CN111132541A - 植物生长的唤醒光优化 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种园艺照明系统(100),其包括(i)照明设备(110),被配置为提供园艺光(111),和(ii)控制系统(200),被配置为控制园艺光(111),其中,控制系统(200)还被配置为根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1‑60分钟的范围的脉冲时段期间,在至少包括蓝光(112)的光谱波长区域中提供园艺光(111)的脉冲。
Description
技术领域
本发明涉及一种园艺照明系统,并且涉及一种包括这种园艺照明系统的园艺布置。本发明还涉及一种用于向植物提供光的方法,其中可以应用这种园艺照明布置,以及涉及一种用于执行这种方法的计算机程序产品。
背景技术
US2015/0121753描述了一种用于通过使用各种波长的光和各种光源直接照射植物茎或其他植物结构来选择性地进行植物光形态发生的方法和装置。所公开的方法和装置可以用于商业农业、植物育种研究程序、基因工程植物研究和开发程序中或者植物种植者期望最大化体积效率或降低植物高度的任何时候。该文件进一步描述了本领域技术人员已知的能够产生280 nm至800 nm之间的光的任何光源都是有用的。这样的光源包括但不限于:LED、电致发光带、经滤光的荧光灯等。光源可以是脉冲或连续波。LED是示例性光源,因为它们便宜、功率高效并且可以购买到非常特定的波长。虽然可以购买具有指定的特定波长(例如,450 nm光)的LED,但是LED的光谱并不排他地限于该指定波长。对于LED和所有其他照明源,当在本文中提及特定波长时,这表示峰值波长而不是排他性波长。本领域技术人员已知的滤光器和其他光学部件可以用于按照特定应用的需要进一步处理和抑制光源光谱。
发明内容
植物使用光合作用过程来将光、CO2和H2O转化为碳水化合物(糖)。这些糖用于为代谢过程提供燃料。过量的糖用于生物量形成。这种生物量形成包括茎伸长、叶面积的增加、开花、果实形成等。负责光合作用的光感受器是叶绿素。除光合作用外,光周期性、向光性和光形态发生也是与辐射和植物之间的相互作用有关的代表性过程:
•光周期性是指植物必须感测和测量辐射周期性(例如,诱导开花)的能力,
•向光性是指植物朝向和远离辐射的生长运动,以及
•光形态发生是指响应于辐射的质量和数量的形态变化。
叶绿素a和b的两个重要吸收峰位于红色和蓝色区域,分别特别地从625-675 nm和从425-475 nm处。附加地,在近UV(300-400 nm)和远红色区域(700-800 nm)处也有其他局部峰。主要的光合作用活动似乎发生在400-700 nm的波长范围内。在该范围内的辐射称为光合作用有效辐射(PAR)。
植物中的其他光敏过程包括光敏色素。光敏色素活动引导不同的响应,诸如叶子扩张、邻近感知、避荫、茎伸长、种子萌发和开花诱导。光敏色素光系统包括两种形式的光敏色素、Pr和Pfr,它们分别在660 nm的红色处和730 nm的远红色处具有其敏感度峰值。
在园艺中,光合作用光子通量密度(PPFD)以每单位面积每秒的光子数(以μmol/sec/m2为单位;1mol对应于6•1023个光子)测量。在实践中,当应用例如中间照明(inter-lighting)(参见下文)、特别是用于番茄的中间照明时,使用的红色PPFD通常可以为200 µmol/sec/m2,并且蓝色:红色的比例通常可以为1:7(其中红色和蓝色的范围分别从625-675nm和400-475 nm)。特别地,光合作用的光子通量密度可以包括大约10%的蓝色和大约90%的红色。PPFD可以从光电二极管确定,或者可以直接利用光电倍增器测量。PPFD中的面积是指其中布置了(多个)光源的空间的局部光接收(植物)面积。在多层系统的情况下,它是多层配置中包括的相关层的面积;然后可以关于每个层单独地估计PPFD(另参见下文)。在一实施例中,该面积可以是手动馈送到控制单元的值,或者在一实施例中,该面积可以由控制单元评估(利用例如传感器)。
植物生长不仅取决于光的量,而且取决于植物上光的光谱组成、持续时间和时机。关于这些方面的参数值的组合称为用于生长植物的“光配方”(在本文中,词语植物和农作物可以互换)。
LED在园艺照明中可以扮演多种角色,诸如:
1.补充照明:使用补充自然日光的照明,以便在当农作物价格可能更高时的例如秋季、冬季和春季时段期间增加(例如番茄的)产量或延长作物产量。
2.光周期照明:光的每日持续时间对于许多植物而言都是重要的。24小时循环中的明暗时段比率影响许多植物的开花响应。借助于补充照明来操纵该比率能够实现调节开花时间。
3.在植物工厂中在没有日光的情况下栽培。
4.组织培养。
为了在温室中在秋季、冬季和春季(或在多层生长中的全年)期间提供补充照明,通常使用高功率气体放电灯,该灯必须安装在植物上方的相对高的位置处,以确保跨植物的足够均匀的光分布。目前,在温室中,使用范围从600直至1000 W的不同类型的高功率灯(例如高功率HID)来为植物提供补充光。一个缺点是,从植物上方的位置处,到达植物下部的光量可能相当有限,这取决于农作物的类型。同时,植物的下部通常最需要补充光。当使用安装在植物上方的固态照明时,同样的困境仍然存在。然而,固态照明,特别是LED照明,比基于放电的照明具有一些优势。
在植物从自然阳光中得到不充足的光的情况下,例如在北部区域或在完全依靠人造和良好控制的条件的所谓“植物农业”或“垂直农业”中,看起来需要为植物提供光,以进行生长(叶和果)、催熟和预收获调节。
光不是生长的唯一使能者;大气(湿度水平、CO2/O2水平等)、水、养分和孢子元素也具有主要重要性。温度(以及白天/晚上的温度轮廓/循环)也是生长植物的成功的关键贡献者。在露天园艺领域,似乎需要无土或水培园艺,其现在通常用于高利润/高价值的种植。这样的方法也基于植物的非自然生长,并且可能需要人造优化或从中受益。
可用于食物生产的空间正变得越来越稀缺。需要生产方法的创新,以从较小的占用区域实现较高的产量,同时变得更具可持续性(能源和水的最少使用)。在封闭环境中(诸如植物农场)生产食物是一种满足这些需求的方法。在植物农场(也称为植物工厂、垂直农场或城市农场)中,食物在多层中生长的,与室外生长或温室生长相比,对可用空间进行了好得多的利用。这意味着日光将无法到达所有植物,并且几乎所有光都必须来自人造照明。在植物农场中,需要向植物提供始终最佳的光处理。同时,急需尽可能高效地使用由LED模块生成的光,以便减少能耗并实现可盈利的业务。在植物农场中,单位面积的产量比开放田地的产量高得多。最小化水的使用。可以更容易地预防植物病虫害。
在园艺中,使用相对多的光以及因此使用相对多的能量。以更高的产量生产而使用更少的光子是园艺未来的关键。
因此,本发明的一方面是提供一种替代的园艺照明系统、园艺布置和/或园艺照明方法,其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。本发明可以具有如下目的:克服或改善现有技术的缺点中的至少一个,或提供一种有用的替代方案。
植物气孔对光、光水平和光颜色敏感。在黑暗时段之后接通灯时,气孔缓慢打开以便开始光合作用机制。当植物在某个气候室内(具有一定的温度和湿度设置)生长时,该生长过程可能并不总是最佳地发生。气孔在蒸腾/呼吸作用中也扮演着重要角色;因此,它们也出于光以外的其他目的而打开和关闭。因此,重要的是理解在植物的一天循环中气孔打开和关闭的动态,以最好地利用在生长时段期间发送给它们的光。
强迫气孔打开可能并非总是合乎期望的。比如,强迫气孔打开可能导致植物进入不利于生长的压力状况,或者还可能改变植物中养分吸收和适当的根压所必需的水关系和/或水平衡。因此,目前尚不知道如何提高园艺产量而又没有在错误的时间使用过多能量的风险。
令人惊讶地是,发现使用“唤醒光”可以在附加生长方面显著提高产量,其中“唤醒光”可以仅是提供给植物的光总量的一小部分。唤醒光基本上包括蓝光,并且优选地仅包括蓝光。此外,尽管在本文中不排除近轴照射,但最佳结果是利用远轴照射获得的。比如,发现在垂直农业或良好控制的温室中,有可能受益于在植物上使用这种蓝色唤醒光,并且发明人已经观察到,这将影响绿叶蔬菜在生长循环结束时产生的生物量。因此,本文提出了一种新的动态照明,特别是用作中间照明和/或下照明,以在光时段开始的时间以及可选地在重复气孔刺激时,在短时间段期间利用蓝光照射叶子,尤其是叶子的远轴侧。使用蓝光的唤醒光将在短时间内刺激叶子的(远轴)气孔。这样的脉冲可以足够短,以至于不会对植物产生任何压力,同时光合作用的光(红色/蓝色或红色/蓝色情况)可以被应用以接合光合作用机制。甚至更多,在一天之内多次在≤30分钟的短时间内使用来自冠层下方的光刺激将高效地多,因为与照射来自冠层的顶部相比,如果照射来自冠层的下方,则更高数量的气孔将被光刺激。可以在不同的高度处照常使用光合作用的光,即从冠层的顶部(“近轴”)或冠层间,以照射最大的叶表面面积以进行光合作用。
本发明由权利要求限定。
在第一方面中,公开了一种园艺照明系统(“照明系统”),其包括(i)照明设备(“园艺照明设备”),被配置为提供园艺光(“光”),和(ii)控制系统(“控制器”),被配置为控制照明设备根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1-60分钟的范围内的光脉冲时段期间,在至少包括蓝光的光谱波长区域中提供(第一)园艺光的光脉冲(脉冲)。在另一方面中,还公开了一种用于植物的园艺布置,该园艺布置包括(i)照明设备,被配置为提供(第一)园艺光,(ii)控制系统(被配置为控制照明设备(提供园艺光)),以及(iii)用于支持植物的支撑物,其中控制系统(进一步)被配置为控制照明设备根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1-60分钟的范围的脉冲时段期间,在至少包括蓝光的光谱波长区域中提供(第一)园艺光的脉冲。在本文中,光脉冲也可以指示为“蓝色脉冲”或“蓝色光脉冲”或“第一园艺光脉冲”或“脉冲”。特别地,光脉冲时段在第二时段之前或与之至少部分重叠,其中在第二时段中提供第二园艺光,并且其中第二时段长于光脉冲时段,诸如例如至少两倍长。因此,在特定实施例中,在光脉冲时段之后或与之重叠的人造和/或太阳能园艺光的时段长于光脉冲时段,并且这是相对于至少包括蓝光的光谱波长区域中的光而言。提供有光脉冲的园艺光在本文中也指示为第一园艺光。可以利用照明设备提供和/或可以基于太阳光的第二园艺光在本文中也被指示为第二园艺光。术语“第一时段”或“光脉冲时段”或“园艺光脉冲时段”以及类似术语是指提供脉冲的时间段。术语“第二时段”或“第二园艺光脉冲时段”以及类似术语是指提供第二园艺光的时间段。对于非块状脉冲,可以使用半宽全峰来确定时段。
利用这种蓝光脉冲,该蓝光脉冲尤其可以在白天/夜晚循环的白天开始时或有时在白天(或晚上)期间提供,看起来基本上刺激了植物。这种光看起来具有一种催化功能,因为生物量的增加比仅基于在(多个)脉冲期间提供的附加光子所能预期的高得多。在气候单元或农场中的植物生长时间期间提供的第二园艺光的总光量(以光子计)可以是在该相同时间内的(多个)脉冲中提供的光子的累积数量的至少100倍,或甚至至少1000倍。因此,可以以经济的方式改善园艺生长。
术语“园艺”涉及人类使用的(集中的)植物栽培,并且其活动非常多样化,包含食用植物(水果、蔬菜、蘑菇、烹饪草药)和非食用农作物(花卉、树木和灌木、草皮草、啤酒花、葡萄、草药)。园艺是涉及生长植物的艺术、科学、技术和商业的农业的分支。它可以包括药用植物、果实、蔬菜、坚果、种子、草药、芽苗、蘑菇、藻类、花卉、海藻和非食用农作物(诸如草和观赏树木及植物)的栽培。在此,术语“植物”基本上用来指代选自药用植物、蔬菜、草药、芽苗、蘑菇、带有坚果的植物、带有种子的植物、带有花的植物、带有果实的植物、非食用农作物(诸如草和观赏树木)等的任何种类。
在本文中,术语“植物”基本上用于栽培的所有阶段。术语“植物部分”可以指根、茎、叶、果实(如果有)等。
术语“农作物”在本文中用来指示正在生长或已生长的园艺植物。大规模生长的用于食物、衣服等的相同种类的植物可以称为农作物。农作物是一种非动物物种或种类,其被生长以被收获为例如食物、牲畜饲料、燃料或用于任何其他经济目的。术语“农作物”也可以涉及多种农作物。园艺农作物尤其可以指食用农作物(番茄、辣椒、黄瓜和生菜),以及(潜在地)带有这样的农作物的植物,诸如番茄植物、辣椒植物、黄瓜植物等。园艺在本文中一般可以涉及例如农作物和非农作物植物。农作物植物的示例是水稻、小麦、大麦、燕麦、鹰嘴豆、豌豆、豇豆、扁豆、绿豆、黑豆、大豆、菜豆、蚕豆、亚麻籽、芝麻、Khesari、太阳麻、辣椒、茄子、番茄、黄瓜、秋葵荚、花生、马铃薯、玉米、珍珠粟、黑麦、苜蓿、萝卜、卷心菜、生菜、椒、向日葵、甜菜、蓖麻、红三叶、白三叶、红花、菠菜、洋葱、大蒜、蔓菁、南瓜小果、香瓜、西瓜、黄瓜、南瓜、红麻、油棕、胡萝卜、椰子、木瓜、甘蔗、咖啡、可可、茶、苹果、梨、桃、樱桃、葡萄、杏仁、草莓、菠萝、香蕉、腰果、爱尔兰(Irish)、木薯、芋头、橡胶、高粱、棉花、黑小麦、木豆和烟草。特别感兴趣的是番茄、黄瓜、椒、生菜、西瓜、木瓜、苹果、梨、桃、樱桃、葡萄和草莓。
本文中的术语“植物”可以特别地指泛植物。泛植物是一组主要的真核生物,包括红藻(红藻门)、绿藻和陆地植物,以及一小组称为灰藻门的淡水单细胞藻类。因此,在实施例中,术语“植物”可以指陆地植物。在实施例中,术语“植物”(也)可以是指藻类(诸如绿藻和红藻以及被称为灰藻门的单细胞藻类中的一个或多个)。
特别地,所公开的园艺照明系统、园艺布置和用于照射植物的方法可能对于以下植物有意义:短日照植物(芝麻菜、幼叶菠菜、观赏植物(诸如花烛属植物、兰花、菊花)、基本上所有草药(诸如莳萝、罗勒、欧芹、香菜、一品红)或任何需要保持光时段短以避免花开始的植物(当这诸如在多叶蔬菜中是特别不想要的时)。此外,它们可能特别地对高线植物(即,沿着线或其他竖直支撑物生长的植物)有意义。因此,在实施例中,植物可以选自由番茄植物、黄瓜植物、甜椒植物、茄子植物等的组。在又一实施例中,植物包括选自多叶绿色植物的组的植物。
术语“园艺光”尤其是指具有在400-475 nm的第一波长区域和625-675 nm的第二波长区域中的一个或多个中的一个或多个波长的光。园艺光中包括的来自这些区域的光的相对能量(瓦特)可能取决于植物的类型和/或生长阶段。因此,对于一个或多个类型的植物,配方可以定义(可选地依据时间)在400-475 nm的第一波长区域中的光与在625-675 nm的第二波长区域中的光的比率。特别地,术语“园艺光”可以指具有在PAR区域(来自400-700nm的光合作用有效区域)中的波长的光。术语“园艺光”也可以用于应用于水培应用中的植物的光。如本领域中已知的,在PAR区域(来自400-700 nm的光合作用有效区域)中,叶子的反射系数非常低(5-10%)。朝向近红外,超过700 nm,反射系数增加。在特定的实施例中,除了PAR光之外,园艺光还可以包括一小部分(<功率的20%,特别是大约最大是功率的10%)的远红色,即700-850 nm。
以上一般适用于(人造)园艺光。在此,区分第一园艺光和第二园艺光,第一园艺光在本文中有时也被指示为“园艺光”而没有前缀“第一”。前者尤其涉及(唤醒)脉冲;后者涉及可以根据例如预定义方案以任何方式提供的用于光合作用或其他植物过程的园艺光。本质上符合预定义的昼夜节律或方案并且可以使用例如百叶窗或阴影来控制的由太阳提供的日光或光,在本文中也可以指示为第二园艺光,至少在其中植物暴露于这样的太阳光的实施例中。
特别地,园艺照明系统能够至少提供蓝光(用于唤醒脉冲)。因此,第一园艺光(即在唤醒脉冲期间提供的光)尤其包括蓝光。第二园艺光尤其可以具有在400-475 nm的第一波长区域、625-675 nm的第二波长区域和700-850 nm(诸如(至少)700-800 nm)的第三波长区域中的一个或多个中的一个或多个波长的光。如下面进一步指示的,第一园艺光和第二园艺光的光谱分布通常是不同的,尽管在特定实施例中它们可以基本相同。太阳光也可以被使用并被指示为(第二)园艺光。人造园艺光也可以被使用并被指示为(第二)园艺光,并且基本上由上面标识的波长范围中的一个或多个中的光组成。
该照明系统尤其包括用于提供(第二)园艺光并且至少用于提供脉冲的照明设备。该照明系统还包括控制系统。该照明控制系统被配置为控制从照明设备输出的光,该光通常指示为照明设备光,并且在本文中也指示为园艺光。如上以及本文其他地方所述,照明系统可以是园艺布置的一部分或被配置在园艺布置中。这种园艺布置可以包括园艺控制系统,以控制用于生长植物的一个或多个参数。在实施例中,园艺控制系统还可以包括照明控制系统的功能以控制照明设备。
术语“园艺布置”可以指植物工厂或气候单元,其中植物在受控条件下生长,并且其中植物基本上不接收日光。这样的植物工厂可以被气候化,诸如在气候单元的情况下。因此,在一些实施例中,园艺布置在这种植物工厂或气候单元中,而在其他实施例中,园艺布置仅部分地包括在这种植物工厂或气候单元中。比如,园艺布置可以具有包括在气候单元中的植物支撑物和照明系统,以及配置在气候单元外部的控制系统。
尽管园艺布置的实施例可以指植物工厂或气候单元,但是不一定排除日光(在本文中也指示为太阳光)的使用。所公开的园艺照明系统、园艺布置和用于照射植物的方法也可以在温室或其他配置中应用,其中日光可以被温室或其他配置中的植物接收。同样在例如温室中,可以配置照明布置,该照明布置每天提供一次蓝色脉冲,特别是当一天开始时(诸如在黎明时,另见下文),和/或在一天期间的某个其他时间(优选气孔刺激时)。园艺照明系统、园艺布置和用于照射植物的方法也可以应用在通常是柔性透光聚合物材料的生长隧道(也指示为“低隧道”)中。
因此,唤醒脉冲可以仅与人造光组合应用(即植物仅接收人造光)、仅与太阳光组合应用(诸如某些温室或低隧道中的植物),但也可以应用于可以应用人造光和太阳光两者的布置中。比如,唤醒脉冲还可以用于在诸如温室的布置中在没有附加补充光的情况下生长的植物或者在其中减少或甚至关闭人造光的实施例中(例如在当存在足够太阳光的春季或夏季)。
在实施例中,唤醒脉冲可以与日出同步。因此,在实施例中,控制系统还可以被配置为响应于日光传感器的传感器信号和/或与预定义方案(该方案依据一天中的时间将太阳强度考虑在内)相关地来控制园艺光,特别是唤醒脉冲。因此,在特定实施例中,可以在提供(第二)园艺光的时段之前、与之部分重叠或完全重叠提供蓝光脉冲,其中所述(第二)园艺光的时段长于脉冲时段。所述(第二)园艺光的时段可以是人造或日间活动的白天/夜晚循环的白天时段(的一部分)。可以利用钠灯、特别是高压钠灯(HPS)、太阳光和固态光源中的一个或多个来提供(第二)园艺光。特别地利用固态光源提供蓝光脉冲。
在实施例中,短语“其中光脉冲时段在第二园艺光的第二时段之前或与之至少部分重叠,并且其中第二时段长于光脉冲时段”以及类似的短语,因此也可以指代“其中人造园艺光的光脉冲在人造和/或太阳(第二)园艺光的第二时段之前或者在其期间提供,并且其中人造和/或太阳(第二)园艺光的(第二)时段长于光脉冲时段”。比如,在实施例中,人造(第一)园艺光的唤醒脉冲在太阳(第二)园艺光的(第二)时段之前或在其期间提供,并且(第二)园艺光的(第二)时段长于唤醒脉冲时段。在其他实施例中,人造(第一)园艺光(诸如由固态光源提供的)的唤醒脉冲在人造(第二)园艺光(诸如由固态光源提供的)的(第二)时段之前或在其期间提供,并且(第二)园艺光的(第二)时段长于唤醒脉冲时段。
比如脉冲时段在第二时段“之前或期间”或者“之前或同时”或者“之前或至少部分重叠”的短语以及类似的短语,在实施例中尤其指示脉冲在从第二时段的开始(即,(第二)园艺光的开端,诸如当从夜晚切换到白天时)之前0.5 h至之后0.5 h的时段内开始或结束。因此,术语“在...之前”或“在...期间”还可以指脉冲的一部分在(第二)园艺光时段之前,或者脉冲的一部分在(第二)园艺光时段期间的情况。在实施例中,(第二)园艺光(不包括脉冲)的时段比脉冲时段长,尤其是脉冲时段的时间长度的至少2倍,诸如至少4倍。比如,脉冲可以是10-40分钟,并且(第二)园艺照明时段可以是至少4小时,诸如至少8小时。
强度,特别是蓝光的强度,在(第二)园艺光时段期间小于在脉冲时段期间,诸如最大为在脉冲时段期间提供的光强度(以μmol/m2/s为单位)的75%(另参见下文)。此外,在光脉冲时段期间唤醒光的光谱分布和在第二时段期间(第二)园艺光的光谱分布可以是不同的,其中在蓝色、尤其是在425-475 nm的范围中的光子的总数量相对于唤醒光中的PAR和远红色中的光子的总数量的比率高于(第二)园艺光中的这种比率,诸如至少是后者比率的1.1倍,比如至少1.2倍,诸如至少1.5倍。比如,在实施例中,第二园艺光可以具有b∶r的蓝色:红色的比率,其中b和r为蓝色和红色的强度,以μmol/m2/s为单位,该比率例如可以为1:7(其中红色和蓝色波长范围分别从625-675 nm和从400-475 nm),并且唤醒光可以具有n*b:r的蓝色:红色的比率,其中n至少为1.1,诸如至少1.2,比如至少1.5,诸如至少2。在特定实施例中,第一园艺光基本上(仅)由蓝光组成。
在实施例中,光脉冲可以具有与在(第二)园艺照明时段中的第二园艺光相同的光谱分布,但是具有(显著)更高的强度。因此,在特定实施例中,可以通过暂时增加第二园艺光的强度来获得第一园艺光的脉冲,即唤醒光脉冲(假设第二园艺光因此包括蓝光)。在进一步的实施例中,脉冲时段期间的园艺光的光谱分布可以不同于第二时段期间的(第二)园艺光的光谱分布,其中脉冲具有比第二园艺光相对更多的蓝光或基本上仅具有蓝光,而在第二时段期间的第二园艺光至少还具有红光和/或远红光,并且具有比第一园艺光相对更小的蓝光强度。第二园艺光的第二时段可以特别地用于光合作用,并且由于脉冲的唤醒功能,其特别地用于促进或催化该光合作用过程。
因此,在实施例中,(园艺布置或园艺照明系统的)控制系统被配置成在植物接收第二园艺光以刺激光合作用的时段之前、与之部分重叠或与之同时地提供光脉冲。用于刺激光合作用的这种园艺光尤其包括PAR和可选的远红色。此外,取决于应用的类型,用于刺激光合作用的园艺光可以由植物从太阳(即,自然地)接收,和/或可以由园艺布置或园艺照明系统的一个或多个照明设备提供。蓝光的脉冲可以特别地提供为远轴的和/或近轴的,尤其是至少远轴的。用于刺激光合作用的园艺光尤其可以提供为至少近轴的。
如上所指示的,控制系统被配置为控制照明设备根据预定的时间方案和/或依据传感器信号提供(第一)园艺光的光脉冲。术语“传感器”也可以涉及多个不同的传感器,诸如用于感测植物参数的传感器(参见下文)和用于测量日光的传感器等。因此,术语“传感器信号”也可以指不同传感器的多个传感器信号。照明设备还可以提供第二园艺光的至少一部分,在特定实施例中,诸如在封闭的植物农场中,可以提供基本上所有第二园艺光。因此,在实施例中,控制系统还可以被配置为控制园艺照明设备根据预定的时间方案和/或依据传感器信号来在第二时段期间提供第二园艺光。第二时段可以是光脉冲时段的后续时段,或者可以在时间上至少部分与光脉冲时段一致。特别地,第二时段期间的(第二)园艺光的强度小于脉冲时段期间的(第一)园艺光的强度,诸如最大为在脉冲时段期间提供的光强度(以μmol/m2/s为单位)的75%。因此,控制系统可以特别地被配置为在其他(第二)园艺光基础上提供附加的园艺光的脉冲,甚至更特别地具有在蓝色波长范围内的附加的光或者基本上仅在蓝色波长范围内的光。在脉冲时段之外,(第二)园艺光还可以提供红色和远红色中的一个或多个。
在使用中,该布置可以包括带有植物的植物支撑物、或带有种子的植物支撑物、或带有幼苗的植物支撑物等。术语“支撑物”或“植物支撑物”可以指(微粒)基质、用于水栽培的含水基质、土壤、用于线农作物的线等中的一个或多个,其可以用来在其中、在其上或沿着其等来生长植物。
这种园艺布置的控制系统,在本文中也称为园艺控制系统,可以控制温度、湿度、灌溉、养分供应、园艺光的光强度、空气条件(包括空气温度、诸如CO2浓度的空气成分、气流等中的一个或多个)中的一个或多个。这种园艺控制系统可以配置成控制园艺布置中不同位置处的这些条件中的一个或多个。因此,在实施例中,可以响应于例如一天中的时间、一年中的季节、(局部)照明条件、植物的年龄、植物的条件、种植时段等中的一个或多个来控制利用第一(并且可选地第二)园艺光的照射。因此,在实施例中,可以响应于植物相关的数据、时间相关的参数、植物所经受的条件(诸如自然光、温度、气体成分、施肥等)等来控制一般的利用园艺光的照射,或者特别地利用第一(并且可选地第二)园艺光的照射。
园艺照明系统特别被配置为向植物提供第一和可选的第二园艺光。在实施例中,这尤其可以意味着园艺照明系统被配置为在植物可能生长的区域的方向上提供所述第一和可选的第二园艺光。这样的区域可以是托盘。特别地,上述定义的术语“植物支撑物”还可以指用于接纳用于在其上或之中生长植物的基质的托盘或者多个这样的托盘,因为植物可以逐层地生长在另一层之上。因此,考虑了各自具有两个或更多个植物支撑物的架子以及相关联的照明系统。因此,术语“照明系统”还可以指多个(可能是单独可控的)照明系统。
园艺布置或园艺照明系统的控制系统被配置为控制第一园艺光的光强度和可选地控制第二园艺光的光强度。术语“控制”和类似术语尤其是指对元件施加约束或指导影响。术语“控制”和类似术语也可以指监督或监视元件的操作。因此,本文中的“控制”和类似术语可以例如指测量、显示、致动、打开、移动、改变温度等。短语“园艺光的光强度”可以指照明设备产生的园艺光的强度或量,并且是对照明设备发射的波长加权功率的测量。在特定实施例中,控制系统还可以被配置为控制发射的光的光谱功率分布,例如相对于其他波长,减少或增加某些波长中的光谱功率的部分。
(生长)植物所经受的条件通常在生长配方中定义。因此,控制系统可以根据生长配方来生长植物。这样的生长配方可以包括光配方,其定义了园艺光强度和光谱。这可能意味着该配方定义了随时间推移的园艺光强度和光谱。替代地或附加地,光配方可以依据感测到的参数(比如养分的摄入量、叶子大小、植物温度、叶子温度、根温度、茎长度、果实大小等)来定义园艺光强度和光谱。还可以感测其他参数,诸如温度(在温室、农场、气候单元、隧道等中)、湿度、气体成分中的一个或多个。同样,日光强度(在也应用太阳光的情况下)可以是感测的参数。
在定义了用于生长植物的(第二)园艺光强度和光谱的这种光配方的基础上,控制系统可以被配置为附加地提供唤醒脉冲。进一步如上所指示的,对于其他应用,诸如例如温室,甚至有可能控制系统的唯一功能是控制唤醒脉冲的生成,尽管在其他实施例中,还可以控制其他(第二)园艺照明。
园艺照明系统包括照明设备,该照明设备特别用于提供(第一和可选的第二)园艺光。术语“园艺光”尤其是指系统提供的(在系统的使用期间)并且可以提供给植物的一个或多个部分的光。术语“光”尤其是指可见光,但是在实施例中还可以指UV辐射和红外辐射中的一个或多个。光生成设备尤其是固态照明设备。此外,术语“光生成设备”还可以指多个(不同的)光生成设备。(多个)照明设备可以可选地是颜色可调的。因此,特别地,照明设备包括可以被独立控制的多个固态光源,诸如LED,或者其中可以独立地控制就光谱光输出而言不同的固态光源的子集。
鉴于必须生成的唤醒脉冲,园艺照明系统和/或照明设备至少被配置为提供蓝光。可选地,唤醒光还可以包括其他颜色的光,诸如红色或远红色,但是特别地,至少50%的光子在蓝色光谱区域中,甚至更特别地,至少70%,诸如至少80%,比如至少90%。在本文中,术语“蓝光”尤其是指具有在400-495 nm范围内的波长、甚至更特别地具有该范围内的中心波长的光。甚至更特别地,蓝光脉冲包括具有从425-475 nm的范围中选择的波长的光。因此,在特定实施例中,提供具有选自425-475 nm范围的中心波长的蓝光。
如上所指示的,控制系统被配置为控制第一园艺光和可选地控制第二园艺光。在实施例中(另参见上文),这可能意味着控制系统基本上仅提供唤醒脉冲,但是在其他实施例中,可能意味着控制系统被配置为基本上控制用于照射植物的所有照明,即第一和第二园艺照明两者。特别地,在植物工厂中,植物所接收的基本上所有光都是人造照明,在这种情况下,控制系统可以控制植物所接收的第一和第二园艺光两者。
因此,控制系统还被配置为提供(第一)园艺光的脉冲。如上所指示的,该光脉冲可以基本上在蓝色区域中。此外,脉冲在时间上受到限制。因此,在有限的时间期间(诸如1-60分钟,比如5-50分钟,诸如至少10分钟,比如10-40分钟)在强度方面可能存在相对短的增加。通常,该脉冲将是单个脉冲。然而,在其他实施例中,可以提供一系列(子)脉冲。整个系列的(子)脉冲在本文中称为脉冲,并且因此应当在指示的脉冲时段内发生。此外,如果将应用一系列(子)脉冲,则该系列的(子)脉冲的占空比为至少40%。优选地,特别地,应用单个完整的唤醒脉冲。然而,在实施例中,每天可以应用多个脉冲。每天(24 h)的蓝色脉冲数可以例如在1-6个脉冲的范围内,诸如1-4个脉冲。
根据预定的时间方案和/或依据传感器信号来提供脉冲。关于预定的时间方案,这尤其可以指一天开始时的唤醒脉冲。这将在下面进一步解释。关于传感器信号,这尤其可以指被配置为监测例如植物的生长或环境条件或植物参数的传感器。这将在下面进一步解释。如果看起来期望向植物提供促进或“唤醒呼叫”,则可以提供本文所公开的脉冲,在实施例中,该脉冲可以伴随或基本上直接跟随其他条件的变化,诸如(第二)园艺光强度、(第二)园艺光光谱分布、温度变化、营养供应等。在实施例中,可以根据预定的时间方案并且依据传感器信号来确定脉冲的特性。例如,预定时间方案可以基于包括利用环境光传感器感测的黎明时间的昼夜循环。作为另一示例,应用脉冲的时间可以基于预定的时间方案,但是可以基于传感器信号来确定持续时间、强度和/或光谱。在另一示例中,可以基于生长配方中的光时段的预定时间方案来选择脉冲的时间和/或持续时间,并且可以基于感测的植物或生长参数来确定脉冲的强度和/或光谱。
术语“脉冲”在本文中用于指示与脉冲相关联的蓝光的强度的相对突然的增加并且还有降低。这不一定意味着在脉冲之前和/或之后,照明系统不提供任何蓝光,而是在脉冲期间,存在相当大的附加蓝色强度。因此,在实施例中,脉冲跨脉冲时段具有n μmol/m2/s光子的平均强度,并且至少在脉冲之前的0.5 h时段期间和脉冲之后的0.5 h时段期间,第二园艺光在与脉冲相同的光谱区域中的平均强度各自最大为0.75*n µmol/m2/s光子。在进一步的实施例中,在脉冲之前的至少1 h(诸如至少2小时,诸如2-4小时,比如至少4小时,比如4-8小时)的时段期间,第二园艺光在与脉冲相同的光谱区域中的平均强度最大为0.75*nµmol/m2/s光子,诸如最大为0.5*n µmol/m2/s光子,比如最大为0.1*n µmol/m2/s光子,诸如最大为0.05*n µmol/m2/s光子。前面的时间甚至可以是基本黑暗的时段,诸如例如在夜晚期间。在进一步的实施例中,在脉冲之后的至少1 h(诸如至少2小时,诸如2-4小时,比如至少4小时,比如4-8小时)的时段期间,第二园艺光在与脉冲相同的光谱区域中的平均强度最大为0.75*n µmol/m2/s光子,诸如最大为0.5*n µmol/m2/s光子。在特定的实施例中,其中在园艺光的时段之前或期间提供脉冲,在脉冲之后的至少1 h(诸如至少2小时,诸如2-4小时,比如至少4小时,比如4-8小时)的时段期间,第二园艺光在与脉冲相同的光谱区域中的平均强度最小为0.1*n µmol/m2/s光子,诸如最小为0.2*n µmol/m2/s光子。
因此,如本文所公开的,可以在(第二)园艺光的(第二)时段之前或开始时提供相对短的(第一)园艺光的脉冲,脉冲时段中的园艺光比不包括脉冲的(第二)时段中的园艺光具有基本更高的强度(尤其是蓝色光谱区域中)。在实施例中,(第二)园艺光(包括PAR和可选的远红色)的光强度跨(第二)园艺照明时段平均是脉冲时段中的(第一)园艺光的光强度的至多0.75*n µmol/m2/s光子。
在本文中,当比较不同类型的园艺光的光强度时,使用短语“在相同光谱区域中”。特别地,如本文所公开的,针对其比较强度的光谱区域是指蓝色波长范围。这不排除存在作为(第二)园艺光或其他环境光的具有不同于所指示的蓝色区域中的波长的基本水平(可以随时间变化)的光的实施例。因此,特别地,本发明涉及其中提供蓝色脉冲的实施例,而不管绿色、黄色、橙色、红色和远红色的光的存在。
特定脉冲条件可以取决于植物的类型。然而,如上所指示的,脉冲时段可以在1-60分钟的范围内,诸如在特定实施例中为10-40分钟。此外,光脉冲的光强度尤其(平均)至少为5 µmol/m2/s光子。然而,强度不应太高,以便防止对植物产生有害影响。因此,蓝色脉冲的时间段也不应太长。因此,在特定实施例中,控制系统被配置为在选自10-40分钟范围的脉冲时段期间提供具有10-70 μmol/m2/s光子的(平均)强度的脉冲。
脉冲中包括的光能(也称为脉冲“剂量”)可以取决于植物的实际生长类型。然而,看起来约5,000 µmol/m2光子的最小剂量可能已经有用。因此,在实施例中,控制系统被配置为在脉冲时段期间提供20,000-100,000 μmol/m2光子的剂量。如本文所使用的,以“μmol/m2/s光子”为单位的强度也可以指示为辐照度。以“µmol/m2光子”为单位的剂量也可以指示为辐射暴露或辐射积分通量(fluence)。
在实施例中,可以在其中(第二)园艺光强度正在增加或计划增加的阶段之前或之时提供脉冲。因此,在实施例中,控制系统被配置为基于预定义方案来提供(第一)园艺光,其中该方案包括与低强度时段交替的高强度时段,该高强度时段具有更多或增加的(人造和/或太阳)(第二)园艺光强度,该低强度时段没有或者具有很少或减少的(人造和/或太阳)(第二)园艺光强度,并且其中控制系统被配置为在从第一时间之前的0.5 h起和其之后的0.5 h的时间段内提供(人造)园艺光的脉冲,第一时间定义为方案中的高强度时段开始的时间。在该实施例中,高强度时段和低强度时段各自为至少一小时,并且第二园艺光在低强度时段期间的时间平均强度最大为第二园艺光在高强度时段期间的时间平均强度的50%。注意,在该段落中以及本文中相同上下文中的其他地方,术语低强度时段和高强度时段现在是指在第二园艺光的时间方案内的时段。时间方案可以由控制系统定义和/或可以取决于日间活动的昼夜节律。特别地,在基本上仅具有人造光的封闭系统中,时间方案可以由控制系统来定义。
术语“低强度时段”也可以意味着基本上黑暗的时段。术语“高强度时段”尤其是指其中第二园艺光的强度高于低强度时段的时段。
特别地,预定义方案基于由(人造或太阳)第二园艺光创建的昼夜节律,并且控制系统被配置为在黎明时提供脉冲。因此,在实施例中,可以在光时段的开始提供脉冲,其通常称为植物暴露于光的每日循环中的时段。在另外的特定实施例中,当在每日循环中有更多的光时段时,可以在每个光时段的开始提供脉冲。术语“黎明”可以指基本上基于太阳光来提供园艺光(除了人造光提供的脉冲)的系统的天文黎明。术语“黎明”可以指在基本上黑暗的时段之后的光强度增加的时刻。
(基本上为蓝色的)园艺光的脉冲可以特别地用在强度方面并且可选地在光谱方面可控的园艺照明设备提供。因此,在实施例中,园艺照明设备可以被适配为仅提供(基本上是蓝色的)园艺光的脉冲。在其他实施例中,园艺照明设备可以被适配为在第二时段期间提供(基本上是蓝色的)园艺光的脉冲以及第二园艺光。然而,也可以应用两个或更多个(不同的)园艺照明设备,在使用中,它们可以被布置在园艺布置中的不同位置处。因此,术语“照明设备”也可以指多个(不同的)照明设备。
此外,将蓝光脉冲引导向植物的叶子的远轴部分看起来是有益的。由于不仅蓝光还有红光和/或远红光对于植物的生长都是有用的,所以照明系统可以特别地被配置为利用基本上蓝光照射叶子的远轴部分并且利用蓝光、红光和/或远红光照射叶子的近轴部分。在特定实施例中,园艺照明系统或园艺布置包括第一照明设备和第二照明设备,其中第一照明设备被配置为提供至少蓝色园艺光,并且其中第二照明设备被配置为提供具有选自一个或多个波长范围的一个或多个波长的园艺光,该一个或多个波长范围选自由以下组成的组:(i)625-675 nm和(ii)700-850 nm(诸如特别是700-800 nm(至少在700-800 nm的范围内))。园艺照明系统然后可以被配置为利用第一照明设备提供(第一)园艺光的脉冲,并且利用第一照明设备和/或第二照明设备提供第二园艺光。
如上所指示的,也可以基于传感器信号来提供脉冲。同样,在特定实施例中,可以基于传感器信号来提供第二园艺光。
比如,(光学)传感器可以应用于测量以下中的一个或多个:气孔的开口、茎的状况(强或弱)、叶子的状况(新鲜/强壮或枯萎)、花朵和或果实的状况等。比如,可以使用传感器测量根温度或茎温度或叶子温度、O2排出、CO2浓度、乙烷浓度等。
基于准则,传感器信号可以用于确定是否必须提供蓝色脉冲,或者是否必须提供附加的蓝色脉冲。还可以基于来自(不同的)传感器的一个或多个传感器信号来确定脉冲的长度和/或强度。同样,在特定实施例中并且基于准则,传感器信号可以用于确定是否必须提供第二园艺光,或者是否必须提供附加的第二园艺光。第二园艺光时段的长度和/或强度也可以基于(不同的)传感器的一个或多个传感器信号来确定。
因此,在特定实施例中,园艺照明系统和/或园艺布置可以进一步包括传感器,其中,传感器被配置为监测植物的参数、生长条件和/或环境条件(诸如可用日光的参数),并提供对应的传感器信号,并且其中,控制系统被配置为根据传感器信号与(第一)园艺照明属性之间的预定关系提供脉冲。同样,在进一步的特定实施例中,园艺照明系统和/或园艺布置可以进一步包括传感器,其中,传感器被配置为监测植物的参数、生长条件和/或环境条件(诸如可用日光的参数),并提供对应的传感器信号,并且其中控制系统被配置为根据传感器信号与第二园艺照明属性之间的预定关系提供第二园艺光。
园艺照明属性可以例如包括强度(依据时间)、光谱分布(依据时间)等中的一个或多个。当从人造照明设备提供园艺光时,园艺照明属性还可以包括园艺照明的持续时间、园艺照明的占空比等。因此,术语“园艺照明属性”可以指第二园艺光的(多个)时段的重复率以及(每个)这样的(多个)时段的持续时间和/或(每个)这样的(多个)时段的第二园艺光的光强度以及光谱。此外,术语“园艺照明属性”可以指光脉冲时段的持续时间、所提供的(蓝色)光的光谱分布以及脉冲的强度。通过改变(脉冲)时段的长度和/或以μmol/m2/s为单位的强度,可以控制光子的总数(例如以μmol/m2为单位)。
当例如基于传感器信号控制系统确定植物根据预定义方案生成生物量时,脉冲的照明参数(诸如脉冲持续时间(脉冲宽度))、脉冲最大强度和脉冲光谱分布可以保持恒定;同样,可以将提供脉冲的频率保持恒定。当例如基于传感器信号控制系统确定植物比预定义方案更慢地生成生物量时,可以改变脉冲的一个或多个照明参数,诸如脉冲持续时间(脉冲宽度)、脉冲最大强度或脉冲光谱分布,特别是使得可以提供更多的蓝色光子;同样,可以可选地增加提供脉冲的频率。当例如基于传感器信号控制系统确定植物比预定义方案更快地生成生物量时,可以改变脉冲的一个或多个照明参数,诸如脉冲持续时间(脉冲宽度)、脉冲最大强度或脉冲光谱分布,特别是使得可以提供更少的蓝色光子;同样,可以可选地减小提供脉冲的频率。以类似的方式,第二时段期间的第二园艺光的照明参数可以保持恒定、增加或减小。然而,通常,在实施例中,每日循环期间的照明时段的数量可能保持恒定。在第二时段期间提供(或接收)的第二园艺光可以特别地用于(刺激)光合作用。蓝色脉冲特别地用于催化或增强该光合作用过程。
如上指示的,园艺布置因此可以包括用于园艺照明的园艺照明系统。在本文中,园艺布置特别地关于其中存在用于生长的植物的设施来解释。然而,园艺布置也可以是设施本身,即不存在植物。关于园艺照明系统的所有实施例也适用于包括这种照明系统的园艺布置。下面进一步定义一些具体实施例和/或附加的实施例。
如上所指示的,尤其是蓝光脉冲包括具有选自425-475 nm范围的波长的光。此外,特别地,在脉冲时段内以及在脉冲之前至少0.5 h和之后至少0.5 h期间,脉冲具有n µmol/m2/s光子的平均强度,第二园艺光在与脉冲的蓝光相同的光谱区域中的平均强度各自最大为0.75*n µmol/m2/s光子。
在特定实施例中,照明设备被配置为提供具有光轴(O)的(第一)园艺光,光轴(O)相对于竖直具有选自范围-135°至135°的角度(α)。这尤其是指包括蓝色脉冲的园艺光。如在别处指示的,也可以从上方提供光。“竖直”也可以指示为向上的矢量点;光轴也可以指示为指示路径的矢量,来自照明设备的光沿着该路径传播。相对于竖直成0°的角度是向上引导的光。(-)90°角度是指水平引导的光。即使超出水平面,当从配置在支撑物上方的照明设备在一定延伸范围中向下指时,也可能导致叶子的远轴部分的照射。特别地,被配置为提供脉冲的照明设备将其光向上和/或(基本上)向侧面引导。
因此,在特定实施例中,园艺布置(或园艺照明系统)可以包括第一照明设备和第二照明设备,其中第一照明设备被配置为提供至少蓝色园艺光,并且其中园艺照明布置(或园艺照明系统)被配置为利用至少第一照明设备提供脉冲,并且其中第二照明设备被配置为提供至少第二园艺光,尤其是具有选自一个或多个波长范围的一个或多个波长的第二园艺光,该一个或多个波长范围选自由以下组成的组:(i)625-675 nm和(ii)700-850 nm(诸如尤其是700-800 nm(至少在700-800 nm的范围内)),其中第一照明设备被布置为上照明器和侧照明器中的一个或多个(诸如用于提供具有光轴(O)(作为示出第一园艺光的方向的矢量)的(第一)园艺光,光轴(O)相对于竖直(指向上方)具有选自范围-135°至135°的角度(α)),并且其中第二照明设备被布置为侧照明器和下照明器中的一个或多个。在实施例中,园艺布置(或园艺照明系统)可以仅包括第一照明设备。特别地,园艺布置(或园艺照明系统)可以包括第一照明设备和第二照明设备两者。
在另一个特定实施例中,园艺布置的控制系统还被配置为至少在光脉冲时段期间提供升高的CO2浓度,其中CO2浓度相对于在脉冲之前的时段和/或其中植物接收第二园艺光(用于刺激光合作用)的时段期间的CO2浓度升高。为此,园艺布置可以进一步包括用于提供CO2(诸如CO2气体或具有比空气更高的CO2浓度的气体)的设备。在光脉冲之后,可以再次降低CO2浓度,诸如降低到光脉冲之前的CO2浓度或适合于光合作用的CO2浓度。以这种方式,在光脉冲时段的至少一部分期间,植物可以暂时经受升高的CO2浓度。
园艺布置或园艺照明系统可以用于向植物提供园艺光的方法中。因此,在又一方面中,公开了一种在园艺布置中向植物提供(第一)园艺光的方法,特别是如本文所定义的园艺布置,该方法包括:-根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,在选自1-60分钟的范围的光脉冲时段期间,在至少包括蓝光的光谱波长区域中提供园艺光的光脉冲。特别地,光脉冲时段在第二园艺光的第二时段之前或与之至少部分重叠,其中第二时段长于光脉冲时段。
如上所指示的,这样的方法可以与本文所述的园艺布置或园艺照明系统组合使用。
关于园艺照明系统和/或园艺布置指示的实施例中的许多也可以应用于提供园艺光的方法。下面进一步阐明一些特定实施例。
特别地,提供了一种方法,其中蓝光的脉冲包括具有选自425-475 nm范围内的波长的光。此外,在实施例中,光脉冲时段可以特别地选自10-40分钟的范围,并且脉冲强度可以选自10-70 μmol/m2/s光子的范围。在另外的特定实施例中,该方法进一步包括在脉冲时段期间提供(第一园艺光的)20,000-100,000μmol/m2光子的剂量。
如从上面可以总结出的,该方法还可以包括根据预定义方案提供第二园艺光,其中具有更多或增加的第二园艺光强度的高强度时段与没有或者具有很少或减少的第二园艺光强度的低强度时段交替,并且其中该方法还包括在第一时间之前0.5 h和之后0.5 h的时间段内选择脉冲,该第一时间定义为其中具有更多或增加的第二园艺光强度的时段开始的时间,其中特别地高强度时段和低强度时段各自至少为一小时,并且其中,低强度时段期间的第二园艺光的时间平均强度最大为高强度时段期间的第二园艺光的时间平均强度的50%,诸如最大为20%。
在又一些实施例中,脉冲(在至少包括蓝光的光谱波长区域中)被引导至叶子,特别是植物叶子的远轴部分。
在本文中,可以通过在期望的方向上布置照明设备的发光表面来实现引导光。也可以通过使用光学器件(诸如反射器和波导中的一个或多个)来实现引导光。
如上所指示的,可以关于预定义方案和/或基于传感器的信号来提供蓝色脉冲。因此,在又一些实施例中,该方法可以进一步包括:监测植物的参数、生长条件和/或环境条件,并根据监测的参数和/或条件与(第一)园艺光的光脉冲和第二园艺光中的一个或多个(特别是第一园艺光)的园艺照明属性之间的预定关系来提供脉冲。同样,可以关于预定义方案和/或基于传感器的信号来提供第二园艺光。因此,在又一些实施例中,该方法可以进一步包括:监测植物的参数、生长条件和/或环境条件,并且根据监测的参数和/或条件与(第一)园艺光以及可选的第二园艺光(如果例如第二园艺光部分提供自太阳光)的园艺照明属性之间的预定关系来提供第二园艺光。
在又一个实施例中,可以基本上与光脉冲一致地提供CO2,诸如CO2脉冲。在脉冲时间期间的增加的CO2浓度(植物处)可以进一步提高生长和产量(生物量生产)。因此,在实施例中,园艺布置的控制系统还被配置为至少在光脉冲时段期间提供升高的CO2浓度,其中,相对于光脉冲之前的CO2浓度,CO2浓度升高。比如,在光脉冲之前0.5 h期间的平均CO2浓度(植物处)可以低于光脉冲期间的平均CO2浓度(植物处),诸如低至少10%,诸如低至少20%。可以使用一设备来向植物(比如局部地)提供CO2。
该方法可以在与园艺照明系统或园艺布置在功能上耦合或包括在其中的计算机上运行。因此,进一步提供了一种计算机程序,该计算机程序能够比如在加载到计算机上时执行本文所定义的方法。在又一方面中,本公开提供了一种记录载体(或数据载体,诸如USB棒、CD、DVD等),其存储根据权利要求的计算机程序。因此,当计算机程序产品在计算机上运行或加载到计算机中时,该计算机程序产品实现或能够实现本文所述的方法。因此,本文公开的另一方面提供了一种计算机程序产品,当其在计算机上运行时,能够实现本文所述的方法,该计算机在功能上耦合至园艺照明系统(尤其是如本文定义的)或园艺布置(尤其是如本文定义的(以及因此)包括这种园艺照明系统)或者被其所包括。
记录载体或计算机可读介质和/或存储器可以是任何可记录的介质(例如,RAM、ROM、可移除存储器、CD-ROM、硬盘驱动器、DVD、软盘或存储卡),或者可以是传输介质(例如,包括光纤、万维网、电缆和/或使用例如时分多址、码分多址或其他无线通信体系的无线信道的网络)。可以存储适合供计算机系统使用的信息的任何已知或开发的介质都可以用作计算机可读介质和/或存储器。也可以使用附加的存储器。存储器可以是长期存储器、短期存储器或长期和短期存储器的组合。术语存储器也可以指多个存储器。存储器可以配置处理器/控制器以实现本文公开的方法、操作动作和功能。存储器可以是分布式的或本地的,并且可以提供附加处理器的处理器可以是分布式的或单个的。存储器可以被实现为电、磁或光存储器,或者这些或其他类型的存储设备的任何组合。而且,术语“存储器”应被足够宽泛地解释以涵盖能够从处理器访问的可寻址空间中的地址读取或向其写入的任何信息。通过此定义,比如,网络(诸如因特网)上的信息仍然在存储器内,因为处理器可以从网络检索该信息。
控制器/处理器和存储器可以是任何类型。处理器可以能够执行所描述的各种操作并执行存储在存储器中的指令。处理器可以是(多个)专用或通用集成电路。此外,处理器可以是用于根据本系统执行的专用处理器,或者可以是通用处理器,其中许多功能中的仅一个操作来根据本系统执行。处理器可以利用程序部分、多个程序段来操作,或者可以是利用专用或多用途集成电路的硬件设备。在本文中,术语“被配置为”、“被适配为”或类似术语是指被布置、设计、解释或设置来特别是以特定方式操作。在控制系统或控制器的情况下,这样的布置、设计、构造或设置可以在软件(在例如可编程控制器/处理器的情况下)、硬件(在例如颜色或强度可控的照明设备的情况下)或硬件和软件的组合中来实现。
在本公开中,“控制系统配置成控制照明设备”或类似的特征意味着照明控制领域的技术人员将知道的那些特征是实现这种功能所需要的,诸如例如用于操作一个或多个(微)处理器、用于向处理器输入数据/从处理器输出数据的I/O驱动器、用于与有线或无线通信装置连接以将控制数据从处理器传送到照明设备并且反之亦然的接口等的程序代码。
附图说明
现在将参考所附示意性附图,仅通过示例的方式,来描述实施例,其中对应的附图标记指示对应的部分,并且其中:
图1示意性地描绘了园艺照明系统和园艺照明布置的实施例;
图2示出了作为气孔孔径(SA)的函数的以%分布计的气孔打开;
图3示出了在完整的白天/夜晚周期期间随着时间推移的气孔打开;
图4示意性地示出了一种所应用的方案,其中y轴为强度并且x轴为时间;在照明时段的背景上指示了脉冲;
图5示出了基于图4的方案的结果;
图6示出了另一方案;
图7示出了基于图6的方案的结果;此处示出了蓝色和可能的红色的唤醒光;
图8示出了唤醒光的生长验证;
图9a-9c示出了一些具有罗勒的示例;
图10a-10b示意性地描绘了时间方案的一些方面和示例;以及
图11示意性地描绘了园艺照明系统和园艺照明布置的实施例和变型。
示意图不一定合乎比例。
具体实施方式
在植物农场中(参见图1),每单位面积的产量比开放田地的产量高得多。水的使用被最小化。可以更容易地防止植物病虫害。通常,在植物农场中,植物在气候单元中生长。每个单元配备有一个或多个架子。每个架子都具有用于生长植物的多个层。植物(诸如罗勒的草药或诸如生菜的多叶蔬菜)也可以水培生长(在没有土壤的情况下生长植物,使用溶解在水中的矿物质或有机营养物)。替代地,如此处示出的,植物可以在诸如土壤或微粒材料的基质中生长。
图1示意性地描绘了园艺照明系统100的实施例,其包括(i)被配置为提供园艺光111的照明设备110和(ii)被配置为控制园艺光111的控制系统200。特别地,控制系统200还被配置为根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1-60分钟的范围的脉冲时段期间,在至少包括蓝光112的光谱波长区域中提供园艺光111的脉冲。
附图标记20指示气候单元。内部可能仅接收来自照明设备110的人造光,并且基本上没有日光。这些植物在架子上生长。附图标记400指示植物1可以布置在其上或其中的结构。
最近的实验已经表明,通过在顶部照明使用高远红色显著提高了番茄产量。然而,发现远红色降低叶子的气孔密度。远红色对植物具有信令效果,其给出处于阴影的信号。由于气孔是植物的水门,在阴影处不怎么需要进行蒸腾作用,因此植物不需要那么多的气孔。因此,期望当植物在人造照明下生长时,在存在光合作用光期间,基本上所有气孔均打开,这不仅用于光合作用而且用于植物的水关系和平衡。在使用更少的光子的同时产生更高的产量是未来受保护的园艺的关键。在本文中,尤其提出了不添加成比例的光量,而是替代地使用光作为信令因子来及时地更快地触发植物活性以便在光时段期间得到更好的光使用效率,来达到最大的生物量生产。
另外,提出了通过使用感测技术检测指示气孔的可能关闭的生理行为的变化,来根据特定的农作物行为增强或成形唤醒光。本发明提出了一种在不大量使用额外光的情况下提高果实生产产量(kg/m2/年)的方法。因此,本发明着重于通过使用灯生长植物来节省大量的能量。通过感测植物参数(诸如温度),可以在植物的气孔状态上建立关联,并可以确定唤醒光的适当的时间和强度。在最简单的情况下,可以始终在光时段开始时使用唤醒光。
在中间照明模块中实施的动态蓝色唤醒灯协议,该内部照明模块可以配备有用于园艺的动态光谱。对灯内的每种颜色进行调光是最方便使用的产品。灯可以自动包括配方,因为这将不会影响灯的性能或能量标签规格。灯可以耦合到指示何时需要唤醒的热传感器。该传感器可以是例如检测植物温度的热传感器或热相机。气孔还用于借助于通过气孔的水蒸发来调节植物温度。当植物蒸腾时,可以利用高分辨率热相机来检测冷却效果,这被示出为温度值的降低。当气孔关闭时,植物将变得更暖。可以分析该温度循环以选择白天期间的第二唤醒时间,以便进一步优化光合作用。可以选择延迟以让植物关闭其气孔,以便满足生理需求(养分吸收、生长),并且当它们再次打开时,添加一些额外的蓝光可以帮助过程进行得更快。这样,植物的生理机能不被干扰,并且只刺激气孔打开。
该灯可以耦合到相机以检测植物叶子的角度和运动,以使植物活动与气孔打开相互关联。一些植物在完整的循环期间移动。可以检测植物冠层上的叶子的角度,以将其相互关联到植物的活动。以与热成像相同的方式,该运动可以与灯动作耦合,以开启或不开启唤醒光,以便加速植物的活动而不干扰其昼夜节律。
具有高远红色顶部照明(降低了叶子的远轴侧的气孔密度)的红色/蓝色/Fr与对远轴气孔产生刺激的中间照明或下照明的红色/蓝色动态光相组合(30分钟100%蓝色,然后80-90%红色与10%至20%蓝色),。
远红色仅来自冠层的顶部可能是有用的,因为远红色将影响叶子的远轴部分上的气孔发育(在高远红色下密度大大降低)。因此,本发明的一部分要求保护的是,用于刺激气孔打开的光在不同于用于光合作用的光的另一侧到达叶子。
使用用于将唤醒光重新引导朝向植物的远轴侧的(机械控制的)冠盖内反射器是可能的。顶部照明是一种可调光的灯,其能够发送100%的蓝色或高蓝色光成分。
可以根据来自相机的指示减少的气孔打开的信号(诸如叶子孔度计或监测植物的蒸腾作用和冷却的热相机)来控制光。
还可以根据感测日光(较暗的白天)的变化的传感器来触发光,以便比晴天刺激更多的气孔打开。
已经在3种不同的农作物(番茄、生菜和罗勒)上广泛观察了气孔行为。在不同的生长光策略下,已观察到这些物种的气孔密度依据光的行为。
使用气孔压印技术,我们已经观察到气孔打开的百分比在生菜的总循环中(在24h时段内)变化。生菜气孔的直径约为130-140 µm。首先,我们必须定义我们认为什么是开放的气孔与闭合的气孔。图2示出了具有不同孔径大小的气孔打开数量的直方图。在y轴上,S指示气孔的数量;在x轴上,SA指示气孔孔径,单位为µm。在生菜叶子上,存在许多气孔,但有些气孔是打开的,并且有些气孔是闭合的,而且还有一些气孔或多或少是打开的。为了进行我们的分析,我们定义当孔径大小大于6 µm时,气孔被认为是打开的。
图3示出了在完整的一天循环内测量气孔打开状态。在x轴上,指示了以小时为单位的时间,并且在y轴上,指示了在6 µm(SA6)上的气孔打开。该图上值得注意的是,当打开灯(上午6点)时,气孔打开遵循缓慢增加的斜率,而当关闭灯时,气孔打开遵循缓慢减小的斜率,其中在大约20h处甚至有一些减少的气孔打开,而植物仍然经历恒定的生长光。当观察该图时,当气孔打开最多时,植物活动和光合作用被假设是最大的。因此,我们建立如下假设,在存在光合作用光时,尝试加速气孔打开,因此我们可以更有效地利用光子。
因此,我们建立了实验,其中我们将在光的正常打开/关闭下生长生菜,并在打开/关闭光(但是在一天开始时在15或30分钟内补充额外的蓝色光子)生长一些生菜。图4图示了实验设计,其中I指示强度,并且示出了在8-21 h之间具有光的时段;并且在其间基本上是黑色的。
在8h和9h测量气孔打开状态;这在图5中示出。经历唤醒光的生菜在9h比在正常的打开/关闭光条件下生长的生菜具有显著更多的气孔打开。这种效果在15分钟和30分钟之间没有显著差异,但结果示出一种趋势,即在30分钟的唤醒时间时,气孔打开的百分比更高(65%对55%)。在y轴上,同样以%气孔指示在6 µm上的气孔打开。直接在8 h处,基本上没有差异,但在9 h处,存在显著差异。实验1指示具有远红色并且没有脉冲的白色园艺光。实验2指示具有相同光、具有15分钟的蓝色脉冲的实验,并且实验3指示与后者相同,但是现在具有30分钟的蓝色脉冲。
进行了第二个实验,以检查蓝光是否真的是最高效的颜色,或者强度的总体提高(例如使用红色)是否也将类似地起作用。在图4中给出了蓝光的脉冲,在图6中示意性地描绘的实验中,小的左脉冲分别指示红色和蓝色脉冲,而较大的右脉冲也分别指示红色和蓝色脉冲。
图7示出了针对红色和蓝色光的两组强度(30和50 µmol/m2/s)的比较蓝色唤醒和红色唤醒的结果。与30 µmol红色相比,显著不同的结果是50 µmol蓝色。在30 µmol的红色和蓝色之间以及在50 µmol的红色和蓝色之间也观察到一种趋势,示出蓝色比红色表现略好,但原则上也可以使用红色。然而,一般来说,蓝色看起来是更好的唤醒光,尤其是在较大强度下,其他实验中也证实了这一点。在图7中,实验1指示具有远红色和30 µmol红色脉冲的白光;实验2指示具有远红色和30 µmol蓝色脉冲的白光;实验3指示具有远红色和50 µmol红色脉冲的白光;并且实验4指示具有远红色和50 µmol蓝色脉冲的白光。
还进行了生长验证实验,以检查当在整个生长循环中应用时,唤醒光策略是否将增强植物的生长速率。该验证是在具有39天生长循环的罗勒植物上完成的。对照批(实验1)在正常的打开/关闭光下生长,而另一批(实验2)在打开/关闭光、在开始时具有30分钟附加的蓝光(50 µmol)下生长。第三批(实验3)在具有简单的打开/关闭的多20%的光下生长。
结果如图8所示。首先,我们看到增加20%的更多的光也增加了大约20%的鲜重。这意味着我们仍处于线性状态中,并且该植物不是在光饱和下生长。在唤醒光下生长的植物示出鲜重在平均值上增加了10%,而由于唤醒策略,光的额外使用不足1%。因此,我们证实了有可能使用光作为信令机制而不仅仅是光合作用的燃料来实现增加的生物量生产。这使生产更高效,并且植物上的每天唤醒似乎不会影响植物的生理和其他品质属性。
在进一步的实验中,还显示出诸如30分钟的短唤醒比诸如60分钟的相对长的唤醒更好。
此外,还测试了生菜。这在图8a-8c中示出。C1、C2是对照标准配方。HI是20%的更多的光。HB是具有高水平的蓝色%的标准配方。HI HB是在较高的蓝色百分比下的20%的更多的光。HB Fr,具有附加远红色的高蓝色。Wus与对照相同,但具有30分钟的唤醒光,WuL,是半夜时间中的30分钟+30分钟的唤醒光。在茎上,光质量具有很强的影响。在叶子上观察到的影响较小,这可能是由于差的统计数据。在植物(茎+叶)的总重量上,与对照相比,短的唤醒光具有余下的显著效果。在x轴上,指示了光配方。在y轴上,MFW指示平均鲜重,并且最后一个字母S、L和T分别指示茎、叶和总的。
图10a-10b示意性地描绘了一些方面。在图10a中,脉冲时段用t3指示。比如,脉冲在脉冲时段内具有n µmol/m2/s光子的平均强度。脉冲前至少0.5 h(用箭头a指示)和脉冲后至少0.5 h(用箭头b指示),第二园艺光在与(园艺光的)脉冲相同的光谱区域中的平均强度各自最大为0.75*n µmol/m2/s光子。因此,在相同光谱区域中,脉冲大约比后者园艺照明至少高30%。因此,这些图中的框实际上指示至少蓝光的存在。在此,t1指示第一时间,同样即园艺强度(在脉冲的光谱区域内)增加的时间。在实施例中,脉冲期间的园艺光的光谱分布可以与园艺照明时段期间的园艺光的光谱分布不同,其中蓝光112的脉冲具有相对更多的蓝色园艺光(或仅是蓝光),并且在园艺照明时段期间的园艺光111至少还具有红光和/或远红光。附图标记113用于特别指示第一园艺光。因此,附图标记111可以一般性地指代园艺光,诸如第一园艺光113和/或第二园艺光。后者用附图标记114指示。
图10a和10b还示出了预定义方案的示例,其中具有更多或增加的园艺光强度111的高强度时段I与具有更少或减少的园艺光强度(包括基本上没有园艺光)的低强度时段II交替。可以在第一时间t1之前的0.5 h的时间段内以及在第一时间t1之后的0.5 h的时间段内提供脉冲,其中第一时间被定义为其中具有更多或增加的园艺光强度(111)的时段开始的时间,其中高强度时段和低强度时段各自至少为一小时,并且其中低强度时段期间的第二园艺光的时间平均强度最大为高强度时段期间的第二园艺光的时间平均强度的50%。
附图标记a指示脉冲之前的时间,并且附图标记b指示脉冲之后的时间。在此时间帧内,提供脉冲,并且园艺光的时段开始并继续。在图10a的第一示例(左边)中,脉冲可以被认为与园艺光的时段基本重合。如示出的,园艺时段的剩余时间在长度上至少等于光脉冲时段;在这里,在该示例中是几倍大。
如图10a和10b中示出的,园艺光的时段(不包括脉冲)在时间上比脉冲时段长,尤其是脉冲时段的时间长度的至少2倍,诸如至少4倍。比如,脉冲可以是10-40分钟,并且园艺照明时段可以是至少4小时,诸如至少8小时。
参考图10a(左边示例)和10b,在特定实施例中,可以是下列这种情况:第一园艺光和第二园艺光具有相同的光谱分布,或者至少在第一园艺光113的光谱范围内,第一园艺光和第二园艺光114具有相同的光谱分布。例如,当使用单个照明设备或单个光源来提供第二园艺光时,情况可能是这样,尽管其他选择也可以是可能的。当第一园艺光的脉冲基本上是第二园艺光的暂时增加时,出于定义强度的目的,在第一园艺光的脉冲期间,第一园艺光的光谱范围内(也有第二园艺光)的所有光被认为是脉冲的第一园艺光。
参考图4、6和10a,因此在园艺照明时段内,园艺光强度(包括PAR和可选的远红色)可以平均例如至多为脉冲时段内的园艺光的0.75*n µmol/m2/s光子。
图11示意性地描绘了照明系统100和园艺布置1000的实施例,照明设备110被配置为提供具有光轴O的园艺光111,光轴O相对于竖直(用附图标记V指示)具有选自范围-135°至135°的角度α。这适用于配置为中间照明的照明设备110。照明设备110被配置为侧照明器和上照明器。实际上,照明设备也被配置为下照明器,但是有效地,(多个)反射器115作为上照明器。以这种方式,叶子2的远轴部分3可以被照射。因此,图11还示出了一实施例,其中至少包括蓝光112的光谱波长区域中的脉冲被引导至植物1的叶子2的远轴部分3和/或叶子的近轴部分,尤其是远轴部分3。
此外,图11还示出了其中应用传感器210的实施例。传感器210可以特别地被配置为监测植物1的参数并提供对应的传感器信号。控制系统200可以被配置为根据传感器信号与(园艺光的光脉冲和第二园艺光中的一个或多个的)园艺照明属性之间的预定关系来提供脉冲(在其中园艺照明系统还提供第二园艺光的至少部分的实施例中)。
图11还示出了一实施例,其中照明系统100或园艺布置1000包括第一照明设备1110和第二照明设备2110,其中第一照明设备1110被配置为至少提供蓝色园艺光111。园艺照明系统100被配置为用至少第一照明设备1110提供脉冲。第二照明设备2110被配置为提供至少第二园艺光,第二园艺光具有选自一个或多个波长范围的一个或多个波长,该一个或多个波长范围选自由以下组成的组:625-675 nm和700-850 nm(诸如特别是700-800 nm(至少在700-800 nm的范围内))。特别地,第一照明设备1110被配置为上照明器和侧照明器中的一个或多个,并且第二照明设备2110被配置为侧照明器和下照明器中的一个或多个(这里基本上为下照明器)。
在植物基本上不接收太阳光的意义上,布置1000可以是封闭布置。然而,在特定实施例中,植物1也可以接收太阳光。因此,通过示例的方式,用附图标记114指示的箭头示出第二园艺光114可以来自照明设备110中的一个或多个以及作为日光来自太阳。取决于太阳光及其节律,控制系统可以提供蓝色第一园艺光113的脉冲。
本文中的术语“基本上”,诸如在“基本上所有光”或“基本上由……组成”中,将被本领域技术人员理解。术语“基本上”还可以包括具有“全部”、“完全”、“所有”等的实施例。因此,在实施例中,形容词基本上也可以被去除。在适用的情况下,术语“基本上”还可以涉及90%或更高,诸如95%或更高,特别是99%或更高,甚至更特别是99.5%或更高,包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”意味着“由……组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提到的项目中的一个或多个。比如,短语“项目1和/或项目2”以及类似的短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一实施例中可以指“由……组成,但是在另一实施例中也可以指”包含至少定义的种类和可选的一个或多个其他种类”。
此外,说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元件,而不一定用于描述次序或时间顺序。应理解,如此使用的术语在适当的情况下是可互换的,并且本文描述的实施例能够以不同于本文描述或图示的其他顺序来操作。
本文中的设备尤其是在操作期间描述的。如本领域技术人员将清楚的那样,本发明不限于操作方法或操作中的设备。
应当注意,上述实施例说明而不是限制如由权利要求限定的本发明,并且本领域技术人员将能够设计许多替代的实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中,放置在括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除权利要求中所述的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。除非上下文清楚地要求,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括”、“包含”等应被解释为包含性含义,而不是排他性或穷举性含义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中,这些装置中的若干可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。
本发明还适用于一种设备,该设备包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个。本发明还涉及一种方法或过程,该方法或过程包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个。
该专利中讨论的各个方面可以被组合以便提供附加的优点。此外,本领域技术人员将理解,可以组合实施例,并且也可以组合多于两个的实施例。此外,特征中的一些可以形成一个或多个分案申请的基础。
Claims (15)
1.一种园艺照明系统(100),包括:
-照明设备(110),被配置为提供园艺光(111);
-控制系统(200),被配置为控制所述照明设备(110)根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1-60分钟的范围的光脉冲时段期间,在至少包括蓝光(112)的光谱波长区域中提供园艺光(111)的光脉冲,其中所述光脉冲时段在第二时段之前或与之至少部分重叠,其中在所述第二时段中提供第二园艺光,并且其中所述第二时段长于所述光脉冲时段。
2.根据权利要求1所述的园艺照明系统(100),其中,蓝光(112)的所述光脉冲包括具有选自425-475 nm范围的波长的光。
3.根据前述权利要求中任一项所述的园艺照明系统(100),其中,所述光脉冲在所述光脉冲时段内具有n μmol/m2/s光子的平均辐照度,并且其中,在所述光脉冲之前至少0.5 h以及之后至少0.5 h,在与所述光脉冲的园艺光相同的光谱区域中的所述第二园艺光的平均辐照度各自最大为0.75*n μmol/m2/s光子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的园艺照明系统(100),其中,所述光脉冲时段选自10-40分钟的范围,其中,所述控制系统(200)被配置为在所述光脉冲时段期间提供具有10-70 μmol/m2/s光子的辐照度的所述光脉冲,并且其中,所述控制系统(200)被配置为在所述光脉冲时段期间提供20,000-100,000 μmol/m2光子的辐射积分通量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的园艺照明系统(100),其中,所述控制系统(200)被配置为根据预定义方案提供所述园艺光(111)的光脉冲和所述第二园艺光,其中,具有第二园艺光强度的高强度时段与没有第二园艺光强度或具有比所述高强度时段少的第二园艺光强度的低强度时段交替,并且其中,所述控制系统(200)被配置为在所述高强度时段开始之前0.5 h和之后0.5 h的时间段内提供所述光脉冲,其中,所述高强度时段和低强度时段各自为至少一小时,并且其中,所述低强度时段期间的所述第二园艺光的时间平均强度最大为所述高强度时段期间的所述第二园艺光的时间平均强度的50%。
6.根据权利要求5所述的园艺照明系统(100),其中,所述预定义方案基于由所述第二园艺光创建的昼夜节律,并且其中,所述控制系统(200)被配置为在黎明时提供所述光脉冲。
7.根据前述权利要求中任一项所述的园艺照明系统(100),包括第一照明设备(1110)和第二照明设备(1110),其中,所述第一照明设备(1110)被配置为至少提供蓝色园艺光(111),其中,所述园艺照明系统(100)被配置为利用至少所述第一照明设备(1110)提供所述光脉冲,并且其中,所述第二照明设备(2110)被配置为至少提供所述第二园艺光,所述第二园艺光具有选自一个或多个波长范围的一个或多个波长,所述一个或多个波长范围选自由以下组成的组:(i)625-675 nm和(ii)700-850 nm,所述园艺照明系统(100)还包括传感器(210),其中,所述传感器(210)被配置为监测植物(1)的参数并提供对应的传感器信号,并且其中,所述控制系统(200)被配置为根据传感器信号和所述园艺光(111)的光脉冲与所述第二园艺光中的一个或多个的园艺照明属性之间的预定关系来提供所述光脉冲。
8.一种用于植物(1)的园艺布置(1000),所述园艺布置(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的园艺照明系统(100);以及用于支撑所述植物(1)的支撑物(400)。
9.根据权利要求8所述的园艺布置(1000),其中,当从属于权利要求7时,所述第一照明设备(1110)被配置为上照明器和侧照明器中的一个或多个,并且其中,所述第二照明设备(2110)被配置为侧照明器和下照明器中的一个或多个。
10.根据前述权利要求8-9中任一项所述的园艺布置(1000),其中,所述控制系统还被配置为借助于用于提供CO2的设备来至少在所述光脉冲时段期间提供升高的CO2浓度。
11.一种向园艺布置(1000)中的植物(1)提供园艺光(111)的方法,所述方法包括根据预定的时间方案和/或依据传感器信号,来在选自1-60分钟的范围的光脉冲时段期间,在至少包括蓝光(112)的光谱波长区域中提供园艺光(111)的光脉冲,其中,所述光脉冲时段在第二园艺光的第二时段之前或与之至少部分重叠,并且其中,所述第二时段长于所述光脉冲时段。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,蓝光(112)的光脉冲包括具有选自425-475 nm的范围的波长的光,其中,所述光脉冲时段选自10-40 min的范围,具有10-70 µmol/m2/s光子的辐照度,所述方法还包括在所述光脉冲时段期间提供20,000-100,000 µmol/m2光子的辐射积分通量。
13.根据前述权利要求11-12中任一项所述的方法,其中,具有第二园艺光强度的高强度时段与没有第二园艺光强度或具有比所述高强度时段少的第二园艺光强度的低强度时段交替,其中,所述第二园艺光作为太阳光被接收和/或由照明设备(110)提供,并且其中,所述方法还包括在所述高强度时段开始之前0.5 h和之后0.5 h的时间段内提供所述光脉冲,其中,所述高强度时段和低强度时段各自为至少一小时,并且其中,所述低强度时段期间的所述第二园艺光的时间平均强度最大为所述高强度时段期间的所述第二园艺光的时间平均强度的50%。
14.根据前述权利要求11-13中任一项所述的方法,其中,当所述园艺光(111)的光脉冲依据传感器信号而被提供时,其中,所述光脉冲被引导至所述植物(1)的叶子(2)的远轴部分(3),并且其中,所述方法还包括监测植物(1)的参数,和根据参数值与所述园艺光(111)的光脉冲的园艺照明属性之间的预定关系来提供所述光脉冲。
15.一种计算机程序产品,当在计算机上运行时,能够实现前述权利要求11-14中任一项所述的方法,所述计算机在功能上耦合到根据权利要求1-7中任一项所述的园艺照明系统(100)或根据权利要求8-10中任一项所述的园艺布置(1000),或者由根据权利要求1-7中任一项所述的园艺照明系统(100)或根据权利要求8-10中任一项所述的园艺布置(1000)包括。
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