White plastic mulch in high and low trellis improves light microclimate, growth, ecophysiological and biomass parameters, and production in hops under tropical conditions climate
本研究表明,在热带气候下种植啤酒花时,在高架和低架系统中均使用白色塑料地膜能显著增强光反射、生理性能及生物量产量,从而提高该作物在其原生温带地区以外的可持续性。
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啤酒的标志性苦味和香气源于啤酒花,这是一种酿酒厂无法替代的关键原料。几个世纪以来,这些植物一直生长在北半球凉爽温带气候区,那里的天气自然适合它们的需求。然而,随着全球对啤酒需求的增长,科学家和农民们都在询问,这些温带植物是否能在更热的热带地区茁壮成长。挑战在于光照。啤酒花是攀援藤本植物,需要大量的阳光才能长高并开花,但在热带地区,阳光非常强烈,高温会使植物产生压力。此外,植物的下部部分往往处于阴影中,错失了生长所需的能量。研究人员目前正在探索,通过改变地面覆盖方式或藤蔓支撑方式的简单变化,是否能为这些植物创造一个更好的环境。
在最近一项于巴西热带州里约热内卢进行的实验中,一组科学家测试了一个特定的想法:将阳光反射回啤酒植株的下部是否有助于其更好地生长?他们专注于一种名为“雅基玛金”(Yakiment Gold)的流行品种,并设计了一项实验,以观察两种不同的土壤和藤蔓管理方式如何影响植物的健康。研究人员比较了两种类型的支架(即藤蔓的支撑物):一种是传统的垂直高架,另一种是较低的水平架。他们还比较了两种类型的地面覆盖方式:保持土壤裸露与使用白色塑料片覆盖。这种白色塑料片就像一面镜子,将原本会被深色土地吸收的阳光反射回向叶片。
团队测量了全天实际到达植物下层枝干的光照量。他们发现,带有白色塑料覆盖层的地块产生了显著差异。在带有白色塑料覆盖的地块中,反射到下层冠层中的光照量比裸露土壤的地块增加了66%。这些额外的光照并不仅仅停留在那里;植物立即做出了反应。在白色塑料和反射光作用下生长的啤酒花长得明显更高,且产生的总植物物质也更多。具体而言,使用白色塑料的植株总生物量比裸露土壤上的植株重了40%。作为作物价值所在的花序(即啤酒花)也得到了提升,产量在白色塑料处理组中增加了34%。
除了长得更大之外,这些植物在日常工作中也变得更加高效。研究人员测量了叶片的呼吸和能量处理过程,观察了它们吸收多少二氧化碳以及释放多少水分。带有白色塑料覆盖层的啤酒花吸收了更多的二氧化碳,并张开叶片气孔以让气体进入,这对于生长至关重要。它们还释放了更多的水蒸气,这表明它们正在积极地进行自我冷却并输送养分。尽管这些植物生长在容易产生此类压力的炎热热带气候中,但这种活跃度的提升依然发生了。研究表明,通过简单地改变地面覆盖方式,研究人员创造了一个更好的微气候,使植物能够更像是在其原生凉爽地区那样运作。
研究还利用特殊的传感器测量了叶片的颜色和健康状况,这些传感器可以测量从植物表面反射的光线。带有白色塑料覆盖层的植物拥有更绿的叶片,这表明它们含有更多的叶绿素(即捕捉阳光的绿色色素)。这种额外的绿色意味着植物能够更好地利用反射光来促进生长。有趣的是,藤蔓在支架上的排列方式不如地面覆盖方式那样重要。无论是垂直高架还是低矮水平架,在与白色塑料搭配时都表现良好,这表明在热带地区取得成功的关键在于光线反射,而非结构的结构高度。
虽然植物生长得更快且产量更高,但研究也指出在水分方面存在权衡。使用白色塑料的植物更自由地使用水分,通过叶片释放更多水分,以支持其快速生长和冷却。相比之下,裸露土壤上的植物对水分的使用更为保守,保留了稍多一点的水分,但这种谨慎是以生长缓慢和花序减少为代价的。这表明在水分充足的热带环境中,啤酒花的最佳策略是最大化光照和生长,而不是试图节省每一滴水。研究结论认为,使用白色塑料地膜是一种实用且有效的方法,有助于啤酒花适应热带气候,为在全球更多温暖地区种植这种温带作物提供了广阔前景。
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