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徒长的原因与对策:从幼苗姿态读取密度、光照、夜温与湿度

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下胚轴徒长伸长的叶菜幼苗一株

出现徒长时,大多数人最先想找的是「怎么止住」。要补光吗,要降夜温吗,还是湿度问题?但从「怎么止」入手,往往就此卡住了。光凭幼苗的姿态,候选原因根本无法缩小范围。

换个顺序来试试。止住之前,先读清楚。伸长的茎,是幼苗对自身所处条件做出反应而发出的信号。向育苗盘里播了多密,在哪种穴数的育苗盘里生长,是什么品种——然后,叶片是否变薄,是否只有节间在伸长,在哪个层架、什么时候出现。那里面,写着究竟是哪里出了问题。

这篇文章以人工光型(密闭式LED多层栽培)的叶菜为前提来写。我在现场看到的也是这个范围。太阳光型的温室和果菜类,光的进入方式和蒸腾作用的运行方式都不同,不能直接套用。把徒长从「要止住的症状」重新读作「对环境条件的信号」。读取的顺序是先密度,再环境。就从这里开始。

徒长先疑密度,再读环境

幼苗细细地抽长。这就是所谓的徒长。上不了出货规格,影响良品率。不仅如此,叶菜类徒长后采收物的重量也会下降,细胞壁变薄,对病害的抵抗力也会变弱。看似不起眼,却会连锁影响产量和品质。出现徒长,往往忍不住想伸手去调环境的旋钮——「好,怎么止住它」。但在那之前,有一个查看的顺序。

最先要怀疑的,不是环境。是品种、播种密度和格数。同样的环境下,容易伸长的品种就是会伸长。往育苗盘里密播,株间拥挤本身就会促发后面要讲的避荫反应。育苗盘的格数(比如72穴、128穴、200穴),不只是「能育多少株」,也左右着「能育出什么样姿态的幼苗」。单个格子越小,根系舒展的余地就越窄,育苗期越长的作物越是不利。在我现场见过的范围内,不少徒长在还没烦恼环境之前,用「那张育苗盘是不是单纯播太密了/格子是不是太小了」就能解释清楚。所以,先把品种、密度、格数整理好。这是第一层。

在此之上,还剩下的部分,才是能用环境旋钮——光照、夜温、湿度这三个因子——来读取的范围。反过来说,当密度或品种才是真正原因时,再怎么调那三个环境因子也是空转。如果只把「徒长=光照、夜温、湿度这三者」来考虑,就会跳过最管用的第一层。所以顺序是:密度在前,环境在后。影响徒长的因素当然不止这两层,养分、基质、育苗方法也都有关系,但作为现场能实际拨动的杠杆,按这个顺序去逐一排查是最切实可行的。

植物工厂内的散叶生菜 — 密植栽培的状态

徒长不是要止住的症状,而是对环境的信号

将密度和品种整理好之后,从这里开始,把仍然存在的徒长作为环境信号来读取。把徒长看作「幼苗对环境中某个因素做出反应而发出的信号」,而不是「要止住的对象」,理解起来会顺畅得多。

在LED灯下整齐排列的幼苗 — 上层和下层接受的光照与夜温条件不同

在育苗盘里察觉徒长时,通常有一定的顺序。往往还没来得及看整盘觉得「怎么长这么高」,就先注意到子叶与真叶之间的茎——下胚轴——奇怪地笔直伸长,明显过长。育苗初期,茎比叶片先伸长。叶片大小并没有太大变化,只有茎很长——看起来就是这样。而且同一层架上层和下层的表现也不同,还有容易出现徒长的时期。与其说是随机的,倒更像是有某种规律。

「初期先是下胚轴先伸长」——这是一个值得好好读取的点。在叶面积尚有保证、只有茎先窜出去的这个阶段,茎的长度很容易读作幼苗对光环境的回应。上层和下层的差异也是同理。就算是同一组LED灯,不同层架位置接收到的光照强度也不同,偏弱的一侧就会伸长来回应。就算室内设定温度一定,夜间LED关灯后温度下降的方式、除湿效果在各层架间存在差异的话,也会反映在茎上。哪个层架的幼苗对什么反应最强烈,就通过茎呈现出来。

不过,这是初期的表现。随着徒长进展,或当光照不足是主因时,表现会有所变化。如后面将提到的,随着发展,叶片本身也会变小变薄,颜色也会变淡。「只有茎很长」是初期的信号,「叶片也变薄变淡」是进展期、光照不足侧的信号——实际操作中,按阶段分开来看是比较实用的。

茎伸长,是幼苗感知光照后产生的反应。被邻株叶片拥挤遮蔽时,相对于红光,远红光的比例升高。称为光敏色素的光感受器察觉到这一点,通过生长素等激素来伸长茎部。这就是通常所说的避荫反应(参考: 1, 2)。光照本身偏弱时茎也容易伸长,但不能简单化为「光越弱就越一律伸长」。蓝光过强时也可能伸长——幼苗的姿态不是由光的量和质单一决定的,而是由两者的组合来决定。可以确定的是,光照强度本身左右着幼苗的生长与形态,这是多项研究共同指出的(参考: 3, 4, 5, 6)。光的颜色(质)也会影响形态,但这方面是通过红光与远红光的比例,以及蓝光受体的作用来加以整理的(参考: 2)。

定植直后的植物工厂 — LED植物照明下幼苗的整齐排列状态

从幼苗姿态分辨光照不足还是夜温偏高

下层幼苗比上层伸长得更多。在栽培架上,第一个想到的是光照强度——下层有时更容易徒长。另一方面,夜间关闭LED后,下层空调系统降低夜温的效果也往往偏弱,热气积聚,夜温降不下来。面对这两种情况,你是否也曾困惑:光凭姿态来看,能分辨清楚是因为光照弱而伸长,还是因为夜间温度而伸长?如果两者导致的结果都是茎伸长,似乎无法区分幼苗到底是在对哪一方做出反应。

LED植物照明下的栽培区域 — 通过反射和配光提升弱光层架的光照

线索在于茎以外的表现。不能完全截然分开,但可以作为判断方向的参考。因光照偏弱而伸长的幼苗,茎变长的同时,叶片往往变薄,颜色也变淡。可以说是把身体探向光的方向的姿态。而夜温降不下来、热气积聚导致伸长的情况,叶片保持着相当的厚度和颜色,只有茎的节间伸长。而且这种情况,往往集中在「下层」这一位置与「夜间」这一时间同时具备时出现。也就是说,在姿态本身之外,结合「什么时候、在哪里、叶片是什么状态」来综合观察,就能大致判断哪个因素最可能是主因。叶片也变薄变淡,偏向光照;叶片正常只有节间伸长,偏向夜温。就是这样按优先顺序建立假设的思路。

这里有一点需要先说清楚。这种判断方式,不是「确定主因的工具」,而是「确定接下来先怀疑哪个、设定优先顺序的参考标准」。当多个因素同时偏离时,姿态不会像教科书那样整齐地分开。尤其是下层,光照、夜温、除湿往往同时都偏弱,正是最想用的地方,偏偏最难判断。所以判断不清时,不要强行锁定一个原因,而是像后面会提到的那样,统一向保守侧靠拢。

湿度的表现与调整措施的先后顺序

湿度也不容忽视。人工光型中蒸腾作用持续使湿度上升,因此需要持续除湿,但若有某些时间段或层架的除湿效果偏弱,那也会加到茎伸长上来。光照、夜温、湿度与其说是各自独立发挥作用,不如说是相互交织地体现出来。如前所述,这些是在品种、密度、格数整理好之后,仍然存在的部分,才是要去读取的环境三因子。

育苗盘上的幼苗 — 播种前按层架逐一确认密度和格数

那么,湿度是如何体现在姿态上的?湿度似乎更多地体现在叶片的外观和时间段的不均匀上,而不是茎本身。在除湿效果偏弱的时间段或层架上,蒸腾作用停止,幼苗停止输送水分。于是叶片保持着饱满的张力,长得略微大而松软,在其下方茎松松地伸长。这与光照不足的「薄而淡」、夜温偏高的「只有节间」都不同,集中出现在潮湿闷热的层架和时间段是其特征。与其单独看湿度,不如结合温度以饱和水汽压差(饱差)的形式来理解,会更容易整理清楚。饱差左右蒸腾作用,这一点已在果菜和温室管理的研究中作为机制加以整理(参考: 7, 8)。

这里有一点需要注意。这些研究是以温室番茄为对象,展示的是「降低饱差(提高湿度)可以打开气孔、促进光合作用、增加产量」这一所谓良性方向。我在这里写的「湿气积聚、蒸腾作用停止,叶片仍松软而茎松弛伸长」这一不良方向,并不是由这些文献直接支撑的。「湿度(饱差)左右蒸腾作用」这一机制是论文涵盖的范围;从那往后,「蒸腾作用停止->软弱徒长」这一因果关系,是我在观察人工光型叶菜现场后写下的推断。设施类型和作物都不同,请理解为是借用其机制来加以解读。

这里有一点想分开来说。当下正在伸长的这一茬该怎么处理,和下一茬不再出现同样的徒长——这是两件不同的事。已经开始伸长的幼苗是与时间的赛跑,如果等到把原因缩小到一个才行动,在那期间伸长仍在继续。所以,对于当下已经出现的徒长,不要等待确定原因,统一向保守侧靠拢。也就是提升光照、降低夜温、加强除湿。这是切实可行的做法。但突然大幅调整本身也会造成压力,所以要分步进行。而且,在已经光照充足的层架上再提高光照可能适得其反。光并不是越多越好,超过一定程度后增加光照产量也不会提升,甚至还有会下降的区间。需要提升的是偏弱的层架,而不是已经充足的层架。

把原因缩小到一个来读取这种方法,更多的是在面向下一茬时才发挥作用。早上把上层和下层的幼苗并排比较一下,层架间的差异当场就能读出来。观察茎的长度、叶色与厚度、叶片松软程度,判断哪个在最大声地给出回应。在此基础上,下一批次移动那个最可疑的因素,观察表现的变化,就能确认主因。在同一茬中同时调整三个因素,就无法判断是哪个起了作用。逐一确认,正是在不同批次间才有意义。

当然,即使分别求出各环境要素的最优值后相加,也无法完全预测同时调整时的结果。由于变量之间相互作用,最优值会因文献和生长阶段而有所差异。即便是单一要素,也没有能够断言为唯一最优值的数字(参考: 9)。正因如此,确认不要一次就结束,而是跨越批次,一点一点地收敛。这才是切实可行的。

对弱光层架补光的具体措施

我一直在说「提升光照」「提升弱光层架」,那么具体怎么提升?盲目增加照明,只会让电费膨胀。从「增加光照=增加电费」的思维,转向「有效改善光的质量和分布」的思维,是让节能与防徒长并行的入口。按投入产出比从高到低,列举几个方法。

第一是反射材料。提高设施内部和层架的反射率,可以用同样的照明设备将更多的光送达植物。效果明显,成本却低。在层架侧面贴上反射膜,光从横向也能进入,可以改善中下层的光照环境。在我现场见过的范围内,添置新照明之前,往往会先查清楚用反射能争取到多少效果。

第二是照明的高度和光的分布。LED灯间距太宽时,照射范围之间会出现光照偏弱的地带。适当缩小间距使照射重叠,让光不只从正上方,也从斜侧方和横向照射,就能减少层架内的光照不均,让光照达到下层。徒长出现在「最弱的位置」而非「平均光照量」处,因此消除不均本身就是提升的手段。

在此基础上,若仍不足,则进一步升级:用间歇照明控制耗电的同时改善光质,增加补光设备,等等。顺序是先从低成本侧入手——反射材料、适当密度、调整照明高度——观察效果,必要时再进行补光。不要一上来就从设备投资开始。

已经伸长的幼苗,应对措施因阶段而异

已经明显伸长的幼苗,该如何处理?这才是现实中最让人挂心的。找到了原因,修正了环境,那伸长的下胚轴会不会收紧复原?还是说一旦伸长就无法挽回,只能放弃出货规格?如果能挽回,到哪个阶段还来得及?

首先,就已经伸长的下胚轴本身而言,在我现场见过的范围内,从来没有收紧恢复原来长度的情况。一旦伸长的节间不会再缩回去。这一点不要抱有期待。不过,与其按「能恢复/不能恢复」来截然分开,不如看作「不同阶段,应对措施的意义不同」,在现场更加实用。如果伸长还停留在下胚轴初期,真叶接下来才要展开,那修正环境是完全值得的。从这里开始的节间伸长可以止住,之后层叠展开的真叶一侧仍然有挽回形态的余地。已经伸长的部分留下了,但仍有重新达到规格的可能——这是当前的阶段。

另一方面,如果节间已经徒长并开始倒伏,真叶也继承着徒长开始展开,那么对这株幼苗按规格割舍的判断也会出现。判断依据不只是真叶的阶段。生长点和根是否还存活,处于生长的哪个位置。育苗早期阶段的话,重新移植有时也很有效率;如果采收临近,有时候与其强行挽回,不如直接以徒长株的状态管理并采收更合算。判断的核心在于「真叶是否继承了徒长」,同时结合生长点和根的存活状态以及作期阶段,将判断延伸到生长后期来综合考量。

已经伸长的茎之所以不会复原,是因为形态是在构建时期就已确定的。举一个类似的例子——虽然是不同作物——玫瑰的叶片(气孔)功能在该叶片的发育期已被当时的环境所固定,即便事后改变环境也难以还原,这样的报告存在(参考: 10)。作物和器官都不同,但形态在生长时期确定、此后难以还原这一倾向,也可以套用在徒长的节间上来理解。已经伸长的茎本身不会收紧,但应对措施的价值,指向的是「止住从这里开始的伸长」、「下一茬不再出现」这一侧。

让下一茬不再出现——播种前的确认要点

如果伸长的茎不会复原,那应对措施的价值终究在于「下一茬不再出现」这一侧。那么播种前确认哪些内容,才能减少问题的发生?为了不让一茬的应对只停留在「出现后的修正」,从这里开始,把目光转向出现之前的准备。

确认的顺序与前面一样。先密度,再环境。

首先是播种密度和格数。播种密度高而株间拥挤,本身就会促发避荫反应。相对于目标幼苗的形态和育苗期间,育苗盘的格数(72穴、128穴、200穴等)是否太小?育苗期越长的作物,选用单个格子更大的育苗盘,徒长风险就越低。植株过密导致光线照不到下部叶片时,徒长风险就会升高。当邻株叶片开始重叠,或下叶开始黄化时,就是间苗或移植的时机。这些作为育苗组织工作的一部分,是播种前按层架逐一把握的要点。

在此基础上,播种前确认环境三项。

光照方面,播种前先测量各层架位置的光量是首要的一步。同样的LED灯,下层往往照射量有所下降,弱光层架会以伸长来回应。用数值掌握下层是否低于基准,以及各层架之间的差异。

夜温方面,按层架观察关灯后温度的下降情况。就算室内设定温度一致,下层夜间空调系统降低夜温的效果往往偏弱、热气容易积聚,夜温降不下来会成为只让茎的节间徒长的诱因。播种前,确认关灯后下层的温度变化趋势。

湿度方面,提前排查有无除湿效果偏弱的时间段或层架。湿气积聚的时间和位置,是叶片保持松软而茎伸长这一回应容易被触发的地方。

整理好密度和格数,同时,因为这三者是相互交织出现的,不要认为只修正一个因子就能止住。播种前,连同密度、格数一起,按层架写出「容易出问题的层架和时间段」。这样一来,就不是徒长出现后才慌乱应对,而是在出现之前就读清楚薄弱之处,做好准备。

徒长不是「出现后再修正」的问题,而是「出现前,就读清楚哪个层架在哪方面偏弱」的事情。不要责怪已经伸长的茎,先怀疑密度,再把剩余的部分作为幼苗在对哪项设定做出回应的信号来读取。这样想的话,每天早上看育苗盘的眼光,应该会稍有不同。

徒长直接关系到产量。如何组合读取密度、光照、夜温、湿度,本身就是植物工厂盈利能力的话题。想从更广泛的角度汲取现场可用的视角,也欢迎参考这里。

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参考文献

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