谱辐射计在中午(在正午30分钟以内)测量光子通量的光谱来测量的，其中在所述光谱辐射计中的该位置处，传感器表面平面垂直于太阳光线取向。被测试的网的平面也垂直于太阳光线取向，并被置于传感器上方>1m处。所用的光谱辐射计是一种可从美国犹他州远点仪器公司(Apogee Instruments，Inc)获得的商用光谱辐射计，其在波长带UV-PAR-NIR(300nm至1100nm)内进行测量，并且所述传感器采用直径(D)为40mm的漫射器(diffuser)朝向太阳取向。该波带被定义为：紫外(305nm至380nm)、蓝光(410nm至470nm)、红光(640nm至680nm)和远红光(690nm至750nm)。同样，这些值是根据Y.Shahak，E.E.Gussakovsky，Y.Cohen等人在2004年的“有色网：一种用于果树的光操作的新方法”，园艺学报(636：609-616)中描述的测量值来计算的。
现在将参考以下非限制性示例进一步描述本发明。
示例1
图1的网被用来遮蔽柑橘树的树林。该网被支撑在地面上方6m的高度处。第一线和第二线包括UV稳定的高密度聚乙烯。第一线包括单根宽度为0.28mm的透明纤丝，相邻第一线之间的间距为2.1mm。第二线包括两根螺旋缠绕在一起的红色纤丝，并且第二线中的每一根纤丝的宽度为0.28mm，相邻的第二线之间的间距为5.3mm。
网的遮蔽率被确定为15.34％。
对示例1的网进行了测试，以测量波长在300nm至850nm范围内的透射率(作为总体辐射的百分比)的变化。此外，对示例1的网进行了测试，以测量波长在300nm至850nm范围内的散射率(作为总体辐射的百分比)的变化。
在波长约590nm处，透射率明显增加，并且散射率明显增加。
特别地，发现在网下方，在网上远离入射阳光的方向上，电磁辐射穿过网的透射率(该透射率被表示为在相应的波长范围内的对于来自网上的入射阳光的总体辐射的百分比)在625nm至750nm的波长范围内比在400nm至580nm的波长范围内至少高3％。发现在625nm至750nm的波长范围内的透射率在85％至88％的范围内，而在400nm至575nm的波长范围内的透射率在80％至84％的范围内。
还发现，电磁辐射穿过网的散射(该透射率被表示为在相应的波长范围内的对于来自网上的入射阳光的总体辐射的百分比)在625nm至750nm的波长范围内比在400nm至575nm的波长范围内至少高2％。在625nm至650nm波长范围内的散射率在18％至20％的范围内，而在550nm至575nm的波长范围内的散射率在15％至17％的范围内。
透射率和散射率的增加导致了PAR的增加。
使用上述测试方法对示例1的网进行测试，以确定遮蔽％和散射％。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的红光(R＝640nm至680nm)区域中的和远红光(FR＝690nm至750nm)区域中的辐射之间的比率，结果见表1。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的蓝光(B＝410nm至470nm)区域中的和红光(R＝640nm至680nm)区域中的辐射之间的比率，并且结果也见表1。
表1
比较例1和比较例2
对具有相同的网格结构但纤丝颜色不同的网进行了上述测试，结果见表1。比较例1使用了Ginegar出售的作为“水晶(Crystal)”网的网，其具有均匀的无色透明线，作为第一线和第二线，该网的遮蔽率被确定为12.32％。比较例2使用了Ginegar出售的作为“珍珠(Pearl)”网的网，其具有均匀无色半透明线，作为第一线和第二线，该网的遮蔽率被确定为18.59％。
对于比较例1，发现在高于约590nm的波长处，透射％与示例1相似，但在较低波长处，透射％高于示例1，这意味着比较例1的网原本倾向于透射过多的热辐射，其不是PAR，而是可能使植物过热或烧焦植物。对于散射率，在比较例1中，发现在所有波长下，散射％高于示例1，这再次意味着比较例1的网原本倾向于透射过多的热辐射，其不是PAR，而是可能使植物过热或烧焦植物。总之，示例1的网与比较例1的网相比对于PAR具有更多的光选择性。
发现对于比较例2，在所有波长处，透射％和散射％低于示例1，这意味着与示例1的网相比，比较例2的网原本倾向于透射和散射减少的PAR。总之，示例1的网与比较例2的网相比对于PAR具有更多的光选择性。
对于比较例1和比较例2的网，对每一个网进行测试，以确定遮蔽％和散射％，并且结果也见表1。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的红光(640nm至680nm)区域中的和远红光(680nm至750nm)区域中的辐射之间的比率，并且结果见表1。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的蓝光(B＝410nm至470nm)区域中的和红光(R＝640nm至680nm)区域中的辐射之间的比率，并且结果也见表1。
比较例3
在比较例3中，没有使用网进行透射率和散射率测量。没有任何网也就没有遮蔽。
结果发现，对于比较例3，在所有波长处，散射％低于示例1。这显示与没有网相比，示例1的网原本倾向于透射和散射高PAR。总之，与如比较例3中的没有网相比，示例1的网对于PAR具有更多的光选择性。
对于比较例3，如对于示例1那样，确定了遮蔽％和散射％，并且结果也显示在表1中。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的红光(640nm至680nm)区域中的和远红光(680nm至750nm)区域中的辐射之间的比率，并且结果见表1。对于总体光和散射光，确定了电磁光谱的蓝光(B＝410nm至470nm)区域中的和红光(R＝640nm至680nm)区域中的辐射之间的比率，并且结果也见表1。
参见表1，可以看出与比较例1至比较例3相比，对于总体光和散射光，示例1的光选择性网均提供了低R∶FR比率以及低B∶R比率。这表明在电磁光谱的PAR区具有高度的光选择性。与中度遮蔽和散射相结合，这会倾向于减少柑橘类作物的过热的可能性，同时允许高度的PAR辐射被透射和散射到作物上，从而提高了柑橘类水果的产量。
示例2
在示例2中，示例1的网被用作橙树林中的遮蔽和光选择性网，该橙树使用瓦伦西亚(Valencia)品种，在以色列的橙树林中经过两个生长季节。在第1季有8棵橙树并且在第2季有14棵橙树被示例1的网覆盖。
所述橙树是在橙子的商品化生产中使用的成熟树种，并且树木被完全灌溉。在测试的树林中每英亩有165棵树。在测试期开始时，在距树冠顶部上方1m至1.5m的距离处支撑有该网。在这两个生长季节中的每一个季节中，确定每棵树的果实重量，并且结果如图2所示。
与不使用网(相当于上文的比较例3)相比，产量的增加以相应季节的％值表示。在比较例3中，第1季有12棵橙树以及第2季有18棵橙树没有被任何网覆盖。可以看到，在两个生长季节中，与不使用网相比，示例1的网显著地增加了橙子的果实产量，并且产量增加了50％以上。
误差栏指示每一个平均值的95％置信区间。
比较例1和比较例2的网也被用作在两个生长季节的橙树林的遮蔽和光选择性网。同样，结果见图2。第1季有11棵橙树以及第2季有19棵橙树被比较例1的网覆盖。第1季有8棵橙树以及第2季有13棵橙树被比较示例2的网覆盖。
来自图2的数据比较表明，示例1的网与比较例1和比较例2的网以及不存在任何网的比较例3相比，提供了更高的橙子的果实产量。
示例3
示例1的网被用作一个生长季节的一部分期间内的橙树林中的遮蔽和光选择性网。有11棵瓦伦西亚品种的橙树被示例1的网覆盖。
所述橙树是在橙子的商品化生产中使用的成熟树种，并且树木被完全灌溉。在测试期开始时，在距树冠顶部上方1m至1.5m的距离处支撑有该网。确定果实的果实直径并且计算了果实尺寸(即直径)分布，并且结果见图3。
可以看出，使用了示例1的网提供了窄的果实直径分布，每棵树的果实的最大数值在60mm至65mm范围内。窄的果实尺寸分布增加了柑橘类水果(例如在本示例中所使用的用于果汁加工生产的橙子)的果汁提取率。可以相信该技术效果也适用于其他柑橘类水果。
与不使用网(相当于上文的比较例3)相比的窄的果实尺寸分布在图3中清楚地示出。在该比较中，有15棵橙树没有被任何网覆盖。此外，与使用珍珠网(相当于上文的比较例2)相比的窄的果实尺寸分布在图3中清楚地示出。在该比较中，有13棵橙树被珍珠网覆盖。
示例4
示例1的网被用作一个生长季节的一部分期间内的橙树林中的遮蔽和光选择性网。有13棵瓦伦西亚品种的橙树被示例1的网覆盖。
所述橙树是在橙子的商品化生产中使用的成熟树种，并且树木被完全灌溉。在测试期开始时，在距树冠顶部上方1m至1.5m的距离处支撑有该网。通过使用透度计(penetrometer)测量透度计力来确定果实的坚实度，结果如图4所示。
可以看出，与不使用网(相当于上文的比较例3)相比，使用了示例1的网提供了较低的透度计力，其对应于较坚实的果实。在该比较中，有15棵橙树没有被任何网覆盖。此外，与使用珍珠网(相当于上文的比较例2)相比，使用了示例1的网提供了较低的透度计力，其对应于较坚实的果实。在该比较中，有13棵橙树被珍珠网覆盖。
使用根据本发明的网能够获得统计学上更坚实的柑橘类水果，这增加了柑橘类水果(尤其是用于果汁加工生产的橙子)的果汁提取率。可以相信该技术效果也适用于其他柑橘类水果。
示例5
示例1的网被用作一个生长季节的一部分期间内的在两个品种(瓦伦西亚品种和哈姆林(Hamlin)品种)的橙树林中生长的橙子上的遮蔽和光选择性网。有117棵瓦伦西亚品种的橙树被示例1的网覆盖。
所述橙树是在橙子的商品化生产中使用的成熟树种，并且树木被完全灌溉。在测试期开始时，在距树冠顶部上方1m至1.5m的距离处支撑有该网。确定了每棵树的果实数值，结果见图5。
可以看出，与不使用网(相当于上文的比较例3)相比，使用了示例1的网提供了更高的果实产量，分别高出65.8％和24.8％(分别为瓦伦西亚品种和哈姆林品种)。在该比较中，有144棵橙树没有被任何网覆盖。此外，与使用珍珠网相比(相当于上文的比较例2)，使用了示例1的网提供了更高的果实产量。珍珠网与不使用网相比，提供了高出48.3％和1.8％(分别为瓦伦西亚品种和哈姆林品种)的果实产量。在该比较中，有126棵橙树被珍珠网覆盖。
使用根据本发明的网能够获得统计学上更高的柑橘类水果的产量，这增加了从给定数量的柑橘类水果树(尤其是用于果汁加工生产的橙子)中提取的果汁的总量。可以相信该技术效果也适用于其他柑橘类水果。
示例6
对示例1的网进行了多种光谱测量，以确定该网将来自入射阳光的电磁辐射透射和散射到网下方的柑橘树上的能力，其中透射和散射的电磁辐射在所期望的波长带内，以增强光合作用，从而提高果实产量，并减少热负荷。这些参数是使用上述方案测量的，特别是通过使用“朝向太阳取向”位置的光谱辐射计在中午(在正午30分钟以内)测量光子通量的光谱来测量的，在所述光谱辐射计的该位置中，传感器表面平面垂直于太阳光线取向。被测试的网的平面也垂直于太阳光线取向，并被置于传感器上方>1m处。所用的光谱辐射计是一种可从美国犹他州远点仪器公司获得的商用光谱辐射计，其在波长带UV-PAR-NIR(300nm至1100nm)内进行测量，并且所述传感器采用直径(D)为40mm的漫射器朝向太阳取向。波带被定义为：紫外(305nm至380nm)、蓝光(410nm至470nm)、红光(640nm至680nm)和远红光(690nm至750nm)。同样，这些值是根据Y.Shahak，E.E.Gussakovsky，Y.Cohen等人在2004年的“有色网：一种用于果树的光操作的新方法”，园艺学报(636：609-616)中描述的测量值来计算的。
参见图6，该图示出了，对于示例1的网，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的光中，散射光与总体光的比率随波长的变化。示例6的图形展示了高散射比，特别是在光合作用被增强的400nm至500nm和600nm至700nm的波长区域中的高散射比。
参见图7，该图示出了，对于示例1的网，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的光中，散射的阳光穿透率随波长的变化。示例6的图形展示了大量的散射光，特别是在光合作用被增强的450nm至500nm和600nm至700nm的波长区域中的大量的散射光。
参见图8，该图示出了，对于示例1的网，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的总体阳光穿透率随波长的变化。示例6的图形展示了相对较低的总体日光量，其峰值位于光合作用被增强的450nm至500nm和600nm至700nm的波长区域中。
图6示出了，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，该网具有的散射光与总体光的比率至少为24％。图7示出了，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，该网具有至少1.5μmol m-2s-1nm-1的散射阳光穿透照度。图8示出了，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的光中，在跨越650nm至700nm的波长范围内，该网具有至少88％的入射阳光的光透射率。
作为比较，图6到图8还示出了没有网时(如比较例3中那样)的对应的图形。事实上，有两个比较例3a和3b中没有网。图6示出了，在没有网的情况下，特别是在光合作用被增强的450nm至500nm和600nm至700nm的波长区域，散射光的比率明显较低。此外，图7示出了，在没有网的情况下，特别是在光合作用被增强的450nm至500nm和600nm至700nm的波长区域，散射光的量明显较低。最后，图8示出了，与使用示例1的网相比，当不使用网时，网下方的所有波长范围内的总体阳光明显更多。该数据表明，使用根据本发明的网，尽管该网减少了从阳光到达果树的总体电磁辐射，但是显著增强了柑橘树上的光合作用并且降低热负荷。图6至图8的光谱数据累积地显示出，示例1的网在多个波长区域具有高度光选择性，以实现提高的柑橘的产量、提高的果实大小均匀度和提高的果实坚实度，所有这些可以使柑橘类树(尤其是用于果汁加工生产的橙子)的果汁生产增加。可以相信该技术效果也适用于其他柑橘类水果。
图6至图8还将示例1的网与比较例2的网和另一个比较例4的网进行比较。在比较例4中，该网具有与示例1相似的线布置，只是所有的第一线和第二线均为红色且由含有红色颜料或染料线的聚合物组成，并且没有任何线为白色、透明或半透明的。比较示例4的网提供了：网上的入射阳光的20％被网遮蔽。
参见图6，该图示出了，对于示例1的网，示例6的图形展示了与比较例2的珍珠网和比较例4的全红网相比更高的散射比率，尤其是在光合作用被增强的400nm至500nm和600nm至700nm的波长区域中的高散射比率。参见图7，该图示出了，对于示例1的网，示例6的图形展示了与比较例2的珍珠网和比较例4的全红网相比更大量的散射光，特别是在光合作用被增强的450nm至500nm和600nm至700nm波长区域中更大量的散射光。参见图8，该图示出了，对于示例1的网，示例6的图形展示了与比较例2的珍珠网和比较例4的全红网相比，有些相似的略高的总体日光量。
参见图9，该图示出了，对于示例1的网、比较例2的珍珠网以及比较例4的全红网，由于阳光入射到网的顶表面上从而在网的下方获得的阳光中，透射的光随波长的变化。示例6的图形展示了大量的透射光，特别是在光合作用被增强的600nm至700nm波长区域中的大量的透射光。在该波长区域中，示例1的网的透射光明显地高于比较例4的全红网的透射光，并且稍微高于比较例2的珍珠网的透射光。
图6至图9的结果累积表明，与比较例2的珍珠网和比较例4的全红网相比，本发明的网在增强光合作用的波长区域具有更高的光选择性效应，并且其提高了柑橘树的果实产量，尤其是由于光散射而增加果实产量。
对本发明的各种其他修改对本领域技术人员来说将是明显的。

Claims (63)

1.一种用于柑橘类水果生产的光选择性光谱修改网，所述网包括：平行且彼此间隔的第一线的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线的阵列，所述第二线倾斜于所述第一线，以限定在所述第一线和所述第二线之间的开口阵列，其中，所述第一线是未着色的并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物，所述第二线是红色的并且由第二聚合物组成，所述第二聚合物包含红色颜料或染料，所述第二线适于透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射。
2.根据权利要求1所述的网，其中，所述第二线适于吸收500nm至600nm波长范围内的电磁辐射。
3.根据权利要求1或2所述的网，其中，所述第一线是透明的或半透明的，并且所述第二线是半透明的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网的面积的12％至18％由所述第一线和第二线提供。
5.根据权利要求4所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网的面积的14％至16％由所述第一线和第二线提供。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网上的入射阳光的12％至18％由所述网遮蔽。
7.根据权利要求6所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网上的入射阳光的14％至16％由所述网遮蔽。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网上的入射阳光的18％至22％由所述网散射。
9.根据权利要求8所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：所述网上的入射阳光的19％至21％由所述网散射。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率为1.45至1.53：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射。
11.根据权利要求10所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率1.47至1.51：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率为1.19至1.21:1，所述光是在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线适于提供：(i)640nm至680nm波长范围内的红光与大于680nm且上至750nm波长范围内的远红光之间的比率为0.63至0.65：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射，和(ii)640nm至680nm波长范围内的红光与大于680nm且上至750nm波长范围内的远红光之间的比率为0.28至0.32：1，所述光是在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线彼此正交并且所述开口为矩形。
15.根据权利要求14所述的网，其中，所述矩形开口的面积为8mm2至15mm2。
16.根据权利要求15所述的网，其中，所述矩形开口的面积为10mm2至12mm2。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的网，其中，所述第二线与相邻的第二线之间的间距为4mm至6mm。
18.根据权利要求17所述的网，其中，所述第二线与相邻的第二线之间的间距为4.5mm至5.5mm。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的网，其中，所述第一线与相邻的第一线之间的间距为1.2mm至3mm。
20.根据权利要求19所述的网，其中，所述第一线与相邻的第一线之间的间距为1.8mm至2.5mm。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的网，其中，所述第二线中的每一根包括多根纤丝，所述多根纤丝螺旋缠绕在一起以形成多纤丝的线。
22.根据权利要求21所述的网，其中，所述第二线中的每一根包括两根纤丝，所述两根纤丝螺旋缠绕在一起以形成多纤丝的线。
23.根据权利要求21或22所述的网，其中，所述第二线中的每一根纤丝的宽度为0.26mm至0.3mm。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的网，其中，所述第一线中的每一根包括单根纤丝。
25.根据权利要求24所述的网，其中，所述第一线中的所述纤丝的宽度为0.26mm至0.3mm。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的网，其中，所述第一线和第二线中的每一根包括高密度聚乙烯。
27.一种生产柑橘类水果的方法，所述方法包括以下步骤：
i.提供光选择性光谱修改网，所述网包括：平行且彼此间隔的第一线的编织阵列以及平行且彼此间隔的第二线的阵列，所述第二线倾斜于所述第一线，以限定在所述第一线和所述第二线之间的开口阵列，其中，所述第一线是未着色的并且由第一聚合物组成，所述第一聚合物选自包含白色颜料或染料的聚合物、透明聚合物或半透明聚合物，所述第二线透射、散射和反射640nm至680nm波长范围内的电磁辐射，以及所述第二线是红色的并且由第二聚合物组成，所述第二聚合物包含红色颜料或染料；和
ii.在至少一棵柑橘树上方支撑所述网。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，在所述至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方至少1m的距离处支撑所述网。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，在所述至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方1m至1.75m的距离处支撑所述网。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，在所述至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方1m至1.5m的距离处支撑所述网。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的方法，其中，所述柑橘树为橙树、柠檬树、酸橙树、葡萄柚树或柚子树。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述柑橘树为橙树。
33.根据权利要求27至32中任一项所述的方法，其中，在所述网下方的、在远离所述网上的入射阳光的方向上，穿过所述网的电磁辐射的透射率在625nm至750nm的波长范围内比在400nm至580nm的波长范围内至少高3％，所述透射率被表示为在相应的波长范围内来自所述网上的入射阳光的总辐射的百分比。
34.根据权利要求27至33中任一项权利要求所述的方法，其中，在所述网下方的、在远离所述网上的入射阳光的方向上，穿过所述网的电磁辐射的透射率在625nm至750nm的波长范围内为85％至88％的范围内，并且在400nm至575nm的波长范围内为80％至84％的范围内，所述透射率被表示为在相应的波长范围内来自所述网上的入射阳光的总辐射的百分比。
35.根据权利要求27至34中任一项所述的方法，其中，在所述网下方的、在远离所述网上的入射阳光的方向上，穿过所述网的电磁辐射的散射率在625nm至750nm的波长范围内比在400nm至575nm的波长范围内至少高2％，所述散射率被表示为在相应的波长范围内来自所述网上的入射阳光的总辐射的百分比。
36.根据权利要求27至35中任一项所述的方法，其中，在所述网下方的、在远离所述网上的入射阳光的方向上，穿过所述网的电磁辐射的散射率在625nm至650nm的波长范围内为18％至20％的范围内，并且在550nm至575nm的波长范围内为15％至17％的范围内，所述散射率被表示为在相应的波长范围内来自所述网上的入射阳光的总辐射的百分比。
37.根据权利要求27至36中任一项所述的方法，其中，所述第二线吸收500nm至600nm波长范围内的电磁辐射。
38.根据权利要求27至37中任一项所述的方法，其中，所述第一线是透明的或半透明的，所述第二线是半透明的。
39.根据权利要求27至38中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网的面积的12％至18％由所述第一线和第二线提供。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网的面积的14％至16％由所述第一线和第二线提供。
41.根据权利要求27至40中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网上的入射阳光的12％至18％由所述网遮蔽。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网上的入射阳光的14％至16％由所述网遮蔽。
43.根据权利要求27至42中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网上的入射阳光的18％至22％由所述网散射。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：所述网上的入射阳光的19％至21％由所述网散射。
45.根据权利要求27至44中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率为1.45至1.53：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射。
46.根据权利要求27至45中任一项所述的方法，所述第一线和第二线提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率为1.47至1.51：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射。
47.根据权利要求27至46中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：410nm至470nm波长范围内的蓝光与640nm至680nm波长范围内的红光之间的比率为1.19至1.21:1，所述光是在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
48.根据权利要求27至47中任一项所述的方法，其中，所述第一线和第二线提供：(i)640nm至680nm波长范围内的红光与大于680nm且上至750nm波长范围内的远红光之间的比率为0.63至0.65：1，所述光在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网散射，和(ii)640nm至680nm波长范围内的红光与大于680nm且上至750nm波长范围内的远红光之间的比率为0.28至0.32：1，所述光是在远离所述网上的入射阳光的方向上被所述网透射、散射和反射的相应的波长范围内的总体光。
49.一种生产柑橘类水果的方法，所述方法包括以下步骤：
i.提供光选择性光谱改进网，所述网包括多根线，所述多根线为红色的并由含有红色颜料或染料的聚合物组成，其中，由于阳光入射在所述网的顶表面上从而在所述网下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，所述网具有的散射光与总体光的比率至少为24％；和
ii.在至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方至少1m的距离处在至少一棵柑橘树上方支撑所述网。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，在所述至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方1m至1.75m的距离处支撑所述网。
51.根据权利要求50所述的方法，其中，在所述至少一棵柑橘树的顶部树冠的上方1m至1.5m的距离处支撑所述网。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的方法，其中，由于阳光入射在所述网的顶表面从而在所述网下方获得的光中，在跨越600nm至700nm的波长范围内，所述网具有的被散射的阳光的穿透照度至少为1.5μmolm-2s-1nm-1。
53.根据权利要求49至52中任一项所述的方法，其中，由于阳光入射在所述网的顶表面从而在所述网下方获得的光中，在跨越650nm至700nm的波长范围内，所述网具有的光透射率为入射阳光的至少88％。
54.根据权利要求49至53中任一项所述的方法，其中，所述柑橘树为橙树、柠檬树、酸橙树、葡萄柚树或柚子树。
55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述柑橘树为橙树。
56.根据权利要求49至55中任一项所述的方法，其中，红色的所述线反射在640nm至680nm的波长范围内的电磁辐射。
57.根据权利要求49至56中任一项所述的方法，其中，红色的所述线吸收在500nm至600nm的波长范围内的电磁辐射。
58.根据权利要求49至57中任一项所述的方法，其中，所述网提供：所述网上的入射阳光中的12％至18％由所述网遮蔽。
59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述网提供：从所述网上的入射阳光的14％至16％由所述网遮蔽。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述网提供：所述网上的入射阳光的18％至22％由所述网散射。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述网提供：所述网上的入射阳光的19％至21％由所述网散射。
62.一种生产果汁的方法，所述方法包括：根据权利要求27至61中任一项所述来生产柑橘类水果并且加工所述柑橘类水果以从中生产果汁。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述柑橘类水果包括橙子。
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