1999年秋季出版的《美国花卉史(HistoryofU.S.Floriculture)》在回顾本世纪花卉栽培学的成就时概括指出:“光周期诱导、低温春化、昼夜温差控制株高、模型图指导作业流程引发了20世纪花卉栽培的革命。”花卉生育与环境条件之间相互关系的研究成果及其应用,使花卉栽培从花匠手中的一门技艺上升为现代科学,大大地推动了花卉产业的发展。
温室栽培是一种高投入、高产出的集约化生产方式,要求相应的高科技支持,其中光温环境是不可缺少的重要组成部分。以美国为例,其花卉产业主要采用温室等设施栽培。据新近资料显示,随着美国花卉市场的开拓,经营规模的不断扩大,温室花卉年产值按批发价计为40亿美元,按零售价计则为100亿美元。在1999年美国花卉企业百强的排行榜上,位于加利福尼亚州的卡罗斯伯特园圃(ColorSpotNurseries,Inc)处于榜首,其花卉温室面积达1021.9公顷,年产值2.25亿美元,榜尾是位于蒙大拿州的沃那特斯泊伦园圃(WalnutSpringsNurs-ery,Inc),花卉温室面积39.8公顷,年产值500万-600万美元。我国自改革开放以来引进和建成了不少温室,近几年各地又建设了相当数量包括现代化温室在内的科技示范园区。硬件设施已朝着与国际接轨的方向迈进,而软件方面如设施温度管理水平还存在很大差距。
花卉植物生长与开花的不同发育阶段要求不同的光温环境。1920年W.W.Garner首次提出“光周期”这一专业术语。1930年AlexLaurie用黑布覆盖的方法来缩短日照时数,使短日照植物菊花在夏季提前开放。然而真正全面推动花卉生产的是1952年Post所著《花卉生产与市场》教科书,书中列举了70种花卉的光周期反应。温室种植者在光周期理论指导下,配合低温春化处理,已经能够实现人为控制花期来保证高产、优质的周年供应。通过精确地控制温度、光照等环境条件,不仅可以根据指定的市场供货日期,推算最佳的育苗期、移栽期及开花期,还可以通过调控最适宜温度缩短生产周期。例如原先需要20个星期的生产周期,通过环境控制可以缩短到4个星期。
RoyalHeins等人1985年开始在密执安州立大学针对温度(昼夜温差、日平均温度)对花卉器官形成及品质的关系进行研究,发现不仅昼温、夜温的累积作用影响植物发育速度,而且昼温、夜温的拮抗作用(昼夜温差)影响株高。如果植物生长在昼夜恒温的条件下,不管温度设置得高低,收获时具有相同的高度。随着白天温度的降低及夜间温度的提升,最终植株节间伸长量趋近于零。Heins的这一发现很快在加拿大、新西兰、北欧等地产生影响。
利用昼夜温差对株高进行促进或抑制的管理技术称为“差温管理”。根据传统经验,当遇到天气温暖引起植株超高时,往往采用降低夜间温度的措施,以期达到抑制节间长度的目的。然而实验证明,当降低夜温时,由于平均温度下降,植物发育速度(叶龄、株龄)的确会减慢,但降低夜温并不减缓植株的节间伸长,相反会增加节间长度。以百合为例,现蕾至开花阶段在14℃-30℃适宜生长发育的温度内,采用昼温30℃夜温14℃处理后,开花期株高72厘米;采用昼温14℃,夜温30℃处理后株高为30厘米。
新墨西哥州立大学RobentBerghage与Heins博士合作,对一品红的生长进行了进一步验证性研究,并开发出温度控制植株茎伸长的数学模型,这一模型后来被用做温室计算机管理软件。根据计算机的模型图指导生产,能够按照预定日期生产出株高、花朵数量及大小等方面满足特定要求的产品。这种模型图虽然目前已在几种主要花卉上进行了开发,但还有待进一步扩大和深化。相信在21世纪,温室的光温控制技术将会在模型图指导作业流程方面取得更大进展。