延長照明時間對水草成長的影響分析

1、延長照明時間對水草成長的影響這是個很常被人提及的問題，水草一天需要多少照明的時間？相信大部分的人會回答 8-14 個小時以內(nèi)。那么理由為何？因為這是模擬野外的成長環(huán)境，況且水草在晚上也需要休息，如果光照時間太長的話，水草將無法獲得是當?shù)男菹?，那么成長也會因此不佳。程度較高的玩家或許會接著補充，光合作用分成了光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個步驟.然而事實上果真如此嗎？光合作用的暗反應(yīng)，使指“不需”有光照便能進行，并非“不可”有光照才能進行。那么水草真的需要在夜間休息嗎？延長光照的時間對水草有何影響？這實在是個很有趣的議題。學(xué)界對于光照時間和水草成長的研究，其實并不多見。不過還是有幾篇可供參考的文獻，在此略做整

2、理提供大家參考和思考。早在 1986 年 Polar 等人就曾經(jīng)對浮萍進行了研究。他們將浮萍分成了光照 18 個小時和 24 個小時兩組，進行了為期 8 天的實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)栽培于 24 個小時光照（也就是沒有黑暗）組的浮萍，在八天之后的干重比 18 個小時光照組的浮萍，多出了 44%！也就是說浮萍在連續(xù) 24 小時無黑夜光照下的生長，其實是更好的。不過浮萍畢竟是浮水植物，實驗結(jié)果的可靠性恐怕是很受質(zhì)疑的。浮萍在連續(xù) 24 小時光照下的成長比 18 小時的成長來得更好。那么我們來看看真正的沉水植物吧。Spencer 等研究學(xué)者于 1986 年也針對黑藻（Hydrilla verticillata

3、）進行了實驗。作者將黑藻分成了 10、12、14 和 16 個小時等四組，在光照強度 80 umol/m-2/sec 的環(huán)境下，總共進行了八個星期的栽培試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑藻不論是在 12、14 或 16 個小時的長光照時間下，成長的速率都比只有 10 個小時下高出 2-3 倍之多，雖然隨著照明時間的增加，也就是光照時間延長超過 12 個小時以上，黑藻的成長速率有下降的趨勢，不過研究學(xué)者認為，這仍屬統(tǒng)計學(xué)的誤差范圍內(nèi)。但無論如何，黑藻在長光照下的成長速率，確實是比短光照的環(huán)境下來的更好。黑藻的“產(chǎn)量”隨著光照時間增加而增加。接著在 2002 年由 Pilon 等學(xué)者所發(fā)表的研究可又更有趣了。研究人

4、員針對龍須草（Potamogeton pectinatus）進行了試驗，龍須草是一種世界廣泛分布的水草，從接近北極的格林蘭到非洲的坦干伊克湖都由其蹤跡。學(xué)者們挑選了分別來自俄羅斯（北緯 68 度）、荷蘭（北緯 53 度）和西班牙（北緯 42 度）等地域型的植株，進行了強光照（350 umol/m-2/sec）和較弱光照（50 umol/m-2/sec）以及 13 小時、16 小時和 22 小時光照時間的交叉實驗，整個實驗的時間也是進行了八個星期。光照強度的測量是在水面下 2 公分的地方，水草的種植是用園藝栽培用的黏土和水草砂以 1:3 比例混合，也就是類似天然水草缸的栽培方式。研究學(xué)

5、者發(fā)現(xiàn)了很多很令人振奮的結(jié)果。首先是照明時間由 13 小時增加至 16 小時，水草的成長并未出現(xiàn)據(jù)統(tǒng)計意義的差距。這代表著若要刺激龍須草有大幅的成長，需要延長照明時間至 16-22 小時之間，否則的話促進效果可能有限。由實驗的結(jié)果來看，當水草成長于照明強度較低或延長照明時間的環(huán)境下，植株的莖節(jié)間距離比較長而莖節(jié)數(shù)量也略微增加，因此整體的植株高度比較高。而莖部所占植株的整體比例也是增加的。另外在照明強度較低或縮短照明時間的環(huán)境下，水草體內(nèi)的葉綠素濃度也隨之增加。光照強度與長短對水草的影響。其次是光照強度雖然增加了六倍（由 50 增加至 350 umol/m-2/sec），不過在 13 小時的照明

6、下，水草的成長只增加了 85.85%；在 22 小時的照明下，更只增加了  31.65%！這種現(xiàn)象最有可能的解讀是，龍須草的光飽和點較低，因此給予太強的照明其實都浪費掉了。當然了實驗過程中營養(yǎng)供應(yīng)不及水草的需求，也是可能的因素之一。此外研究學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，龍須草在較低光照下，不論是葉片面積、莖的長度和光合作用效率，都有明顯的增加。照明時間同樣是由 13 小時增加至 22 小時，在 50 umol/m-2/sec 較低光照下，水草的平均干重增加增進了 105.66%；而在 350 umol/m-2/sec 的強光照下，水草的平均干重增加只增進了 45.69%。其中以俄羅斯的植株增加最高，在

7、 50 umol/m-2/sec 較低光照下，照明時間若由 13 小時增加至 22 小時，也就是增加了 9 個小時或 69% 的照明暴露，水草的干重由增加 20 mg 變成了增加 67 mg，也就是大幅增加了 235%。算起來可說是投資報酬率最高的做法！龍須草在長時間低光照強度下的“產(chǎn)值”最佳。16 小時組的結(jié)果省略。中國大陸的研究學(xué)者王祎等人也在 2007 年針對穗花狐尾藻或聚藻（Myriophyllum spicatum）進行了試驗。實驗的光照長短分成了 8、14、16 和 24 小時等四組，試驗進行了十周以后也獲得了一些很值得參考的成果。每日照明 8 個小時這一組可說是水草成長最差的一組

8、，而 16 個小時的這一組則是成長最佳的一組。值得注意的是，在 24 小時照明條件下，植株長度和分枝樹量雖然都不如 14 時這組，但干重卻是增加了 35%，研究人員發(fā)現(xiàn)這和 24 小時這組的莖部較硬且木質(zhì)化程度較高有關(guān)。聚藻相較于許多沉水植物，可說是光補償點和光飽和點較高的水草，因此其結(jié)果算是比較接近我們常栽培的水草。不過可惜的是，中國大陸的研究學(xué)者對于水草的種植，是采取 5 公分塘泥的栽培方式，也就是類似天然水草缸的栽培方式。因此我們不清楚如果采用了 EI 各種營養(yǎng)和碳元素吃到飽的方式，結(jié)果是否會有所改變，尤其是 24 小時的這一組。無論如何，每日連續(xù)照明 24 小時下的水草成長，顯然要比只

9、照明 8 小時來得好得多了。聚藻在每日 16 小時的照明下，可獲得最大的產(chǎn)值。雖然僅有四篇針對水草的研究文獻，而且也未必適用至所有的水草，不過我們還是能歸納出一些看法。就水草的生長而言，長時間的照明顯然來得比短時間照明更佳，雖然每日連續(xù) 24 小時的照明未必比較好，但顯然還是優(yōu)于只有 8 個小時的照明。這也是對植物光合作用“暗反應(yīng)”的另一種注解方式，即暗反應(yīng)是指“不需”而非“不可”有光之下的反應(yīng)。而水草要在夜間休息的說法，也受到了挑戰(zhàn)。不過我們也要很小心的解讀，不可很單純的認為增加光照總劑量（不論是強度或時間），就一定會增加水草的成長速率，因為由 Spencer 等學(xué)者所做的黑藻研究來看，某些

10、水草在超過了某個光照總劑量后，成長速率便不再增加了。而由王祎等學(xué)者的聚藻研究來看，某些水草在 24 小時的連續(xù)光照下，甚至可能會出現(xiàn)成長減緩的現(xiàn)象，但是就算是有減緩的情形，水草的成長還是比只照明 8 小時來得好多了。此外對某些水草而言，延長照明時間來促進生長的做法，似乎存在著誘發(fā)點或臨界點，也就是要超過某個時間后，才能促進大幅的成長速率。以黑藻為例，當照明時間由 10 小時延長至 12 小時，便能大幅促進水草的成長，而當光照時間由 12 小時繼續(xù)增加時，則看不見這樣的效果。照明時間長短與強弱對水草成長的影響。同樣的，龍須草的研究中也發(fā)現(xiàn)了，當照明時間由 13 小時增加至 16 小時的時候，尚看不出明顯的水草成長速率變化，要將照明時間延長至 22 小時以后，就能看得出變化了。這樣的誘發(fā)點或臨界點，或許與植物體內(nèi)的荷爾蒙有關(guān)，而且每一種水草都不盡相同，不過實際上的解答如何，就有待專家學(xué)者的進一步研究了。無論如何，對于想要快速成景或收割水草的玩家來說，或者對于要增加