刺激葡萄藤、葡萄藤再植株或农作物生长的方法和装置
阅读说明：本技术 刺激葡萄藤、葡萄藤再植株或农作物生长的方法和装置 (Method and device for stimulating the growth of grapevines, grapevines re-plantings or crops ) 是由 约瑟法·沙哈克 尼古拉斯·布斯 威廉·L·皮科克 纳达夫·拉维德 乔纳森·德斯特勒 丹尼尔 于 2018-12-13 设计创作，主要内容包括：一种用于改善正在生长的植物的生长条件的生长室,所述正在生长的植物包括正在生长的葡萄藤、葡萄藤再植株或其他农作物植物。所述生长室包括用于收集并集中太阳能的太阳能集中器；与所述太阳能集中器光学连通的光发送器,用于将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导；内壁,所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株之间的周界,所述内壁还包括用于将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导的反射内表面；以及被配置为放置在所述正在生长的植物周围的保护性内表面,所述保护性内表面限定围绕所述正在生长的植物的保护区,所述保护性内表面从所述光发送器向下延伸并且包括用于保护所述保护区免受一种或多种生长限制因素影响的刚性外壁。(A growth chamber for improving the growth conditions of growing plants, including growing grapevines, grapevine re-plants, or other crop plants. The growth chamber includes a solar concentrator for collecting and concentrating solar energy; an optical transmitter in optical communication with the solar concentrator for directing the collected solar energy toward the growing plant; an interior wall comprising a perimeter between the solar concentrator and the growing grapevine or grapevine replant, the interior wall further comprising a reflective interior surface for directing the collected solar energy toward the growing plant; and a protective inner surface configured to be placed around the growing plant, the protective inner surface defining a protective zone around the growing plant, the protective inner surface extending downwardly from the optical transmitter and including a rigid outer wall for protecting the protective zone from one or more growth limiting factors.)
交叉引用
本申请要求2017年12月19日提交的美国临时申请序列号62/607,738的权益，其全部内容在此通过引用而并入本文。
发明背景
每年，在加利福尼亚州的气候寒冷的地区种植有约10,000英亩，平均种植密度为每英亩800株葡萄的酿酒葡萄。
由于葡萄藤的疾病发作和其他园龄相关的因素，在加利福尼亚及世界各地的葡萄园中，一旦葡萄园的园龄超过十五岁，就需要更换藤蔓，并且早期的更换率可能是1％，但随着葡萄园的园龄超过二十岁，更换率会上升到5％。如果更换被推迟，加利福尼亚州的气候寒冷或炎热的葡萄园在经过20年后很少能保持生产力，因此需要将其移除。
在较老的葡萄园中，一种常见的做法是在砧木上在衰落的藤蔓旁边种植新的藤蔓。变弱的藤蔓要么立即移除，要么在移除前再种植一两年。新种植的藤蔓(也称为藤蔓再植株(vine replant))生长迅速直到5月底(在北半球)，此时发现其被原有的葡萄园冠层遮蔽。由于遮蔽，这个季节的其余时间的生长受到限制。由于遮蔽和其他限制藤蔓再植株生长速度的因素，建立藤蔓再植株需要花费两倍多的时间。
在较温暖的地区，葡萄藤再植株被现有的藤蔓遮蔽，导致阳光不足，但同时它们又暴露于高环境温度中。因此，这些藤蔓到结果的生长可能会受到过多的热量和风的限制，从而导致植株受损和高蒸发蒸腾，同时由于遮蔽引起的日照不足而导致经历生长减缓。
最初种植新葡萄园时，不存在现有藤蔓对新种植的葡萄藤的遮蔽问题。然而，在这些情况下，除了遮蔽以外，新种植的藤蔓到结果的生长通常受到多种因素的限制。在限制生长速率的因素中，根据气候和其他因素，限制因素可以是风、霜冻、动物损害、热损害、冷损害和除草剂损害。
在阅读本公开内容之后，对于读者来说显而易见的是，本文公开的方法和装置同样可适用于多种农业经济作物。
发明内容
本文提供了一种将太阳能收集并集中到农业经济作物上的方法，所述方法包括：用太阳能集中器收集并集中太阳能，所述太阳能集中器包括位于所述农业经济作物上方的面向太阳的表面，所述面向太阳的表面包括反射材料；通过与所述太阳能集中器光学连通的光发送器(light transmitter)将所收集的太阳能向所述农业经济作物引导，所述光发送器包括：内壁，所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述农业经济作物之间的周界，所述内壁还包括用于将所收集的太阳能光和热量向所述农业经济作物引导和散射的凹凸或纹理化反射内表面。在一些实施方案中，所述方法还包括对限定围绕所述农业经济作物的保护区的保护性内表面进行定位，所述保护性内表面从所述光发送器向下延伸并且包括刚性外壁，所述刚性外壁用于保护所述保护区免受选自下组的一种或多种生长限制因素影响：风损害；热损害；冷损害；霜冻损害；除草剂损害；和动物损害；并且/或者用于减少位于所述保护区内的葡萄藤的蒸发蒸腾作用。在所述方法的一些实施方案中，将太阳能收集并集中到所述农业经济作物上改善所述农业经济作物的生长条件。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器彼此一体地连接。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面、所述光发送器和所述太阳能集中器彼此一体地连接。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个开口，用于允许以下两项之一或两者：a)操作者通过所述开口接近正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株和b)外部环境与所述保护区之间的气流。在所述方法的一些实施方案中，两个或更多个所述开口成对布置，定位于所述光发送器或所述保护性内表面的彼此横向相对的侧面上，以允许横向气流通过所述光发送器或所述保护性内表面。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器包括漏斗形、圆锥形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者包括塑料材料。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者的颜色为红色。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者适于限制或消除蓝光的反射。在所述方法的一些实施方案中，一种或两种所述反射材料适于限制或消除UV光的反射。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个竖直开口，所述竖直开口包括：边缘、接头和铰链，使得所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者可被配置为沿所述竖直开口打开或闭合，从而允许空气流经所述外部环境和所述保护区。在一些实施方案中，所述方法还包括将散热器放置在所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者中，用于在某一时间将所集中的太阳热能聚集在所述散热器中并随后将所聚集的太阳热能释放到所述保护区中。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器、所述光发送器和所述保护性内表面通过互锁连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过旋转连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定漏斗形、圆锥形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面被支撑在从所述保护性内表面或从所述光发送器延伸的一条、两条、三条、四条或更多条支腿上的围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤上。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者是管状的。在所述方法的一些实施方案中，所述散热器的形状是圆形，限定用于包围所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的开口。在所述方法的一些实施方案中，所述散热器包括一个圆形部分或两个或更多个彼此接合以形成圆形的局部部分。在一些实施方案中，所述方法包括通过使所述保护性内表面或套筒部分和所述内壁中的一个或多个邻近于所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株且沿期望的方向定位来训练所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株沿期望的方向生长的步骤。在一些实施方案中，所述方法还包括在将所收集的太阳能引导至所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的表面之前，散射所收集的太阳能、操控(manipulating)所收集的太阳能的光谱组成，或两者。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括减少蓝光、富集在黄光或红光或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使在黄光、红光或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约10％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使在黄光、红光或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约20％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括富集在约400-700nm、约570-750nm和/或约620-750nm的范围内的光合有效辐射(PAR)。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将蓝光减少至少约20％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将UVB辐射的相对含量降低至少约50％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低红外辐射(IR)的相对含量。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低大于至少约750nm的红外辐射(IR)的相对含量。在一些实施方案中，所述方法还包括滤过光谱组成中波长在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm范围内且频率在约508-526THz和约400-484THz范围内的光。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将UVB辐射的相对含量降低至少约50％。
本文提供了一种用于葡萄藤的生长室，所述生长室包括：用于收集并集中太阳能的太阳能集中器，所述太阳能集中器包括位于农业经济作物上方的面向太阳的表面，所述面向太阳的表面包括反射材料；与所述太阳能集中器光学连通的光发送器，通过所述光发送器将所收集的太阳能引导至所述农业经济作物，所述光发送器包括：内壁，所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述农业经济作物之间的周界，所述内壁还包括用于将所收集的太阳能向所述农业经济作物引导的反射内表面。在一些实施方案中，所述生长室还包括被配置为放置在正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株周围的保护性内表面，所述保护性内表面限定所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株周围的保护区，所述保护性内表面从所述光发送器向下延伸并且包括刚性外壁，所述刚性外壁用于保护所述保护区免受选自下组的一种或多种生长限制因素影响：风损害；热损害；冷损害；霜冻损害；除草剂损害；和动物损害；并且/或者用于减少位于所述保护区内的葡萄藤的蒸发蒸腾作用。在所述生长室的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器彼此一体地连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述保护性内表面、所述光发送器和太阳能集中器彼此一体地连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个开口，用于允许以下两项之一或两者：a)操作者通过所述开口接近所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株和b)外部环境与所述保护区之间的气流。在所述生长室的一些实施方案中，两个或更多个所述开口成对布置，定位于所述光发送器或所述保护性内表面的彼此横向相对的侧面上，以允许横向气流通过所述光发送器或所述保护性内表面。在所述生长室的一些实施方案中，所述一个或多个开口随机定位或以图案的形式系统地定位。在所述生长室的一些实施方案中，所述一个或多个开口包括约1至约20个开口。在所述生长室的一些实施方案中，所述一个或多个开口相对于彼此定位在可变高度上。在所述生长室的一些实施方案中，所述一个或多个开口包括具有从约1.0英寸至约12.0英寸的功能范围的直径，并且不必全部是相同的直径。在所述生长室的一些实施方案中，所述太阳能集中器包括圆锥形、漏斗形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在所述生长室的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者包括塑料材料。在所述生长室的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者的颜色为红色。在所述生长室的一些实施方案中，一种或两种所述反射材料适于限制或消除蓝光的反射。在所述生长室的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者适于限制或消除UV光的反射。在所述生长室的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述生长室的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个竖直开口，所述竖直开口包括：边缘、接头或铰链，使得所述光发送器和保护性内表面之一或两者可被配置为沿所述竖直开口打开或闭合，从而允许空气流经所述外部环境和所述保护区。在一些实施方案中，所述生长室还包括在所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者中的散热器，用于在某一时间将所集中的太阳热能聚集在所述散热器中并随后将所聚集的太阳热能释放到所述保护区中。在所述生长室的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述太阳能集中器、所述光发送器和所述保护性内表面通过互锁连接相互连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过旋转连接相互连接。在所述生长室的一些实施方案中，所述刚性外壁限定漏斗形状。在所述生长室的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述生长室的一些实施方案中，所述保护性内表面被支撑在从所述保护性内表面或从所述光发送器延伸的一条、两条、三条、四条或更多条支腿上的围绕所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的土壤上。在所述生长室的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者是管状的。在所述生长室的一些实施方案中，所述散热器的形状是圆形，限定用于包围所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的开口。在所述生长室的一些实施方案中，所述散热器包括一个圆形部分或两个或更多个彼此接合以形成圆形的局部圆形部分。在所述生长室的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器之一或两者适于训练所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株沿期望的方向生长。在所述生长室的一些实施方案中，所述面向太阳的表面、所述反射内表面、所述保护性内表面的内壁或其任意组合适于在将所收集的太阳能引导至所述正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的表面之前，散射所收集的太阳能、操控所收集的太阳能的光谱组成，或两者。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括减少蓝光、富集在黄光和红光或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。应当注意的是，通常黄光组成反射/富集黄光及以上的所有光谱带(Y+R+FR)，而红光组成反射/富集R+FR带。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约10％。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约20％。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将蓝光减少至少约20％。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将UVB辐射的相对含量降低至少约50％。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括富集在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm的范围内的光合有效辐射(PAR)。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低红外辐射(IR)的相对含量。在所述生长室的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低大于至少约750nm的红外辐射(IR)的相对含量。在一些实施方案中，所述生长室还包括滤过光谱组成中波长在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm范围内且频率在约508-526THz和约400-484THz范围内的光。
本文提供了一种改善正在生长的植物的生长条件的方法，所述方法包括：用太阳能集中器收集并集中太阳能，所述太阳能集中器包括位于所述正在生长的植物上方的面向太阳的表面，所述面向太阳的表面包括反射材料；通过与所述太阳能集中器光学连通的光发送器将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导，所述光发送器包括：内壁，所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述正在生长的植物之间的周界，所述内壁还包括用于将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导的反射内表面。在一些实施方案中，所述方法还包括对限定所述正在生长的植物周围的保护区的保护性内表面进行定位，所述保护性内表面从所述光发送器向下延伸并且包括刚性外壁，所述刚性外壁用于保护所述保护区免受选自下组的一种或多种生长限制因素影响：风损害；热损害；冷损害；霜冻损害；除草剂损害；和动物损害；并且/或者用于减少位于所述保护区内的葡萄藤的蒸发蒸腾作用；从而将所集中的太阳能向所述正在生长的植物引导，保护所述正在生长的植物免受所述一种或多种生长限制因素的影响，并改善所述正在生长的植物的生长条件。在所述方法的一些实施方案中，将太阳能收集并集中到所述正在生长的植物上改善所述正在生长的植物的生长条件。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器彼此一体地连接。
在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面、所述光发送器和所述太阳能集中器彼此一体地连接。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个开口，用于允许以下两项之一或两者：a)操作者通过所述开口接近所述正在生长的植物和b)外部环境与所述保护区之间的气流。在所述方法的一些实施方案中，两个或更多个所述开口成对布置，定位于所述光发送器或所述保护性内表面的彼此横向相对的侧面上，以允许横向气流通过所述光发送器或所述保护性内表面。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器包括圆锥形、漏斗形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者包括塑料材料。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者的颜色为红色。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者适于限制或消除蓝光的反射。在所述方法的一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者适于限制或消除UV光的反射。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合所述正在生长的植物周围的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个竖直开口，所述竖直开口包括：边缘、接头或铰链，使得所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者可被配置为沿所述竖直开口打开或闭合，从而允许空气流经所述外部环境和所述保护区。在一些实施方案中，所述方法还包括将散热器放置在所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者中，用于在某一时间将所集中的太阳热能聚集在所述散热器中并随后将所聚集的太阳热能释放到所述保护区中。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过旋转连接相互连接。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定漏斗形、圆锥形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在所述方法的一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合所述正在生长的植物周围的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在所述方法的一些实施方案中，所述保护性内表面被支撑在从所述保护性内表面或从所述光发送器延伸的一条、两条、三条、四条或更多条支腿上的所述正在生长的植物周围的土壤上。在所述方法的一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者是管状的。在所述方法的一些实施方案中，所述散热器的形状是圆形，限定用于包围所述正在生长的植物的开口。在所述方法的一些实施方案中，所述散热器包括一个圆形部分或两个或更多个彼此接合以形成圆形的局部圆形部分。在一些实施方案中，所述方法还包括通过使所述保护性内表面或套筒部分和所述内壁中的一个或多个邻近于所述正在生长的植物且沿期望的方向定位来训练所述正在生长的植物沿期望的方向生长的步骤。在一些实施方案中，所述方法还包括在将所收集的太阳能引导至所述正在生长的植物的表面之前，散射所收集的太阳能、操控所收集的太阳能的光谱组成，或两者。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括减少蓝光、富集在黄光和红光或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光和/或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约10％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光和/或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约20％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括富集在约400-700nm、约570-750nm和/或约620-750nm的范围内的光合有效辐射(PAR)。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将蓝光减少至少约20％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将UVB辐射的相对含量降低至少约50％。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低红外辐射(IR)的相对含量。在所述方法的一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低大于至少约750nm的红外辐射(IR)的相对含量。在一些实施方案中，所述方法还包括滤过光谱组成中波长在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm范围内且频率在约508-526THz和约400-484THz范围内的光。
本文提供了一种用于改善正在生长的植物的生长条件的生长室，所述生长室包括：用于收集并集中太阳能的太阳能集中器，所述太阳能集中器包括位于所述正在生长的植物上方的面向太阳的表面，所述面向太阳的表面包括反射材料；与所述太阳能集中器光学连通的光发送器，通过所述光发送器将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导，所述光发送器包括：内壁，所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述正在生长的植物之间的周界，所述内壁还包括用于将所收集的太阳能向所述正在生长的植物引导的反射内表面。在一些实施方案中，所述生长室还包括被配置为放置在所述正在生长的植物周围的保护性内表面，所述保护性内表面限定所述正在生长的植物周围的保护区，所述保护性内表面从所述光发送器向下延伸并且包括刚性外壁，所述刚性外壁用于保护所述保护区免受选自下组的一种或多种生长限制因素影响：风损害；热损害；冷损害；霜冻损害；除草剂损害；和动物损害；并且/或者用于减少位于所述保护区内的葡萄藤的蒸发蒸腾作用。在一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器彼此一体地连接。在一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器彼此一体地连接。在一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括一个或多个开口，用于允许以下两项之一或两者：a)操作者通过所述开口接近所述正在生长的植物和b)外部环境与所述保护区之间的气流。在一些实施方案中，两个或更多个所述开口成对布置，定位于所述光发送器或所述保护性内表面的彼此横向相对的侧面上，以允许横向气流通过所述光发送器或所述保护性内表面。在一些实施方案中，所述一个或多个开口随机定位或以图案的形式系统地定位。在一些实施方案中，所述一个或多个开口包括约1至约20个开口。在一些实施方案中，所述一个或多个开口相对于彼此定位在可变高度上。在一些实施方案中，所述一个或多个开口包括具有从约1.0英寸至约12.0英寸的功能范围的直径，并且不必全部是相同的直径。在一些实施方案中，所述太阳能集中器包括漏斗形、圆锥形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合抛物线形或局部抛物线形。在一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者包括塑料材料。在一些实施方案中，所述反射材料和所述反射内表面之一或两者的颜色为红色。在一些实施方案中，一种或两种所述反射材料适于限制或消除蓝光的反射。在一些实施方案中，一种或两种所述反射材料适于限制或消除UV光的反射。在一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合所述正在生长的植物周围的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者包括竖直开口和铰链，使得所述光发送器和生长管之一或两者被配置为沿所述竖直开口打开或闭合，从而允许空气流经所述外部环境和所述保护区。在一些实施方案中，所述生长室还包括在所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者中的散热器，用于在某一时间将所集中的太阳热能聚集在所述散热器中并随后将所聚集的太阳热能释放到所述保护区中。在一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过互锁连接相互连接。在一些实施方案中，所述太阳能集中器、所述光发送器和所述保护性内表面通过互锁连接相互连接。在一些实施方案中，所述太阳能集中器和所述光发送器通过旋转连接相互连接。在一些实施方案中，所述刚性外壁限定漏斗形状。在一些实施方案中，所述刚性外壁限定用于接合所述光发送器的上周界和用于接合所述正在生长的植物周围的土壤表面的下周界，并且其中所述下周界小于所述上周界。在一些实施方案中，所述保护性内表面被支撑在从所述保护性内表面或从所述光发送器延伸的一条、两条、三条、四条或更多条支腿上的所述正在生长的植物周围的土壤上。在一些实施方案中，所述光发送器和所述保护性内表面之一或两者是管状的。在一些实施方案中，所述散热器的形状是圆形，限定用于包围所述正在生长的植物的开口。在一些实施方案中，所述散热器包括一个圆形部分或彼此接合以形成圆形的两个半圆形部分。在一些实施方案中，所述保护性内表面和所述光发送器之一或两者适于训练所述正在生长的植物沿期望的方向生长。在一些实施方案中，所述面向太阳的表面、所述反射内表面、所述保护性内表面的内壁或其任意组合适于在将所收集的太阳能引导至所述正在生长的植物的表面之前，散射所收集的太阳能、操控所收集的太阳能的光谱组成，或两者。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括减少蓝光、富集在黄光或红光或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光和/或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约10％。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括使黄光、红光和/或远红光的光谱区域的每一个中的光的相对含量富集至少约20％。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将蓝光减少至少约20％。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括将UVB辐射的相对含量降低至少约50％。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括富集在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm的范围内的光合有效辐射(PAR)。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低红外辐射(IR)的相对含量。在一些实施方案中，所述操控光谱组成包括降低大于至少约750nm的红外辐射(IR)的相对含量。在一些实施方案中，所述生长室还包括滤过光谱组成中波长在约400-700nm、约540-750nm和/或约620-750nm范围内且频率在约508-526THz和约400-484THz范围内的光。
本文提供了一种生长室，所述生长室包括：用于收集并集中太阳能的太阳能集中器，所述太阳能集中器包括位于作物植物上方的面向太阳的表面，所述面向太阳的表面包括反射材料；与所述太阳能集中器光学连通的光发送器，通过所述光发送器将所收集的太阳能向所述作物植物引导，所述光发送器包括：在所述作物植物的周围形成保护区的内壁，所述内壁包括位于所述太阳能集中器与所述作物植物之间的周界，所述内壁还包括用于将所收集的太阳能向所述作物植物引导的反射内表面。在一些实施方案中，所述反射材料是可调节的光选择性反射材料。在一些实施方案中，所述面向太阳的表面包括围绕所述太阳能集中器的一部分延伸的偏置上套环。在一些实施方案中，所收集的太阳能包括选定的波长。在一些实施方案中，所述生长室还包括：在所述光发送器的所述内壁表面上的纹理化表面，用于对在所述光发送器的下管内的所述作物植物周围定位的光水平和/或空间光提供一定程度的控制。在一些实施方案中，所述可调节的光选择性反射内表面颜色是红色色荫(shade)，专门用于用具有选自400nm至700nm的波长范围的至少一个波长的光影响光。在一些实施方案中，所述生长室还包括偏振反射外表面涂层。在一些实施方案中，所述生长室还包括在所述光发送器的外壁表面上的纹理化表面。在一些实施方案中，所述生长室还包括可分离的光发送器底座，其是所述生长室的次级组件。在一些实施方案中，所述生长室的所述太阳能集中器和所述光发送器可独立地或一起分离成两个或更多个件。在一些实施方案中，所述生长室的所述太阳能集中器和所述光发送器可沿一个或多个水平面分离。在一些实施方案中，所述生长室的所述太阳能集中器和所述光发送器可沿竖直平面共同分离。在一些实施方案中，所述生长室的所述太阳能集中器和所述光发送器可沿竖直平面共同分离，并且还包括沿着在所述太阳能集中器和所述光发送器与所述竖直平面的相交处形成的竖直边缘的组装件组件。在一些实施方案中，所述生长室还包括在所述光发送器中的一个或多个开口。在一些实施方案中，所述一个或多个开口提供以下两项之一或两者：a)操作者通过所述开口接近所述作物植物和b)外部环境与所述光发送器内部之间的气流。在一些实施方案中，所述生长室的共同可分离的组件的周界是可扩张的，使得所述可分离组件的第一对配合竖直边缘是通过铰链机构可连接的，从而允许所述生长室沿所述可分离组件的第二对竖直边缘翻开。在一些实施方案中，所述可分离组件的所述第二对竖直边缘能够通过至少一个延伸板可释放地连接，所述延伸板包括用于沿所述可分离组件的所述第二对竖直边缘连接至一个或多个附接特征的一个或多个附接接收器。在一些实施方案中，所述纹理化的外壁包括选自以下的害虫防治辅助色：黄色；珍珠白；高反射金属银或金；及在其光谱中的相邻色荫。在一些实施方案中，所述纹理化的外壁包括外部反射偏振材料涂层，该涂层包括：纳米颗粒涂层；光致变色处理；偏振处理；着色处理；防刮擦处理；镜面涂层处理；疏水涂层处理；疏油涂层处理；或其组合，其中所述反射偏振涂层反射包括选定波长光谱的光，所述选定波长光谱可以根据感兴趣的节肢动物的已知行为来选择。在一些实施方案中，根据感兴趣的节肢动物的已知特性选择光谱。在一些实施方案中，所述反射偏振涂层反射包括选定波长光谱的光，所述波长由落入选自UV、蓝光、绿光、黄光和红光的光谱范围内的光组成。
本文提供了一种用于将光环境富集到作物植物的光反射生长刺激器，所述光反射生长刺激器包括：柔性反射板，所述柔性反射板包括第一光选择性反射表面，所述第一光选择性反射表面具有将包括选定的红光波长的太阳能向所述作物植物引导的性质并被置于所述农作物植物的附近，其中所述光选择性反射表面减少向所述农作物植物引导的蓝光波长。在一些实施方案中，所述柔性反射板还包括多个风阻减小特征。在一些实施方案中，所述柔性反射板包括光选择性网。在一些实施方案中，所述柔性反射板包括第二光选择性反射表面，所述第二光选择性反射表面具有对光进行光谱操控以防治虫害的性质，其中所述第二光选择性反射表面反射根据感兴趣的节肢动物的已知特征选定的光。在一些实施方案中，所述柔性反射板是红色色荫，专门用于用具有选自400nm至700nm的波长范围的至少一个波长的光影响光。在一些实施方案中，与所述反射表面相对的一侧反射包括选定波长光谱的光，所述波长由落入选自以下的光谱范围内的光组成：黄光；珍珠白；高反射金属银或金；以及在其光谱中的相邻色荫。在一些实施方案中，用透明材料例如塑料覆盖或“盖住”生长室，以保护葡萄藤、葡萄藤再植株或其中的任何作物植物免受恶劣的大气因素影响，诸如在冬天非常寒冷的气候时防止雪、霜、冰雹等。在一些实施方案中，所述生长室的侧面进入孔覆盖有透明材料(例如：塑料)或孔盖以保护葡萄藤、葡萄藤再植株或其中的任何作物植物免受恶劣的大气因素影响，诸如在冬天非常寒冷的气候时防止雪、霜、冰雹等和类似的负面环境条件。在一些实施方案中，本公开内容的生长室(和/或本文中设想和描述的许多变型)将用于会受益于该技术的其他植物物种/作物和农业子行业。在这些其他植物物种/农作物和农业子行业中，预计包括：室外树木苗圃(水果和/或观赏植物生产)；果园再植(例如柑橘、鳄梨、核果)；新栽果树；和草本作物(例如，尤其是***)；等等。
附图说明
本公开内容的新颖特征在随附的权利要求中具体阐明。通过参考阐述了利用本公开内容的原理的说明性实施方案的以下详细描述以及附图，将获得对本公开内容的特征和优点的更好的理解，在附图中：
图1A-图1D描绘了示例性生长室的非限制性图示。图1A描绘了包括圆锥形太阳能集中器的示例性生长室；图1B描绘了示例性局部圆锥形太阳能集中器；图1C描绘了具有管状的、圆柱形的短堆叠保护性内表面的示例性局部圆锥形太阳能集中器；以及图1D描绘了仅具有光发送器和漏斗形保护性内表面的示例性生长室组装件；
图2A-图2G描绘了示例性太阳能集中器的非限制性图示。图2A和图2C描绘了示例性的锥形太阳能集中器，并且图2B和图2D描绘了示例性的局部圆锥形太阳能集中器。图2E描绘了示例性的非限制性的不对称形状的太阳能集中器配置。所图示的非对称配置包括两个可变调节的抛物线，它们组合起来以收集在太阳高度角的可选范围之间的所有光。图2F描绘了图2D的复合抛物线太阳能集中器的非限制性表示的示例性截短形式，用于允许附接到示例性生长室的光发送器。图2G描绘了截短的抛物线太阳能集中器与光发送器附接的表示；
图3A-图3H描绘了示例性光发送器的非限制性图示。图3A和图3C描绘了具有竖直铰链和处于闭合位置的竖直开口的示例性光发送器，并且图3B和图3D描绘了具有竖直铰链和处于打开位置的竖直开口的示例性光发送器。图3E描绘了夹合前的示例性生长室，其具有处于打开位置的对半组装式配置的竖直边缘。图3F描绘了示例性的对半组装式光发送器，其用在处于闭合位置的两个竖直边缘上的夹具组装，而图3G描绘了示例性的对半组装式短堆叠圆柱形保护性内表面，其用在处于闭合位置的两个竖直边缘上的夹具组装。图3H描绘了使用所述夹具将对半组装式生长室的组件在夹具接头处夹合在一起的示例性组装过程；
图4A至图4D描绘了示例性光发送器底座的非限制性图示。图4A和4C示出了示例性的光发送器底座，其具有竖直铰链和处于闭合位置的竖直开口，并且图4B和图4D示出了示例性的光发送器底座，其具有竖直铰链和处于打开位置的竖直开口；
图5A-图5D描绘了具有保护性内表面的示例性光发送器底座的非限制性图示的另一变型。图5A和图5C示出了具有保护性内表面的圆锥形光发送器底座，其具有一体的外部支腿或脚、竖直铰链和处于闭合位置的竖直开口，并且图5B和图5D描绘了具有保护性内表面的圆锥形光发送器底座，其具有一体的外部支腿或脚、竖直铰链和处于打开位置的竖直开口；
图6A-图6B描绘了示例性散热器的非限制性图示。图6A描绘了与生长室分开并在生长室外部的示例性散热器，并且图6B描绘了置于生长室的光发送器或示例性短堆叠保护性内表面内的示例性散热器；
图7描绘了具有纹理化的光反射内外表面的示例性生长室的另一非限制性图示的右上等距视图；
图8描绘了图7的示例性生长室的开放光发送器的远侧部分、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖的左等距视图。
图9描绘了铰接打开的生长室的左上等距视图，其具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖。
图10描绘了铰接打开的生长室的俯视图，其具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖。
图11描绘了铰接打开的生长室的前视图，其具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖。
图12描绘了铰接打开的生长室的左上等距视图，其具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖。
图13描绘了图7的示例性生长室的太阳能集中器和光发送器的左侧视图。
图14描绘了图7的示例性生长室的光发送器和太阳能集中器的下部部分的详细局部侧视图。
图15描绘了图7的示例性生长室的光发送器和太阳能集中器的下部部分的详细局部后侧视图。
图16描绘了具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器和光发送器底座的闭合生长室的后视图。
图17描绘了具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器和光发送器底座的闭合生长室的前视图。
图18描绘了具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器和光发送器底座的闭合生长室的侧视图。
图19描绘了具有图7的示例性生长室的太阳能集中器、光发送器和光发送器底座的生长室半部的内部的等距侧视图。
图20A描绘了图7的示例性生长室的光发送器的远侧部分、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖的等距左前视图。
图20B描绘了图7的示例性生长室的光发送器的远侧部分、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖的左侧视图。
图21A描绘了图7的示例性生长室的光发送器的远侧部分、光发送器底座和可移除的光发送器底座盖的等距右前视图。
图21B描绘了图7的示例性生长室的光发送器和/或光发送器底座与可移除的光发送器底座盖之间的连接机构的详细等距右前视图。
图22描绘了示例性柔性反射板的另一非限制性图示的等距视图，该柔性反射板包括具有将太阳能向作物植物引导的性质的反射表面。
图23描绘了示例性柔性反射板的另一非限制性图示的等距视图，该柔性反射板包括具有将太阳能向农作物引导的性质的反射表面。
图24描绘了示例性柔性反射板表面的另一非限制性图示的等距视图，该柔性反射板表面包括具有将太阳能向作物植物引导的性质的反射屏或网格。
具体实施方式
本文提供的公开内容提供了生长室及其用途。生长室对于改善正在生长的植物的生长条件是有用的，并且对于在生长的各个阶段中改善正在生长的葡萄藤、葡萄藤再植株或任何数目的农作物植物(agricultural crop plant)的生长条件是特别有用的。
本文提供了一种用于改善正在生长的植物的生长条件的生长室，正在生长的植物包括正在生长的葡萄藤、葡萄藤再植株或其他农作物植物或作物植物。生长室包括用于收集并集中太阳能的太阳能集中器；与太阳能集中器光学连通的用于将所收集的太阳能向正在生长的植物引导的光发送器；包括位于太阳能集中器与正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株之间的周界的内壁，该内壁还包括用于将所收集的太阳能向正在生长的植物引导的反射内表面；以及被配置为放置在正在生长的植物周围的保护性内表面，保护性内表面限定围绕正在生长的植物的保护区，保护性内表面从光发送器向下延伸并且包括刚性外壁，刚性外壁用于保护保护区免受选自下组的一种或多种生长限制因素影响：风损害；热损害；冷损害；霜冻损害；雪损害；冰雹损害；除草剂损害；和动物损害；并且/或者用于减少位于保护区内的正在生长的植物的蒸发蒸腾作用。此外，生长室还提供曝气(通风；气体交换)和藤蔓训练实践的可及性。
图1A-图1D描绘了本公开内容的示例性生长室，其放置在葡萄园背景中。本公开内容的生长室实施方案的整体或部分由多种合适的材料组成，非排他地包括塑料材料，例如聚碳酸酯和聚丙烯塑料。在一些实施方案中，生长室的组件由包含渐变折射率塑料光纤(GI-POF)的全氟聚合物光纤(Chromis Fiberoptics from Thorlabs Inc.)组成，这通过使用无定形全氟聚合物——聚全氟丁烯乙烯基醚(商业上称为)实现。这些纤维具有比玻璃光纤大的直径、高数值孔径，并且具有良好的性能，诸如高机械柔韧性、低成本、低重量等。图1A中的生长室100包括位于周围藤蔓的植物冠层上方的太阳能集中器110，该太阳能集中器具有圆锥形、漏斗形、抛物线形、局部漏斗形、局部圆锥形、复合局部抛物线形，而图1B的室100包括具有局部圆锥形、局部漏斗形或局部抛物线形的太阳能集中器110。太阳能集中器包括反射表面211和被配置为在上周界122处附接到光发送器120的下周界225。位于太阳能集中器110下方的是光发送器120，该光发送器是管状的并且包括开口125。在一些实施方案中，光发送器120可沿竖直边缘105配置在两个或更多个组件120a、120b中，竖直边缘105可以用边缘夹具107保持在一起。替代地，竖直边缘105可以沿一个边缘用边缘夹具107保持在一起并沿相对边缘用铰链127保持在一起。在图1B所示的生长室中，开口125周向地布置在光发送器上。在一些实施方案中，开口被成对布置成彼此横向定位以允许横向气流通过光发送器。在一些实施方案中，开口围绕周界以1至20范围内的数目随机定位或以一定图案系统地定位，并且相对于彼此在可变的高度上。开口直径的功能范围在1.0英寸与12.0英寸之间，并且不必全部都相同。在使用中，开口允许操作者接近其中正在生长的植物或藤蔓，例如以便修剪、训练或浇灌或检查植物或藤蔓，并且还允许气流冷却或温暖植物，或降低在植物周围的区域中的湿度。在某些应用中，气流对于防止或限制植物周围的区域内的真菌生长非常重要。
保护性内表面140位于光发送器120下方，该保护性内表面140被配置为定位于正在生长的植物或葡萄藤的土壤上并与土壤接合。在图1A、图1B和图1D所示的实施方案中，保护性内表面140是圆锥形或漏斗形的，具有用于接合光发送器的上周界505和用于接合围绕正在生长的植物或葡萄藤的土壤表面的较小的下周界525，并且具有刚性外壁。刚性外壁足够坚硬以保护正在生长的植物免受生长限制因素诸如风损害、热损害、冷损害、霜损害、雪损害、冰雹损害、除草剂损害或动物损害。在图1C所示的实施方案中，保护性内表面140是短堆叠的圆柱形状，其可选地包括开口125(未示出)。从保护性内表面140延伸的是用于将生长室支撑在土壤表面上的多个支腿150。支腿可以具有多种配置，但通常所有配置都用于同样的稳定目的。在一些实施方案中，一个或多个支腿150从光发送器120延伸。
在一些实施方案中，一个或多个支腿150横向延伸到大于保护性内表面的上周界505的直径和/或光发送器的直径的距离，以提供增强的稳定性。更进一步地，在一些实施方案中，支腿还包括支撑地锚(未示出)的一个或多个锚固特征(未示出)，该地锚可以被打入土壤中以向生长室提供额外稳定性。或者，一个或多个锚固特征(未示出)可以围绕光发送器120和/或太阳能集中器的外周定位，以提供用于稳定电缆的锚固点。对于非限制性示例，稳定特征(诸如先前描述的那些)或用于类似目的的特征在遭受强风、发情的鹿和/或地面震颤的区域中特别有意义。
图2A-图2G描绘了本公开内容的生长室的圆锥形形状(图2A和图2C)和局部圆锥形形状(图2B和图2D)的太阳能集中器210、212(110、112)的非限制性配置。图2E描绘了示例性的非限制性的不对称形状的太阳能集中器配置。所图示的非对称配置包括两个可变调节的抛物线，它们组合起来以收集在太阳高度角的可选范围之间的所有光。如本文所图示，诸如所示的配置被配置为收集在约20°至约65°的太阳高度角之间入射的所有光。图2F图示了图2D的复合抛物线太阳能集中器的非限制性表示的示例性截短的形式，其被配置为允许附接到示例性生长室的光发送器。图2G图示了截短的抛物线太阳能集中器与光发送器的附接的表示。太阳能集中器被配置成使得在使用中，太阳能从面向太阳的表面211反射，被集中并被引导至与太阳能集中器光学连通的光发送器120中。如所描绘的，在某些实施方案中，面向太阳的表面211是反射性的。此外，在一些实施方案中，面向太阳的表面包括的材料反射黄光和/或红光和远红光，适于在将所收集的太阳能引导至光发送器120之前，散射或漫射光，操控所收集的太阳能的光谱组成或其任意组合。在一个优选实施方案中，面向太阳的表面的颜色为红色。例如，作为非限制性实例，面向太阳的表面210包括反射材料，诸如抛光的塑料，或反射涂层，诸如金属涂层，其包括铝或银。操控光谱组成包括减少蓝光(例如通过将蓝光吸收)、富集在黄光和/或红光和/或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。
另外，对光谱组成的进一步操控包括过滤掉红外(IR)辐射(热辐射)。由于IR辐射的潜在损害作用，发明人设想了选择性地添加IR滤光片或吸热滤光片，这些滤光片被设计为在透射可见光的同时反射或阻挡中红外波长。在一些实施方案中，这些滤光片为跨过生长室的孔径***的滤光片的形式，和/或作为在生长室组件的内反射表面上的涂层。被配置用于阻挡或反射中间IR带(也称为中间IR带)的滤光片覆盖的波长范围为1300nm至3,000nm或1.3至3.0微米；频率范围为20THz至215THz。
反射涂层的其他实例包括但不限于介电高反射(DHR)涂层；金属高反射(MHR)涂层；和二极管泵浦激光光学(DPLO)涂层。DHR涂层被设计为在设计波长下产生非常高的反射(超过99.8％)。通常包含Au、Ag、Al、Cr和Ni-Cr的MHR涂层的反射率低于介电HR涂层，但是其HR光谱可以超过近UV光、可见光和近IR光。二极管泵浦激光光学(DPLO)涂层通常用于Nd激光应用。
如本文所用的，用于刺激生长的优选的反射光(或反射的太阳能)在黄光与远红光之间的可见光范围内。或者，用于刺激生长的优选反射光在约5,400埃至约7,000埃的可见光范围内。此外，刺激生长的优选反射光包括约400-700nm、约570-750nm和/或约620-750nm的波长以及约508-526THz和约400-484THz的频率。
众所周知，包括生长、开花和结果在内的植物发育取决于光能并且受其调节。太阳辐射为光合作用提供能量，通过光合作用这一过程将大气碳“固化”到糖分子中从而为绿色植物以及地球上几乎所有生命提供基本化学结构单元。另外，在对在植物内如何以及何处使用光合产物的自然调节中以及在对所有光形态发生过程和光周期相关过程的调节中涉及到光。植物可以感测到光的质量(即，颜色)、数量和方向并且使用此类信息作为优化其生长和发育的信号。这包括各种“蓝光”响应，所述“蓝光”响应取决于UVA和UVB紫外波长以及传统的“蓝”波长。这些调节过程涉及若干光感受器系统的共同作用，所述光感受器系统负责检测太阳光谱的特定部分，包括远红(FR)光和红(R)光、蓝光以及紫外(UV)光。激活的光感受器启动信号转导通路，所述信号转导通路以形态过程和发育过程而告终。光合有效辐射(PAR)的范围在400-700nm之间，这是因为叶绿体内的叶绿素蛋白复合体吸收光谱中的蓝色部分以及红色部分。然而，叶绿素几乎不吸收光谱的绿色部分，当然，这就是为什么光合作用的植物通常呈现绿色。
红外(IR)波位于可见光谱与微波之间。波越靠近波谱的微波端，越有可能被感受到热量。红外波也会影响植物的生长方式。根据至少一项已发布的Texas A&M研究，红外光在开花植物的盛开时起作用。在室内生长的植物在荧光灯下生长良好，但直到得到适当水平的红外辐射之后才会开花。此外，增加的红外波会影响植物茎生长的速度。在暴露发生在八小时光照期结束时，短时间暴露于远红外光会增加节点之间的空间。使植物暴露于普通的红光下有相反影响。远红光和红光的组合产生了最长的节间。更进一步，太多的红外光(尤其是在波谱的远红端)实际上会损害植物。过多的热量会使植物褪色或杀死植物，尤其是如果这些植物最近都没有浇水。太多的红外光还会使植物经历早期生长陡增，这种生长陡增降低其健康状态或刺激其过早开花。
红外辐射从可见光谱的700纳米(频率为430THz)处的标称红色边缘延伸至1毫米(频率300GHz)。红外辐射通常被称为“热辐射”，但是任何频率的光和电磁波都将会对吸收它们的表面进行加热。来自太阳的红外光占对地球加热量的49％，其余的是由被吸收后的可见光再以更长的波长重新辐射而引起的。室温下的物体发出的辐射大部分会集中在8至25μm带内，但这与炽热物体发出的可见光和更热物体发出紫外光没有区别(参考：黑体和维恩位移定律)。
热量是由于温度差而流动的传输中的能量。与由热传导或热对流传输的热量不同，热辐射可以通过真空传播。热辐射的特征在于由于在给定温度下物体分子的振动，与来自物体的发射相关的许多波长的特定光谱。热辐射可以从物体以任何波长发出，并且在非常高的温度下，此类辐射与远高于红外的光谱相关，并延伸到可见光、紫外线甚至X射线区域(例如日冕)。因此，红外辐射与热辐射的普遍关联只是基于通常在地球表面附近发现的典型(相对较低)温度的巧合。
通常而言，低光强度至中等光强度足以驱动光形态发生过程以及光周期过程，而对于光合作用，太阳光能的总量是支配植物生产率的主要因素。
植物虫害(很大程度上为昆虫和蜘蛛)以及真菌性和细菌性病害也被知晓为对太阳光的强度、光谱质量和方向有反应。它们大多数对紫外(UVA和UVB)、蓝色以及黄色光谱区有反应。因此，可以通过光质量和数量操控来实现病虫害防治。此外，蓝光会减慢生长并引起矮化也是众所周知的，在这种情况下，这与预期效果相反。
图3A-图3G和图4A-图4D描绘了处于闭合位置(图2A和图2C；图4A和图4C)和打开位置(图2B和图2D；图4B和图4D)的本公开内容的生长室的示例性光发送器120和/或光发送器底座640。所描绘的光发送器通过铰链元件327的弯曲而沿竖直开口313打开，或者通过使光发送器120沿两个竖直开口305断开而打开，竖直开口305包括用于将光发送器保持在闭合位置的互锁元件或紧固元件107、307、317。如图3E-图3H所描绘的，在某些实施方案中，本文讨论的所有开口都通过紧固件固定在闭合的***中，其中生长室由对半式组件构成，沿竖直边缘305在适当的夹具接头317处用夹具107组装。通过打开光发送器以暴露内表面308，操作者可以容易地安装或拆卸包括光发送器的生长室，并且更容易接近所容纳的植物，或者允许增加外部环境与包括植物的保护区之间气流和/或散热。光发送器120被配置为使得在使用中，太阳能从面向太阳的表面210反射，被集中并通过与太阳能集中器110光学连通的光发送器120引导，并导向容纳在生长室内的正在生长的植物。正在生长的植物被容纳在位于光发送器120下方的保护性内表面内。如所描绘的，在某些实施方案中，光发送器120的内壁308是反射性的。在优选实施方案中，内壁表面的颜色为红色。此外，内壁308可以包括在将所收集的太阳能向正在生长的植物(被容纳在位于光发送器120下方的保护性内表面内)引导之前，反射光、适于散射或漫射光、操控所收集的太阳能的光谱组成或其任意组合的材料。例如，内壁210包括反射材料，例如擦亮的/抛光的塑料，或者反射涂层，例如金属涂层，在一些实施方案中，该金属涂层的非限制性示例包括铝或银。其他常见的涂层包括介电高反射(DHR)涂层或金属高反射(MHR)涂层。操控光谱组成包括减少蓝光(例如通过将蓝光吸收)、富集在黄光和/或红光和远红光的光谱区域或其组合中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。
在一些实施方案中，集中器与光发送器之间的接口是固定连接。在一些实施方案中，集中器与光发送器之间的接口是铰链连接。在一些实施方案中，集中器与光发送器之间的接口是能够旋转高达360度的旋转或转环连接，使得集中器可以容易地转向以最佳地跟随太阳的路径。在一些实施方案中，集中器与光发送器之间的包括能够旋转的旋转连接的接口还将包括阳光跟踪系统，诸如成像光学系统。在一些实施方案中，集中器的几何形状拥有大的接受角或数值孔径，这意味着当太阳在一天的过程期间在天空行进时，固定的单元能够在较宽的入射角范围内有效地收集太阳光。典型的具有45度接受角的集中器将能够有效地收集达6-8小时的太阳光；因此，不需要主动跟踪子系统，从而降低了系统复杂度和成本。
在一些实施方案中，生长室包括在集中器与光发送器之间的接口处的用于将集中器相对于光发送器保持在固定位置的互锁元件或紧固元件。
本公开内容的生长室设计有适当的铰链、钩、孔和高度调节件，使得它们可以容易地安装并固定到棚架上，或者可替代地，它们容易被移除并重新安装在下一个位置或被储存以备将来使用。为了获得最佳结果，测试表明当本公开内容的生长室在新种植的藤蔓于春季开始生长之前就位时，会产生最佳结果。
本公开内容的生长室在生长的第一个季节之后，在枝条生长达到桩顶之后的某个时间被移除。如果藤蔓在该季节的后期种植而枝条生长未达到桩顶则例外。在这种情况下，生长室将继续在地里保留至第二年，并且在冬季，收集器的顶部和侧孔将被透明盖封盖或覆盖，以防止霜冻损害、雪损害和冰雹损害，但允许太阳光和热量渗透。
本公开内容的生长室在严冬期间帮助保护藤蔓。当温度降至22°F以下时，即使在成熟的木头上，芽也可能受损。因此，至少在加利福尼亚州，建议直到1月下旬再移除生长室，在此之后在加利福尼亚不太可能发生严寒。作为非限制性示例，针对诸如纽约之类的替代的北方气候的建议可能会进一步延长到新生长季节的冬季末和春季初。
图5A-图5D描绘了处于闭合位置(图2A和图2C；图4A和图4C)和打开位置(图2B和图2D；图4B和图4D)的本公开内容的生长室的示例性保护性内表面140。通过铰链元件(未示出)(诸如先前针对光发送器描述和描绘的那些元件)的弯曲或通过沿两个竖直开口510断开保护性内表面140来沿着竖直开口510打开所描绘的保护性内表面，竖直开口510包括用于将保护性内表面保持在闭合位置的互锁元件或紧固元件。在某些实施方案中，本文讨论的所有开口通过紧固件固定在闭合的***中。所描绘的保护性内表面是漏斗形的，并且限定保护区520，在使用中，该保护区将围绕或容纳正在生长的植物或葡萄藤再植株。通过打开保护性内表面，操作者可以容易地安装或拆卸包括保护性内表面的生长室，更容易接近其所容纳的植物，或者允许增加外部环境与容纳植物的保护区之间的气流和/或散热。保护性套筒140被配置为使得在使用中，太阳能从光发送器120接收，可选地从保护性内表面的内表面530反射，并通过与保护性内表面140的内部部分光学连通的光发送器120引导，并导向生长室内的正在生长(在一些实施方案中，具体是在保护区520内)的植物。在优选实施方案中，内表面的颜色为红色。内表面530包括在将所收集的太阳能向正在生长的植物(容纳在保护区520内)引导之前，反射光、适于散射或漫射光、操控所收集的太阳能的光谱组成或其任意组合的材料。。例如，内表面530包括反射材料，例如擦亮的塑料，或者反射涂层，例如金属涂层，在一些实施方案中，金属涂层的非限制性示例包括铝或银。其他常见的涂层包括介电高反射(DHR)涂层或金属高反射(MHR)涂层。操控光谱组成包括减少蓝光(例如通过将蓝光吸收)、富集在黄光或红光或远红光的光谱区域中的光的相对含量、降低UV辐射的相对含量、降低UVB辐射的相对含量或其任意组合。在图5A-图5D所描绘的实施方案中，保护性内表面140是漏斗形的，具有用于接合光发送器的上周界505和用于接合正在生长的植物或葡萄藤周围的土壤表面的较小的下周界525，并且具有刚性外壁。刚性外壁足够坚硬以保护正在生长的植物免受生长限制因素诸如风损害、热损害、冷损害、霜冻损害、除草剂损害或动物损害的影响。
从保护性内表面140延伸的是用于将生长室支撑在土壤表面上的多个支腿150。在一些实施方案中，一个或多个支腿150从光发送器120延伸。
在一些实施方案中，一个或多个支腿150横向延伸到大于保护性内表面的上周界的直径和/或光发送器的直径的距离，以提供增强的稳定性。更进一步地，在一些实施方案中，支腿还包括支撑地锚(未示出)的一个或多个锚固特征(未示出)，该地锚可以被打入土壤中以向生长室提供额外稳定性。或者，一个或多个锚固特征(未示出)可以围绕光发送器120和/或太阳能集中器的外周定位，以提供用于稳定电缆的锚固点。对于非限制性示例，稳定特征(诸如先前描述的那些)或用于类似目的的特征在遭受强风和/或地面震颤的区域中特别有意义。
本公开内容的生长室在刺激正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株生长条件中的用途
本公开内容的生长室可用于提高植物的生长速率。在一些实施方案中，本公开内容的生长室可用于例如在葡萄园环境中提高新种植的葡萄藤或葡萄藤再植株的生长速率。本公开内容的生长室的示例性用途是在藤蔓发育的头两年期间，其中当前公开的生长室可用于减少使新葡萄园全面生产所需的时间和/或减少在现有葡萄园中的再植藤蔓实现全面生产所需的时间。
本公开内容的生长室可用于位于气候寒冷的区域(即，加利福尼亚的纳帕、索诺玛、门多西诺、圣克拉拉、蒙特利和圣巴巴拉)的葡萄园。以赤霞珠为例，建立葡萄园始于种植新的藤蔓，并且在当年使它们自由生长而不进行训练。第二年，选择单个枝条并训练到桩上。在种植后的第三年有少量产出，然后年产量增加，直到第六年实现全面生产。六年期间的典型的产量顺序是每英亩0、0、1、3、4、5吨，这个时期总共13吨。赤霞珠是一个生命力强的品种，对于像霞多丽或黑比诺这样的生命力不太强的品种，葡萄园的建立需要更长的时间。
为了进行比较，在气候炎热的葡萄栽培区(即萨克拉曼多谷、圣华金谷、科切拉和里弗赛德县)种植葡萄藤，然后在同年将其训练到桩上。第二年收获少量。以赤霞珠为例，典型的产量顺序是每英亩0、5和15吨，三年后便达到了全面生产。寒冷气候与炎热气候之间的巨大差异的原因之一是太阳辐射、热量单元和较少的风损害。
本公开内容的生长室被用于紧邻正在生长的植物或正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的保护区中增强太阳辐射和热量，并保护藤蔓免受风的影响；因此，在葡萄园建立的头两年加速葡萄藤的生长。前两年的生长增益将使达到全面生产所需的时间缩短一年甚至更长。
本公开内容的生长室还包括将散热器600放置在光发送器120和保护性内表面140之一或两者中，用于在某一时间(诸如在一天中阳光最充足的时候)将集中的太阳热能聚集在散热器中，并在晚些时候(诸如夜间温度可能会降至危险的低水平的深夜或早晨)逐渐将聚集的太阳热能释放到保护区中。
如本文所用的，散热器通常是“被动”散热器，其收集并储存辐射的热量，从而在中午和午后初期降低生长室中的周围环境温度，并在傍晚和入夜前时分增加生长室中的环境温度。理想的材料是：1)密度大且重，因此可以吸收和储存大量的热量(较轻的材料如木材吸收的热量较少)；2)合理良好的导热体(热量必须能够流入和流出)；并且3)具有深色表面，纹理化表面或两者(帮助其吸收和重新辐射热量)。不同热质量的材料会吸收不同量的热量，并且需要更长(或更短)的时间来吸收并重新辐射热量。
本文所述散热器的通常优选和使用的材料通常包括：混凝土、铜和/或铝，但是通常包括其他材料，诸如本领域技术人员已知的那些。
如图6A和图6B所示，散热器600是圆形形状，限定用于包围正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的开口。然而，本领域技术人员将认识到，散热器可以具有将会装配在光发送器120和保护性内表面140之一或两者内的任何外部形状，其具有用于包围正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的开口。
如本文所述，散热器600包括一个圆形部分或两个或更多个彼此接合以形成圆形的局部圆形部分。然而，如上所示，本领域技术人员将认识到，散热器可以具有将会装配在光发送器120和保护性内表面140之一或两者内的任何外部形状，其具有用于包围正在生长的葡萄藤或葡萄藤再植株的开口。
促进葡萄藤发育的潜在经济利益是巨大的。2016年，加利福尼亚州的气候寒冷地区的赤霞珠的价值为7,000美元/吨。本公开内容的生长室将在前六年中将产量动态从0、0、1、3、4、5(吨/英亩/年)提高到0、1、3、4、5、5(吨/英亩/年)。六年期间的总产量将由13吨/英亩变为18吨/英亩，作物的价值为7,000美元/吨，这是显著的经济激励。
使用本公开内容的生长室还有其他潜在的优点。在使用中，所公开的生长室将藤蔓围在管内，该管包括保护性内表面和/或光发送器，并且在一些实施方案中，生长室的管(光发送器)在地面上方延伸三到四英尺。(i)在一些实施方案中，管保护正在生长的植物或葡萄藤免受兔子、鹿和其他脊椎动物害虫的侵害。(ii)在一些实施方案中，管的外表面排斥害虫，因此减少了正在生长的植物或葡萄藤上的农药施用。(iii)在一些实施方案中，其允许将除草剂喷洒到藤蔓行下而不接触并伤害幼小的、易感的藤蔓组织。(iv)在一些实施方案中，其提供防风保护，否则风会减缓生长，并且在蒙特利县和其他气候寒冷的地区是一个重大问题。(v)在一些实施方案中，其将提供霜冻保护，霜冻在所有葡萄栽培地区都是一个问题。(vi)最后，在一些实施方案中，本公开内容的生长室将用作训练藤蔓的手段，从而减少枝条训练成为枝干所需的手工劳动量。
还应注意，在本文所述的任何实施方案中，生长室的使用也可导致节水并节省灌溉成本。例如，除了上述优点外，对于新种植的葡萄园，生长室还起到防风作用，从而减少植物的蒸散量，从而节水(灌溉)。
实施例1：在圣华金谷的成熟的葡萄园中再植藤蔓
如果不是因为死枝或木腐病(葡萄座腔菌(Botryosphaeria)和弯孢壳(Eutypa))，加利福尼亚州的一些葡萄园可能会保持五十年或更长时间的生产。不幸的是，一旦葡萄园的园龄超过十五岁，死枝疾病的祸害就开始蔓延，葡萄园中的许多藤蔓由于枝干死亡或垂死而生产力下降。这些藤蔓需要更换，早期的更换率可能是1％，但是当葡萄园园龄超过二十岁时，更换率会提高到5％。如果更换被推迟，加利福尼亚州的气候寒冷或炎热的葡萄园在经过20年后很少能保持生产力，因此需要将其移除。
在圣华金谷和其他地方的较老的葡萄园中，通常的做法是在砧木上在衰落的藤蔓上种植新的藤蔓，这通常在3月左右。变弱的藤蔓要么立即移除，要么在移除前再种植一两年。新种植的藤蔓生长迅速直到5月底，此时其被葡萄园冠层遮蔽。由于遮蔽，这个季节的其余时间的生长受到限制。因为遮蔽，建立藤蔓需要花费两倍以上的时间。
将本公开内容的生长室用于照亮幼小藤蔓，使得其生长等于或快于在全光下发育的幼小藤蔓的生长，并且在二月至四月期间温育藤蔓。在主要生长季节(5月至10月)，圣华金谷可能面临过热的问题。本公开内容的生长室在散热的同时将所需量的阳光传递到新种植的幼小藤蔓上。本公开内容的生长室的其他潜在功能包括藤蔓训练，保护其免受除草剂喷雾和霜冻保护。
保守估计，加利福尼亚州有100,000英亩的葡萄园园龄超过15岁，每年每英亩至少需要10棵再植藤蔓才能维持这些老葡萄园的生产力。
实施例2：在气候寒冷地区的成熟葡萄园中再植藤蔓
就像在圣华金谷一样，在寒冷气候下，在较老的葡萄园中再植藤蔓也很重要。如果没有再植计划，那么20岁的葡萄园的产量可能只是该葡萄园初期产量的50％。本公开内容的生长室也将用于建立新的葡萄园，并且还将用于在成熟的葡萄园中再植。
针对寒冷和炎热气候的应用的主要设计差异是热量。升高温度在寒冷气候中可能是合乎需要的，但这样可能对炎热气候中生长的植物有害。
光选择性
植物的发育不仅取决于光数量，还取决于光的质量。光不仅是光合作用的能量源，还可以作为植物周围环境条件的信号。植物包含感光色素，它们吸收电磁波谱不同区域中的能量，并充当信号转换器以提供关于周围环境的信息。这些信号进一步转化为植物的生理和形态适应。
对截获的阳光的光谱组成的操控会影响植物发育的许多性状，诸如生长速率、冠层结构、开花、坐果、水分利用效率以及植物应对生物和非生物应激的能力。例如，减少蓝光的含量，同时富集黄光和红光光谱区域的相对含量，将刺激营养生长和整体植物活力。
光散射是另一种操控方式，可以为植物生长、农作物发育和生产力提供额外的益处。
另一方面，紫外(UV)辐射，尤其是UVB波长，可能会对植物生理产生不利影响，从而导致生长抑制。UV组分还与植物的应激信号传导以及植物的害虫和疾病有关。
按照先前的陈述，并且现参考图7，在生长室的一些实施方案中，下管的内主壁和外主壁均具有纹理图案。这种纹理图案增强了管内的散射，从而使光更均匀地分布。它还有助于避免在管内产生局部聚焦的“热点”，这可能会造成损害。在一些实施方案中，形状是小棱锥。在一些实施方案中，已经使用了其他“方圆形”形状(具有半矩形和半圆形配置的形状)来进一步优化设计和效果。
下管在外壁上也有纹理；这种纹理遵循内部图案以最大程度地减少结构所需的塑料量。而且，它还可以很好地散射和均匀化落在单元外部的光，因此可以有利于将光传递到附近的植物，并且在害虫防治方面同样有效，如下文所述。总而言之，下管的带纹理的内壁和外壁的作用是在装置内部和周围散射/均匀化/漫射光，从而为其包围和靠近的植物的整体健康带来益处。
相对于人类，昆虫可见的颜色光谱的波长较短。昆虫的感光器可以感知UVB、蓝光和绿光-黄光，但不能感知红光)。
光的光谱操控是害虫防治的相对较新的工具。用光选择性网材料覆盖作物就是这样一种工具。已经发现，黄色和珍珠色网(但不能等同于黑色或红色网)可以减少虫害(例如苍蝇和蚜虫)侵扰及它们的传播病毒的疾病。尽管黄色和珍珠色光选择性网材料的最终结果相似，但它们的作用机理却不同。请参见以下摘要。
例如，在Ben-Yakir,D.Antignus,Y.,Offir,Y.和Shahak,Y.(2012)Optical Manipulations:An Advance Approach for Controlling Sucking Insect Pests.In: Advanced Technologies for Managing Insect Pests(Isaac Ishaaya,Suba ReddyPalli,Rami Horowitz编著)Springer Science+Business Media Dordrecht,pp.249-267中指出：“蚜虫和白蝇具有在峰值灵敏度为330-340nm的紫外(UV)区域中的光受体，以及在峰值灵敏度为520-530nm的绿-黄光区域中的光受体(Doring和Chittka,2007；Coombe,1981,1982；Mellor等人，1997)。使用视网膜电流图技术，Kirchner等人(2005年)指出，蚜虫的有翅雌性夏季迁徙者——桃蚜(M.persicae)具有在蓝绿光区域(490nm)中的额外的感光器。蚜虫色觉是通过拥有两到三类光谱受体来实现的，这些受体要么引起直接反应，要么被用于对抗机制(opponent mechanism)来“比较”来自不同光谱域的输入(Doring和Chittka,2007年及其中的参考文献)。蓟马具有在黄光区域(540-570nm)、蓝光区域(440-450nm)和UV区域(350-360nm)的光受体(Vernon和Gillespie 1990)。蚜虫和粉虱没有红光(610-700nm)的受体，因此它们对红光的反应是中性的(Mellor等人,1997)或抑制性的(Vaishampayan等人,1975)。然而，有翅青云杉蚜虫——云杉高蚜(Elatobium abietinum(Walker))被捕获在红色粘性陷阱上的次数多于黄色或白色陷阱(Straw等人,2011)，并且雌性普通花蓟马——梳缺花蓟马(Frankliniella schultzei)被红色花朵和红色陷阱吸引(Yaku等人,2007)”。
在另一篇文章Ben-Yakir,D.,Antignus,Y.,Offir,Y.和Shahak,Y.(2012)Opticalmanipulation of insect pests for protecting agricultural crops.Acta Hortic._956:609-616中；作者指出，吸取性害虫诸如蚜虫、粉虱和蓟马会给全世界农作物的种植者造成巨大的经济损失。这些害虫造成直接的进食损害，并且经常将病原性病毒传播到作物植物。这些害虫利用反射的阳光作为发现宿主的光学线索。颜色线索的光学特性、大小、形状和对比度极大地影响了这些害虫的反应。因此，操控光学线索可降低其发现宿主的成功率。已知这些害虫具有UV光(在360nm处的峰值敏感度)和绿黄光(在520-540nm处的峰值敏感度)的受体。绿黄色诱导着陆，并有利于这些害虫的停留(逗留)。高水平的反射阳光(眩光)阻止这些害虫的着陆。作者提出了使用光学线索使害虫转向作物植物之外的方法。这可以通过排斥、吸引和伪装光学线索来实现。可以将操控的光学添加剂掺入护盖物(植物下方)、覆盖材料(植物上方的塑料片、网和屏)或在植物附近的其他物体中。覆盖材料应包含可使大多数光合有效辐射(PAR)穿过并反射吸食性有害生物所感知的波长的选择性添加剂。这些研究的结果表明，光学操控可以降低吸食性害虫的侵扰程度，并将它们传播的病毒性疾病的发生率降低2-10倍。通过调节颜色对被必须在几分钟至1-2小时内传播的非持久性病毒感染的蚜虫的延缓预计会降低病毒传播的效率。该技术可以与植物生产和生物防治的要求兼容。光学操控可以成为开放田地和保护作物的病虫害综合治理计划的一部分。
存在两种以前没有解释过或没有完全理解的主要机制。(1)黄色表面吸引害虫；它们降落在该表面上，变得“混乱”，并且要么在“思考”该怎么做时死亡，要么如果它们仍然有能量就飞走。另外，暴露于黄色(或这种情况下的红色)的植物叶片对吸食性害虫看起来并不相同，因为反射光谱与其对自然光的反射不同。因此，一旦进入了散射的黄光环境，它们可能就无法识别叶片。(2)具有高反射性的表面(例如，光亮的铝)或反射UV(导航所需)含量较少的光的表面或以害虫倾向于规避的方式偏振的表面的排斥/威慑作用。两种机制对于这种生长室的概念都可能有用；尤其是如果将它们应用在外表面上。
光学操控是病虫害综合治理(IPM)中减少对农药化学品的需求的一种环境友好工具。到目前为止，它还没有完全代替化学品，但是将来可能会。
在将来会被广泛采用的预期下，在一些实施方案中，本公开内容的生长室单元被配置为使得它们内部为红色以最大程度地刺激植物生长，同时外部具有带有如下记载的效果的以下颜色作为害虫防治辅助手段：-黄色(逗留机制：昆虫被吸引到黄色表面，降落在单元外部并在其附近死亡)；
-珍珠白(规避机制：阻止昆虫飞向反射UV含量低的光的表面)；和-高反射性金属色：(如前面所指出的，当单独使用或与其他影响(例如，偏振、紫外线)结合使用时，可有效影响大量感兴趣节肢动物的行为)。
此外，在一些实施方案中，外部涂层已经被添加到本公开内容的生长室单元上，该外部涂层包含反射偏振材料(纳米颗粒涂层，或诸如用于偏振太阳镜、汽车涂层等的材料)以使节肢动物害虫(蝇、甲虫、蚂蚁、蝗虫等)混乱/失去方向感/转移，或吸引授粉昆虫。可以根据主要感兴趣的节肢动物的已知行为来选择反射偏振涂层的光谱(UV、蓝光、绿光、黄光、红光)。
昆虫具有偏振视觉，因此可以响应于来自各种反射物体(例如水体、汽车、植物等)的光反射-偏振。
如本文所用，偏振视觉是动物探测光的电场矢量(E-矢量)的振荡平面并将其用于行为反应的能力。这种能力在动物类群中很普遍，但在无脊椎动物尤其是节肢动物中尤为突出。
在Ben-Yakir,D.,Antignus,Y.,Offir,Y.和Shahak,Y.2012.Opticalmanipulation of insect pests for protecting agricultural crops.Acta Hortic.956:609-616中更进一步指出：诸如蚜虫、粉虱和蓟马等吸食性害虫会给全世界农作物的种植者造成巨大的经济损失。这些害虫造成直接的进食损害，并且经常将病原性病毒传播到作物植物。这些害虫利用反射的阳光作为发现宿主的光学线索。颜色线索的光学特性、大小、形状和对比度极大地影响了这些害虫的反应。因此，操控光学线索会降低其发现宿主的成功率。已知这些害虫具有UV光(在360nm处的峰值敏感度)和绿黄光(在520-540nm处的峰值敏感度)的受体。绿黄色诱导着陆，并有利于这些害虫的停留(逗留)。高水平的反射阳光(眩光)阻止这些害虫的着陆。
在一些实施方案中，本公开内容的生长室单元使用光学线索使害虫转向作物植物之外。这可以通过排斥、吸引和伪装光学线索来实现。还可以将操控的光学添加剂掺入护盖物(植物下方)、覆盖材料(植物上方的塑料片、网和屏)和/或在植物附近的其他物体中。覆盖材料将包含可使大多数光合有效辐射(PAR)穿过并反射吸食性有害生物所感知的波长的选择性添加剂。本文的发明人进行的这些研究的结果表明，光学操控可以降低吸食性害虫的侵扰程度，并将它们传播的病毒性疾病的发生率降低2-10倍。通过调节颜色对被必须在几分钟至1-2小时内传播的非持久性病毒感染的蚜虫的延缓预计会降低病毒传播的效率。该技术现在已经可以与植物生产和生物控制的要求兼容。利用本公开内容的生长室单元，光学操控已成为用于开放田地和保护作物的综合害虫治理程序的组成部分。
在Ben-Yakir,D.和Fereres,A.(2016):The Effects of UV Radiation OnArthropods:A Review Of Recent Publications(2010-2015).Acta Hortic.；1134,335-342DOI:10.17660/ActaHortic.2016.1134.44 https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1134.44中进一步指出：昆虫和螨虫使用光学线索寻找宿主植物并在飞行过程中进行定向。这些节肢动物经常用UV辐射作为起飞和定向的线索。在没有UV的情况下种植作物植物通常会导致低的虫害侵袭率、缓慢的虫害扩散以及低的虫媒疾病发生率。因此，与标准覆层材料相比，用含有防UV添加剂的塑料或滤网覆盖作物可提供防病虫害的保护。适度的UV反射可以增强宿主植物和监控陷阱对昆虫的吸引。相反，高UV反射(超过25％)对大多数节肢动物是个威胁。将节肢动物直接暴露于UV下通常会引起应激响应，并且在一些生命阶段具有破坏性或致死性。因此，节肢动物直接暴露于UV下通常会引起回避行为，这就是为什么它们通常驻留在叶片的背轴面或植物顶端里面作为避免阳光UV的一个原因。太阳UV通常会在宿主植物中引起应激响应，从而可以间接减少某些节肢动物害虫的侵扰。茉莉酮酸酯信号传导在太阳UV增加对田地中的昆虫食草动物的抵抗力的机制中起着核心作用。茉莉酮酸酯(JA)及其衍生物是调节植物从生长、光合作用到繁殖发育的各种过程的基于脂质的植物激素。特别是，JA对于植物防御食草害虫和植物对恶劣环境条件以及其他种类的非生物和生物挑战的响应至关重要。
因此，UV辐射通过若干营养水平之间的复杂相互作用影响农业生态系统。本文介绍并讨论了近期出版物的概要。
-N.Shashar,S.Sabbah和N.Aharoni(2015)Migrating locusts can detectpolarized reflections to avoid flying over the sea.Biology Letters 1,472-475；作者在其中公开，沙漠蝗虫(Schistocerca gregaria)是一种众所周知的迁徙昆虫，数以万计的个体成群结队长途跋涉。2004年11月，这样的蝗虫群从西奈沙漠向东南方向到达了亚喀巴湾的北部海岸。到达海岸后，它们避开了在水面上方飞行，而是沿着海岸向北飞。仅在经过海湾角时，它们才再次向东转。用拴系的蝗虫进行的实验表明，它们避开在反光镜上方飞行，并且当在非偏振反射表面与线性地反射偏振光的表面之间做选择时，它们更喜欢在前者上方飞。我们的结果表明，蝗虫可以检测水体的偏振反射，并避免穿过水体；至少在低空飞行时，它们可以避免在这些危险区域上方飞行。
-https://www.polarization.com/eyes/eyes.html；Insect P-Ray Vision:TheSecret in the Eye；作者在其中公开，人对偏振光有一定的边际敏感度，这是Haidinger在1846年发现的(裸眼)，但是直到19世纪40年代后期，研究人员才意识到许多动物可以“看到”并利用光的偏振。在没有仪器的帮助下，这种额外的现实维度对人类仍然是几乎看不见的，但是对于许多动物而言，这至关重要。蜜蜂的舞蹈向Frisch透露了它们的天赋后，其他研究人员前往别处寻找偏振视觉(P-视觉)，并在包括鱼、两栖动物、节肢动物和章鱼在内的各种动物中发现了偏振视觉。这些动物不仅将其用作导航的指南针，而且还用于检测水面，增强视觉能力(类似于颜色)，甚至进行交流。现在我们知道，许多无脊椎动物的眼睛具有使自身对偏振光敏感的结构。以至于，这种进化已经采取了特定的步骤来限制这种敏感度，以便不会使感官处理器过载和混乱。另一方面，大多数脊椎动物的眼睛不太适合偏振检测。在高等脊椎动物中有这种能力的报道通常是错误的。例如，从70年代末到90年代初，人们认为归巢鸽具有这种能力，不过通过更仔细的实验证明是假的。但是，我们还远不了解动物界中的偏振视觉的完整范围及其与标准视觉的融合。这仍然是一个活跃而令人兴奋的研究领域，业余科学家仍然可以做出重大贡献。
-R.Wehner,(1976)Polarized-light navigation by insects.ScientificAmerican,Vol.23(1),pp.106-115,1976；作者在其中公开，实验证明蜜蜂和蚂蚁通过日光的偏振找到了回家的路。昆虫为此目的而进化的探测系统非常复杂。
-http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/273/1594/1667.short；
Why do red and dark-coloured cars lure aquatic insects？The attraction ofwater insects to car paintwork explained by reflection–polarization signals:
-http://jeb.biologists.org/content/jexbio/200/7/1155.full.pdf；Polarization pattern of freshwater habitats recorded by video polarimetry inred,green and blue spectral ranges and its relevance for water detection byaquatic insects；Gábor Horváth andVarjú The Journal of ExperimentalBiology 200,1155–1163(1997)；作者在其中公开，可以通过视频偏振测定在光谱的红光、绿光和蓝光范围内记录晴朗天空下的小型淡水栖息地的反射-偏振模式。在这篇文章中，描述了旋转分析仪视频偏振测定的简单技术，并讨论了其优缺点。结果表明，根据照明条件，小水体的偏振模式在不同光谱范围内变化很大。在晴朗的天空下和可见光谱范围内，反射来自天空的光的平坦水面在蓝光范围内偏振最强。在发出漫射的白光的阴天中，除了在地下反射的贡献较大的情况下，小型淡水栖息地的特征是在所有光谱范围内具有在布鲁斯特角或其附近的高水平的水平偏振。在给定的光谱范围内和给定的视角下，如果从表面反射的光占主导，则偏振方向是水平的；如果从地下区域返回的光占主导，则偏振方向是竖直的。主导程度越大，净偏振度越高，水平E矢量分量的理论最大值为在布鲁斯特角处的100％，垂直E矢量分量的理论最大值为在平视角下的约30％。作者对不同颜色的水果和蔬菜进行了视频偏振测量，以证明自然界中的偏振光遵循这个通用规则。还讨论了小水体的反射-偏振模式对偏振敏感性水生昆虫的水探测的影响。
-http://neuroscience.oxfordre.com/view/10.1093/acrefore/9780190264086.001.0001/acrefore-9780190264086-e-109；Sensing Polarized Lightin Insects；Thomas F.Mathejczyk和Mathias F.Wernet；(Subject:Sensory Systems,Invertebrate Neuroscience).在线出版日期：2017年9月；其中公开了昆虫中的进化产生了巨大的形态和行为多样性，包括非常成功地适应涵盖了各种各样的生态位，包括飞行昆虫入侵天空、在地表(或地下)爬行的生活方式，和水面(或水下)的(半)水生生活。发展出从其环境中提取最大量的有用信息的能力对于确保许多昆虫物种的生存至关重要。导航昆虫在很大程度上依赖于不同的视觉和非视觉线索的组合，从而在各种环境条件下可靠地定向，同时避免捕食者。大气中阳光的散射导致的线性偏振日光的模式是许多昆虫可以探测到的重要导航线索。这篇文章概括了在了解不同昆虫物种如何感知偏振光的方面取得的进展。首先，用“真正的”昆虫导航者(如蜜蜂或沙漠蚂蚁等中心地带觅食者)以及依靠偏振光来提高更“基本的”定向技能的昆虫(如蜣螂)进行行为研究。其次，提供对这些昆虫使用的偏振光探测系统的解剖学基础以及潜在的神经回路的概述。第三，强调生理学研究(果蝇(Drosophila)中的电生理学以及遗传编码的活动指标)对于理解昆虫脑中偏振光电路的结构和功能的重要性。还讨论了可以被许多昆虫探测到的偏振光的替代来源的重要性：从光泽表面如水反射的线性偏振光代表重要的环境因素，但对潜在电路的解剖结构和生理学仍未完全了解。
植物化学物质和植物营养素的含量和组成受植物光照和微气候环境的影响，并对其有响应。光谱对植物化学物质含量的影响已得到充分证明，并且是基于对光选择性覆盖物以及彩色照明的研究。本公开内容的生长室单元的各种实施方案将生长室、微气候保护作用和对光环境的操控结合在一起。因此，通过选择正确的颜色，并基于现有的知识，生长室能够促进(或抑制)所需植物化学物质的生产，因为(1)这可能取决于感兴趣的植物物种/品栽培种，(2)对于不同作物，感兴趣的植物营养素是不同的，并且(3)微气候和栽培因素也发挥作用。具有营养和/或健康价值的植物化学物质(生物活性、治疗性化合物)包括抗氧化剂、维生素、类黄酮、酚酸和其他酚类、类胡萝卜素、类萜、生物碱等。
迄今为止，最好的颜色和利用本公开内容的生长室单元反射这些颜色以实现所需植物化学物质的最佳结果的手段尚未必然地确定，因为存在的颜色和表面组合与计划使用生长室单元的目标葡萄藤品种和其他农作物植物的数目太多。发明人对文献和计划的种植试验的另外综述将有助于缩小可能性的列表。
在文献中发现的非限制性出版物包括：
-https://patents.glgoo.top/patent/US20070151149A1/en(弃权)；Methods forAltering the Level of Phytochemicals in Plant Cells by Applying Wavelengthsof Light from 400nm to 700nm and Apparatus Therefore；其中摘要表明：“一种通过用选自从400nm至700nm的波长范围中的至少一种波长的光照射植物细胞或植物组织来改变包含叶绿素的植物细胞或包含叶绿素的植物组织中的至少一种植物化学物质的水平的方法，选自所述范围的光波长用于改变植物组织中植物化学物质的水平的用途，包括改变的植物化学物质水平的收获的植物部分，以及用于生成其中具有改变的植物化学物质水平的植物组织的设备。”
-https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jsfa.6789；Effects ofLight Quality on the Accumulation of Phytochemicals in Vegetables Produced inControlled Environments:A Review.Zhong Hua Bian,Qi Chang Yang,Wen Ke Liu；其中指出，蔬菜中的植物化学物质对人体健康至关重要，并且植物化学物质的生物合成、代谢和积累受环境因素影响。光照条件(光照质量、光照强度和光周期)是调节蔬菜生长、发育和植物化学物质积累的最重要的环境变量之一，尤其是在受控环境下生产的蔬菜。随着发光二极管(LED)技术的发展，对于为受保护的设施提供理想的光质量、强度和光周期，调节光环境变得越来越可行。这篇综述讨论了确定光质量调节对在受控环境下生产的蔬菜中植物化学物质积累的影响，强调了LED技术作为一种用于调节蔬菜中植物化学物质积累的光环境调节工具的研究进展和优势。2014年化学工业协会。
-Latifeh Ahmadi,Xiuming Hao和Rong Tsao；The Effect of Greenhouse CoveringMaterials on Phytochemical Composition and Antioxidant Capacity of TomatoCultivars,Journal of the Science of Food and Agriculture,98,12,(4427-4435),(2018)；其中公开了覆盖材料的类型和光的漫射类型同时影响栽培品种的还原能力。双向方差分析显示，不同栽培品种的总酚含量有统计学显著的差异(P<0.05)，但覆盖材料却没有。超高效液相色谱与二极管阵列检测和液相色谱/串联质谱分析表明，存在主要的酚酸化合物。该研究得出的结论是，利用太阳能传输可以正面影响栽培品种的还原能力并改变某些有益于健康的植物化学物质的生物合成。
-https://www.mdpi.com/1420-3049/22/9/1420；Md.Mohidul Hasan,Tufail Bashir,Ritesh Ghosh,Sun Keun Lee和Hanhong Bae,An Overview of LEDs’Effects on theProduction of Bioactive Compounds and Crop Quality,Molecules,22,9,(1420),(2017)；其中公开了暴露于不同的LED波长可以诱导生物活性化合物和抗氧化剂的合成，这进而可以改善园艺作物的营养质量。同样，LED增加营养含量，减少微生物污染并改变收获后水果和蔬菜的成熟度。经过LED处理的农艺产品由于具有良好的营养价值和高抗氧化性能，因此对人体健康可能有益。除此之外，LED的非热性能使其易于在封闭式冠层中或冠层内照明系统中使用。这样的配置通过保持最佳的入射光子通量来最小化电耗。有趣的是，红色、蓝色和绿色LED可以诱导各种植物对真菌病原体的系统获得性抗性。因此，当季节性的云限制了阳光照射时，LED可以为在温室条件下的选定的单波长或混合波长光子源提供可控的替代光源。
-Shahak,Y.(2014)Photoselective netting:An overview of the concept,R&D andpractical implementation in agriculture.Acta Horticulturae(ISHS)1015:155-162；其中一位发明人描述了过去20多年来随着光选择性网的发展而进行的研究的结果，该网不仅仅是单纯的保护功能。需要特别注意的是，该研究揭示了对传统上无网种植的果树作物(例如苹果、梨、柿子、食用葡萄)设置低遮蔽的光选择性网有多种益处。光选择性响应参数包括提高的生产力、提高的水分利用效率、更好的果实成熟率、增加的果实大小和改善的果实品质。更进一步地，发现光选择性网减轻了极端的气候波动，减少了热量、寒冷和风的应激，增强了光合作用，增强了冠层发育并减少了水果的晒伤。
-Rajapakse,N.C.和Shahak,Y.(2007)；Light Quality Manipulation byHorticulture Industry.In:Light and Plant Development(G.Whitelam和K.Halliday编著),pp 290-312,Blackwell Publishing,UK.：其中在第12章第3节：Plant Responses toQuality of Light,第292和第293页中；共同作者之一和本文发明人描述了植物对影响植物化学物质(抗氧化剂)的光质量的响应，所述植物化学物质有助于整体质量并保护植物细胞免受外界因素的氧化破坏，诸如过度的日照、温度和病虫害感染。此外，已经表明，UV-B辐射降低了抗坏血酸和β-胡萝卜素的浓度。在早期工作中，UV辐射被认为是刺激花青素生成的最有效方法。更长的波长辐射，尤其是红光，也可以有效刺激花青素和其他类黄酮的生物合成。此外，已经表明，类胡萝卜素的生物合成在植物色素的控制之下。暴露于红光会使番茄果实成熟期间的番茄红素的积累增加两倍以上，这种效果被证明是远红光可逆的。目前，人们对粮食作物中有益于健康的植物化学物质的环境调节知之甚少，并且将需要更多的研究来最好地确定本发明将如何最好地支持有益于健康的植物化学物质的生产。
-Shahak,Y.,Kong,Y.和Ratner,K.(2016)；The Wonders of Yellow Netting.Acta Horticulturae(ISHS)1134:327-334.DOI 10.17660/ActaHortic.2016.1134.43；其中摘要表明：“光选择性网是一项创新技术，凭此将彩色元素掺入网材料中以获得除了每种类型的网的最初保护目的(遮蔽、防雹、防风、防虫等)之外的特定的生理学和园艺益处。植物对由这些网进行的太阳辐射的光选择性过滤的响应的实地研究提供了大量的生产性的园艺知识，全世界的种植者都已经在应用这些知识。然而，由于这些研究是在光照、微气候和农业实践不断变化的环境下进行的，因此通常无法揭示表观响应背后的特殊生理机制。但是，可以通过分析在不同环境中生长的不同作物物种/栽培品种对特定光选择性网的响应的相似性和变异性，以及通过将田地研究结果与在完全受控条件下获得的分子知识相联系，来得出生理学理解。我们之前曾报道过，蓝色遮蔽网会减慢蔬菜生长并在观赏性植物和切花作物上造成矮化，而减少蓝光相对含量的红色和黄色网刺激营养活力。在后两个网之间，黄色网的刺激作用多次超过红色网。对食用葡萄的研究表明，红色和黄色的网都延迟了水果的成熟，并且黄色网的作用再一次超过红色网。黄色网还在浆果增大效果方面超过了红色网。在甜椒中，红色和黄色的遮蔽网均提高生产力。然而，黄色网还减少了果实收获前和收获后的真菌腐烂，而红色网不能。后一效果与黄色网下抗氧化剂积累的增加一致。这篇文章讨论了作物对黄色网的响应，并推断与最近提出的绿色感光器可能有联系，这有待发现。”
-https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1011134416302743；Spectral Quality of Photo-selective Nets Improves Phytochemicals and AromaVolatiles in Coriander Leaves(Coriandrum sativum L.)After PostharvestStorage；Millicent N.Duduzile Buthelezi,Puffy Soundy,John Jifon,DhariniSivakumar；其中摘要表明：“光谱光对在光选择性网下种植的供新鲜食用的芫荽叶的叶片质量、植物化学物质含量和芳香族化合物组成的影响；在收获时和存放14天后，将珍珠色网[遮蔽度为40％；蓝/红比率为3.88；红/远红比率为0.21；光合有效辐射(PAR)为233.24(μmolm(-2)s(-1))]和红色网[遮蔽度为40％；蓝/红比率为0.57；红/远红比率为0.85；221.67(μmolm(-2)s(-1))]与商用黑色网[遮蔽度为25％；蓝/红比率为3.32；红/远红比率为0.96；365.26(μmolm(-2)s(-1))]进行比较。黑色网改善了芫荽叶在收获时的总酚、类黄酮(槲皮素)含量、抗坏血酸含量和总抗氧化活性。在收获时红色网下的植物的叶片中，特征性的叶片芳香族化合物癸醛较高。但是，在红色网下生产的植物的芫荽叶在收获后储存后14天(在0℃、95％RH下10天和在15℃、75％RH的零售商货架上4天)保留了更多的总酚、类黄酮(槲皮素)和抗氧化剂清除活性。而在珍珠色网下生产提高了可市售的产量，减轻了重量损失，并在收获后储存后保留了新鲜芫荽叶的总体质量、抗坏血酸含量和挥发性芳香族化合物。因此，珍珠色网有潜力作为收获前的工具，用以在收获后的储存期间增强植物化学物质的适度保留和新鲜芫荽叶的可出售重量。”
再植试验与结果
如前所述，在较老的葡萄园中，常见的做法是将不再健康或不再高产的藤蔓替换为在其旁边种植的新藤蔓。保留较老的藤蔓，直到再植株已经建立，然后将较老的藤蔓移除。典型地，每年每英亩种植约20至30棵再植藤蔓。到6月初，再植藤蔓被葡萄园的冠层严重遮盖，生长减慢或停止。结果，需要数年时间才能使再植株得以建立并开始生产。如本文所述的装置的应用可能将建立时间减少一半。设备可以重复使用，使得种植者可以拥有设备库来每年使用。
本公开内容的生长室单元被设计为操控辐射的光谱并漫射到达藤蔓的光，以便对形态和生理学产生积极影响。2017年和2018年的研究表明，生长室单元极大地促进了幼小藤蔓枝干和果木的发育。与对照藤蔓相比，枝条(枝干)的生长速度增加了一倍以上，叶片更大，叶绿素总量增加，横向生长(下一年的果木)也更大(参见下面的索莱达、索诺玛和伍德莱克报告)。
根部发育没有测量，但根系的健康状况和大小反映了冠层和枝干系统。因此，推测类似于对枝干和冠层发育的积极影响，生长室单元对根部产生了积极影响。(注意：准确评估根系的唯一方法是有意破坏藤蔓，并通过冲洗土壤来露出根部。这是测试现场的种植者所不赞同的)。
到生长季节结束时，随着藤蔓在生长室单元内生长，树木成熟度明显提高，并且在休眠期间评估了树木成熟度。树木成熟与伴随着绿色枝条在季节结束时发育为木质藤条的碳水化合物的木质化和储存相关联。树木成熟度是藤条在冬季生存所必须的，而碳水化合物的储存则可以在第二年春天支撑发芽和枝条生长。生长室于二月被移除，但因采用该室而增加的果木大小和成熟度将有利于第二年的藤蔓发育，预计第二年的产量将翻两倍或三倍，产量可能会在随后的季节继续增加。
这些预期的改善在如本文提到的文献中得到了明显的支持：
-https://www.cambridge.org/core/journals/new-phytologist/article/responses-of-tree-fine-roots-to-temperature/C23A26C1823F38A5A2EBD9CA1566E9B7:Pregitzer,K.,King,J.,Burton,A.,&Brown,S.(2000).Responses of tree fine rootsto temperature.New Phytologist,147(1),105-115；其中提到：“有限的数据表明，细根在很大程度上取决于生长季节冠层中新碳(C)的输入。
据推测，根生长和根呼吸通过植物内部复杂的源-库关系与全冠同化作用紧密相关。”
-https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1469-8137.2005.01456.x；Canopy and environmental control of root dynamics in along-term study of Concord grapes；其中公开了存在持续的根部产生和衰老，在季节中期出现最高的根生产速率。在季节后期，当对碳的繁殖需求最高且物理条件受到限制时，很少产生根，特别是在干旱年份的未灌溉藤蔓中。一般而言，在最低程度的冠层修剪下的根部产生要比在大量修剪下的根部产生更多且早出现几周，这对应于较早的冠层发育。最初的根部产生发生在浅层土壤中，这可能是由于浅层深度的温度在季节早期较暖。总体而言，该研究表明，内部碳需求与调节根部分配的环境条件之间存在直接而错综复杂的关联。更具体地说，作者找到了对关于影响康科特葡萄的根部产生的因素的假设的部分支持。最低程度修剪促进了早春的根发育，这与最低程度修剪的藤蔓比大量修剪的藤蔓的冠层更早发育相吻合。在藤蔓的修剪和灌溉处理中，根群的大小在年份和季节的不同时期之间存在波动，这受不同时间的内源性和外源性因素支配。与最低程度的休眠修剪相比，作者发现，大量修剪的藤蔓产生的细根较少。灌溉使干旱年份的根部产生增加，并影响了根部在土壤剖面中的竖直分布。大量繁殖生长通常与木根中较低的淀粉储量有关，这意味着储存的储量可能已用于繁殖生长。在季节的后半段，一旦繁殖发育达到藤蔓上高碳需求的阶段，几乎就不会产生根。在不同的年份中，给定年份中的大量繁殖生长与次年初较高的细根产生相关，这表明较高的繁殖分配并没有完全妨碍根部的分配。
-进一步有人提出，环境线索可能是初始根部产生的信号的一部分(Fitter等人,1999；Tierney等人,2003)，但至少一部分根部产生似乎受到内源性因素的调节，可能与光合作用的供应相关联。在所有处理中，春天的根部产生都是在发芽时开始的(图3)，而根部繁盛生长通常在最低程度修剪的藤蔓中发生得更快(图2a)，这对应于它们的冠层的更快发育(图1)。此外，在修剪处理组内(因此与冠层发育无关)，作者发现了根部产生的内源性控制的其他证据，其中繁殖分配较大的处理在次年季节早期为根部生产分配了更多资源。增加地下分配的生物学原因可能包括以下事实：(1)当藤蔓旺盛生长并支持大量繁殖生长时，它们也许还能支持更多的根部生长；(2)大量的繁殖分配可能需要更多的水和养分，因此在大量繁殖生长之后，可能会刺激藤蔓增加对根的分配，从而获得水分和养分；或(3)在一个大量繁殖生长的季节之后，当藤蔓未曾向根部分配许多资源时，藤蔓可能增加对根部的分配，以弥补前期的有限分配。尽管繁殖生长快的藤蔓在一个季节结束时的根部淀粉储量较低，但次年初的根部产生增加可能仍受到虽然低但并未耗尽的淀粉储量的支持，并且受到当时的光合产物的支持。跟踪具有放射性同位素的碳水化合物分配的研究表明，当时的光合产物可以支持根部的生长(例如Thompson和Puttonen,1992)。尽管优化理论表明植物选择地分配资源以获得有限的资源，但分配的变化可能仅在一年中的某些时候发生，例如在季节早期，此时不存在来自繁殖库的激烈竞争。
-更进一步，藤蔓的内部碳平衡可能与灌溉效果相互作用，导致经过两年干旱后，最低程度修剪的藤蔓中的白根群体减少。最低程度修剪的藤蔓比大量修剪的藤蔓具有更多的繁殖分配，在潮湿年份后的单个干燥年份中，其生根能力并未降低，但是连续两年的干旱后，其生根能力有所下降。在第二个干旱的年份，未经灌溉的最低程度修剪藤蔓的总根数仍高于大量修剪的藤蔓的根数，这是由于最低程度修剪的藤蔓具有大量的棕根(图2)。而与白根相比，棕根的代谢活性较低(Comas等人,2000)。
-干旱年份中内源性和外源性因素都可能限制根的生长。首先，第二个干旱年份(1999年)的干旱比第一年更严重，在不进行灌溉的情况下，这可能限制了季节的干旱期中所有根部的生产。干旱条件下的根部产生可能会由于环境条件(例如土壤太干而无法允许根部穿透)和在这些条件下根部生长的碳限制而受到阻碍。虽然在干燥的土壤条件下光合作用通常会减少，并可能导致根部生长受到碳限制，但根部呼吸作用和生长也大大减少，从而常导致经历干旱的植物的淀粉储量增加(Bryla等人,1997)。木本植物在季节性降水模式的气候中的根部生长通常在季节中没有水可用的干旱时期受到限制(例如Katterer等人,1995)。其次，在1999年，大量修剪的藤蔓和最低程度修剪的藤蔓的繁殖分配比1998年高70％和30％，再结合光合作用减少，可能大大限制了当时用于根部生长的光合产物的供应。在本应是根部生长的最佳环境条件的2000年的湿润春季，未灌溉的藤蔓的根部产生的延迟可能表明在经过两年干旱之后未灌溉处理的藤蔓中的碳压力。因此，似乎可能是各种因素的组合在干旱年份限制了未灌溉的藤蔓的根部产生，土壤阻力可能会在物理上限制干旱土壤层中的根部产生，而降低的光合作用最终导致限制用于根部生长的碳利用率。
-总之，这项研究连同其他研究表明，根部繁茂生长的周期性可能受外源性和内源性因素共同调控：温度较暖、水分可用性和枝条中的碳水化合物供应触发了春季的根部生长；土壤水分限制和竞争性碳库限制了夏季的根部生长；并且在秋天，只要藤蔓不立即进入休眠状态，收获后的水分可用性和枝条中的碳水化合物供应就会触发根部生长。作者对康科德葡萄的根部产生的详细检查表明，当环境条件有利时，根部产生的时间和数目与冠层发育密切相关。然而，在各个年份之间，峰值根部产生或峰值扎根量的时间几乎没有一致性，这可能是由于藤蔓中碳平衡与气候条件之间的相互作用。因此，可能无法简单地用枝条发育预测根部产生或扎根量的时间。这项研究还表明，需要在田地条件下进行多年的根部观察才能彻底查清与植物碳平衡或气候条件相关的根部动态模式；只有了解逐年的变化，我们才能解释内源性和外源性因素的相对强度。
-https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136952661100032X；Fromlab to field,new approaches to phenotyping root system architecture；其中提到植物根系结构(RSA)是可塑的和动态的，从而允许植物对其环境做出响应，以优化重要土壤资源的获取。已知许多RSA性状与改善的作物表现相关。人们越来越意识到，通过优化RSA可以实现未来生产力的提高，尤其是在低投入的条件下。表型的改善将促进RSA的遗传分析，并有助于鉴定潜在的有用的农艺性状的遗传基因座。这篇文章中提到的具体突出亮点包括：1)几种根系结构(RSA)性状与农艺表现相关；和2)优化RSA可以提高作物的生产力。
-https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304423818303030；Effects of Photoselective Netting on Root Growth and Development of YoungGrafted Orange Trees Under Semi-arid Climate；KainingZhou,DanielaJerszurki,AviSadka,Lyudmila Shlizerman,Shimon Rachmilevitch,Jhonathan Ephrath,；Scientia Horticulturae Volume 238,2018年8月19日,第272-280页；其中在以下的摘要中提到：“众所周知，光选择性网是用于过滤截获的太阳辐射，因此会影响光质量。尽管已经充分研究了其对植物的地上部分的影响，但根系却被忽略了。在这里，我们评估了光选择性网对根部生长和植物发育的影响。微根管和向内生长核用于田地试验，该试验在4岁的橘园中进行，该橘园在三种不同的光选择性网处理(红色、珍珠色、黄色)和无网对照处理下生长。我们的观察证实了光选择性网对树木生理性能的显著的积极影响—光合作用速率和植物生长的增加。在珍珠色地块中生长的树木发育沿着观察管均匀分布的根系，而在对照、红色和黄色地块中，树木的主要根部分别集中在60-80、100-120和120-140cm的不同深度范围内。光选择性网对枝条-根相互作用显示出强大的影响，并被证明在促进幼小的柑橘树的迅速建立方面同样成功。但是，从长远影响考虑，黄网的表现可能会更好，因为它可以使植物发育更深的根系，从而在含沙土壤的半干旱地区更有效地吸收水分和养分。”
注意到，这种对根部的光选择性影响与对冠层发育的影响密切相关：其中报道了(在一个发明人的不止一篇文章(Shahak,Y.)中)珍珠色网促进横向的、丛生的生长，而红色网还有黄色网促进了伸长。
第一次(原始)试验位于加利福尼亚州伍德莱克的一个已建立的葡萄干葡萄园中。再植试验于2017年8月启动，以评估照明装置对2017年4月种植的替代藤蔓的影响。实验设计为具有七个块区和三种处理的完全随机的块区设计。处理如下：1.对照(无装置)；2.小直径装置；和3.大直径装置。枝干直径和枝条生长均被测量以作为监测生长的手段。
起初，测量枝干直径，在枝干上标记测量部位以备将来测量。为了枝条的生长，对枝条尖端以下几英寸处的节点附以标签，并测量从标签到枝条尖端的距离，然后从标记的节点到枝条尖端进行后续测量。标签单元由有光泽、高反射率的金属制成，并由连接到半开放式下管的全尺寸(大)或半尺寸(小)的冠层型收集器组成。1至4号复制涉及将装置放置在新种植的藤蔓附近。5至7号复制涉及藤蔓放置在装置的筒内。
原始再植试验，第1年结果(2017)
再植试验取得了成功。生长室装置加速了已建立的葡萄园中再植藤蔓的生长(表1)。考虑到安装是在正常增长减缓的夏季后期进行的，这是非常了不起的。同样，应该注意的是，在葡萄藤已经被遮蔽了几个月，然后突然暴露在光线下时，需要一段时间才能适应并重新开始生长。显然，为了最大化生长，应该在葡萄种植后不久就将生长室装置安装到位。为了最大化增长，6月和7月期间的光线至关重要。
当将生长室装置放置在再植株的一侧时，可以改善藤蔓的生长(枝条和枝干)，并且无论是大管还是小管，结果都相似。将管放在藤蔓的上方导致一些叶片和尖端因接受到太多的辐射(热和光)而灼伤，因此，在大管内部生长的藤蔓比在小管旁边生长的藤蔓受到的损害更大。
表1.响应于生长室的再植藤蔓生长-2017
原始试验，第2年结果
在相同的“原始”地块中，相同的单元和相同的设计保留到第二季。与2017年的区别是：(i)这是第二个连续的季节；(ii)这些单元是在生长季节的早期安装的；(iii)所有单元都相邻于再植的藤蔓放置。
枝干直径由Phytech树干测树仪传感器监测，该传感器在2018年5月上旬安装。那时，老的藤蔓的冠层已经产生很重的遮蔽，因此限制了对照再植株的生长，而在整个季节中，由生长室装置单元照射的再植株继续稳定生长(图表1)。注意：相对于较小的单元，较大的光泽单元显然提供了过多的辐射(和晒伤)，因此引起的生长刺激较小。
图表1
每日枝干直径生长由Phytech枝干传感器测量。每次处理取三棵藤蔓的平均值。
原始试验结论
·在该试验中，概念验证已得到充分确立。
·实际上，第一批原型单元传递的过量辐射要比辐射太少好。
意见和建议的改进
·过多的辐射问题可以通过以下方法解决：
(i)更好地散射所传输的辐射；
(ii)允许一些微气候控制；
(iii)优化光谱组成。
·尽管加热效果在炎热的气候中并不需要，但在寒冷的气候中可能会有有益的效果
2018年新的再植试验-加利福尼亚州伍德莱克。
根据以上结论，测试了一种新型的再植单元，该单元由小的套环状收集器和带有4个用于训练和通风的大孔的下管组成。单元涂有染料，因此比以前的光泽单元反射率更低。新试验于2018年4月中旬在同一葡萄干葡萄园中建立。新单元安装在一周前才种植的再植藤蔓上。
2018年新的再植实验设计：
该实验设计使用了在15个块区/重复中的采用4种处理(红色、橙色、白色涂层的金属单元和无单元的惯例对照)的完全随机块区，并使用了新的单个藤蔓地块。在整个季节中，多次手动测量枝条长度和直径。以及再植株附近的空气温度、湿度和光。
2018年新的再植试验结果：
到了夏天，随着环境温度的升高，在新型的再植单元处理过的再植藤蔓中观察到了日晒伤害的增加，而未在对照再植藤蔓中观察到。经诊断，这是新单元内部形成热点以及通风不足的综合结果。因此，在2018年7月上旬，下管沿其南侧打开以提供额外的通风。开口之后，大多数藤蔓逐渐恢复。仅有2018年生长季的后半段可用于有意义的数据收集。
尽管晒伤问题及其不利的生理成本掩盖了一些数据，但最终结果显示对再植藤蔓生长(伸长和枝条直径)的明显积极影响。特别是红色单元，是性能最好的设计。
预期进一步克服热点形成(即，通过粗糙的内表面等)，以及在季节更早期时将管打开，将使单元的刺激效果成倍增加。
2018年新的再植试验结果的图形示例
图表2A.平均枝干直径
图表2B.平均枝条长度
经济影响：
在一个较老的葡萄园中，每年每英亩要再植18至20株藤蔓。一旦全面建立，这些再植的藤蔓最终将产生40至60磅的果实。将建立时间缩短即使一年就将会提前一年得到360美元的回报。计算如下：60磅/藤x 20藤/英亩＝0.6吨(1200磅)；600美元的作物价值x 0.6吨＝360美元每英亩的提前回报。这几乎全部是收益，因为无论再植株是否正在生产，每英亩的生产成本是固定的。这不是仅一年的收益，因为在较老的葡萄园中进行再植是一项年度事件。
保守估计，加利福尼亚州有100,000英亩的葡萄园园龄超过15岁。当考虑到每年每英亩至少需要10棵再植藤蔓才能维持这些老葡萄园的生产力时，潜在市场很大。
使用生长室装置还有其他优点。生长室系统将藤蔓封闭在一根比地面高三到四英尺的管内。该管保护藤蔓免受兔、鹿和其他脊椎动物害虫的侵害。它可以允许将除草剂喷洒到藤蔓行下，而不会接触幼小的易感的组织。它提供防风和防霜保护。最后，生长室将用作训练藤蔓的手段，从而减少枝条训练成为枝干所需的手工劳动量。
2018年第一次新种植试验—加利福尼亚州蒙特利
蒙特利试验场地位于加利福尼亚州索莱达附近的黑比诺葡萄园中，该葡萄园于2017年5月种植，绿色藤蔓种植在短纸套筒中。当地的气候通常寒冷多风，因此新种植的藤蔓生长非常缓慢。该试验于2018年5月初启动，当时第二年的藤蔓生长才刚刚开始。实验布局包括完全随机的块区设计，具有20个块区/重复、四种处理并使用单藤蔓地块。处理包括红色、橙色和白色生长室单元以及不处理(无单元)的对照。每周一次，在藤蔓在桩上训练阶段中测量枝条的生长。使到达训练桩顶部的藤蔓倾斜，然后测量横向次生枝条的生长(未来的藤带)。记录下使藤蔓倾斜的日期，然后绘制随着季节进展的倾斜藤蔓的百分比。
蒙特利新种植试验的主要结果
该试验产生了惊人的结果。红色单元是最有效的。平均枝条生长速率从对照的13mm/天增加到33mm/天。藤蔓被训练到桩上，并在五英尺处倾斜以开始建立藤带(单线)。如以下图表3所示，100％的红色单元的藤蔓早在6月30日就倾斜，而在同一日期只使有45％的对照藤蔓倾斜。到8月30日，仍有30％的对照藤蔓尚未倾斜。葡萄藤倾斜后记录横向生长。到9月5日，红色单元的平均横向生长已超过三英尺，而对照藤蔓的横向枝条生长约是该量的一半，如以下图表4所示。
其他感兴趣的点：
(i)观察到，相对于对照藤蔓，生长室单元内的绿叶已发育成明显更大的尺寸。这意味着相对于对照藤蔓而言，每个藤蔓的光合活性更高。
(ii)另外观察到：相对于对照藤蔓，在生长室单元处理的藤蔓中增强了枝条木质化。在冬季，木质化的枝条将存活，而绿色组织将死亡，需要修剪并在下个季节重新生长。因此可以得出结论，生长室单元既刺激了绿色枝条的季节性生长，也促进了它们成熟为多年生木质枝条。将在落叶之后，于12月收集更多的木质化数据，因此尚无大量数据可用。
(iii)在接下来的三年中，将继续在索诺玛和索莱达收集果实产量数据。在索莱达，根据迄今收集的数据，估计未来几年累计的产量将增加3至5吨/英亩。
图表3
图表4
2018年第二次新种植试验—加利福尼亚州索诺玛
索诺玛的试验位于加利福尼亚州索诺玛县塞巴斯托波尔附近，在2018年6月6日种植的霞多丽葡萄园中进行。试验开始得很晚(2018年7月24日)，因此仅影响了生长季节的后半部分。该试验被设计为具有七种处理和十种块区/重复的完全随机块区。地块由一棵藤蔓组成。处理包括红色、白色和橙色单元以及无单位对照。对这3种类型的单元分别进行了封闭或向南轻微开放的测试。根据我们的伍德莱克再植株(温暖气候)经验，包括开放式单元变型以改进通风和避免潜在的晒伤。回头看，在这种较冷的气候下，这不是必需的。在每个块区/复制中，对照藤蔓与“单元处理的藤蔓”间隔开一个“缓冲藤蔓”，以避免附近单元的潜在遮蔽和/或微气候影响。在8月7日、8月21日、9月6日测量了枝条的生长，在10月11日进行了最终测量。在这些日期还测量了枝干直径。
2018年索诺玛的主要结果：尽管时间很短，但相对于无单元(常规)对照，单元仍能引起明显的生长刺激。最好处理是红色封闭式单元。使用封闭式红色单元时，8月7日(实验2周)测得的枝条生长增加了92％，而9月9日(实验6周，图表5)测得的枝条生长增加了67％。效果具有统计学显著性。无论颜色如何，打开这些装置都会使有效性降低约10％(数据未在图表5中显示)。
在后一年计划进行的新的大规模试验中，将仅使用红色单元。生长室设计工程师根据2018季节收集的数据对单元进行了重新设计，以改善光照和温度管理。如图7-图21所示，其将由轻质塑料构建，易于安装和拆卸，并提供了训练葡萄藤的可及性。针对鹿、兔和霜冻的保护以及防止幼小藤蔓受到喷雾损害是进一步的益处。
图表5
其他试验
根据迄今看到的极为积极的结果，已计划在较冷的气候下进行其他试验，以确认生长室单元的益处，并有潜在地扩大葡萄产业的商业环境。
在北美温带地区，当温度降至葡萄藤组织存活的阈值以下时，商业葡萄酿酒葡萄(Vitis vinifera)会遭受冬季伤害。温带葡萄栽培的实例包括西北太平洋地区、纽约州的手指湖地区、宾夕法尼亚州、俄亥俄州、弗吉尼亚州、南卡罗来纳州、南达科他州、密苏里州、田纳西州、得克萨斯州、犹他州和萨斯喀彻温省等。
酿酒葡萄栽培品种在休眠期间对低温的敏感度不同。研究表明，当温度达到5°F至15°F时，休眠的藤蔓上90％的芽会受到伤害或被杀死。藤蔓枝干的损伤会导致葡萄土壤杆菌(Agrobacterium vitis)的感染，以及会进一步损害葡萄藤的健康的冠瘿组织的发育和其他长期生产损失。
华盛顿州立大学的葡萄栽培学家已经详细研究了休眠期间低温对芽和葡萄维管组织健康的影响(wine.wsu.edu/extension/weather/cold-hardness/)，其通过引用并入本文。导致芽损害的温度已经准确定义。冰冻造成的芽损害列为10％、50％和90％的损害。还定义了导致枝干内的韧皮部和木质部损害的温度。以下表2给出了几种栽培品种的值。根会受到土壤保护而免于在冬季死亡，除非是那些非常靠近土壤表面的根。
在遭受冬季损害的温带地区，幼小藤蔓，特别是在其经过第一个生长季节之后，有时会在秋季用犁将其掩埋，以防止因异常低温而造成的潜在致命伤害。一些种植者会在冬季休眠期间掩埋一些生长缓慢的枝条，以保护其免受冰冻损害。这些掩埋的藤条可以作为一种保险措施来允许藤蔓的生产得以迅速恢复，以防藤蔓的未掩埋部分被冬季的冰冻杀死。掩埋枝条非常昂贵，在2007年纽约的平均成本接近每英亩600美元，并且如今可能是这个数目的两倍。
密苏里大学的研究(viticulture.unl.edu/newsarchive/2012wg1001.pdf–通过引用并入本文)显示，掩埋藤条可将平均的芽损害从50％降低至10％，此时的成本约为700美元每英亩。这种水平的芽损害减少将是本文所述的生长室单元的目标，但是成本更低并具有额外的益处：在葡萄园建立期间生长的改善、保护免受春季霜冻、保护免受杂草喷雾剂影响和保护免受脊椎动物害虫影响。
表2：冰冻造成的芽损害-(wine.wsu.edu/extension/weather/cold-hardiness/)
物联网(IoT)并入带来的预期收益
每个再植单元都将光传递到个体藤蔓上。可以将光传递系统集成到经由人工智能(AI)控制的物联网中。除了手动过程之外，该系统还可以创建可移动的光场，其目的是通过针对特定生长条件优化适当的光谱来提高或优化栽培品种(农艺)生长的效率。
通过使用专家系统和并入AI、机器学习算法或对反射镜的直接控制，系统将监视、控制并最终优化详细的光特性和其他变量，以增加和优化特定栽培品种的产量。
IOT/AI系统最低限度包括：光反射器子系统、至少一个(IoT)传感器、无线电、光学或类似的通信子系统、作物产量测量子系统、处理器、存储器和机器学习算法。
进一步预期，IOT/AI系统包括用于操控单元的位置和形状(如集光器的定向)以及其物理形状(例如利用致动器、变形聚合物等)的自动操控子系统。
预计落入IOT/AI系统自动操控子系统的其他参数包括：
1.改变收集器锥体相对于下管的角度—这将根据特定情况的需要来增加或减少向下引导进管的光量；
2.改变收集器锥体的形状(例如弯曲半径)—同样，这将用于调整光水平，或甚至用于选择性地将光定位到管内的某些位置(由传感器确定需要更多光的位置)；
3.(2)和(3)将共同使用以主动跟踪太阳的位置(每天和整个季节)，以进一步优化光线收集；
4.下管的打开/闭合：这将用于改变光水平(尤其是对于在其他藤蔓几乎没有造成遮蔽的季节早期的再植株)和/或帮助通风；
5.还期望改变单元的颜色，其中可以通过操控收集器锥体和/或下管上的聚合物涂层，将刺激冬季的叶和茎生长的波长切换为有助于夏季的成熟的波长。
6.同样通过操控聚合物涂层，将内部纹理变形为不同的形状，以帮助控制光水平，改善光在管内的散射以更均匀地分布光，提高反射率和在下管内的空间定位。
为了优化单元中的物理形状并因此优化生长条件，机器学习算法将利用以下任何一种输入或输入的组合：
1.当前/历史温度；
2.当前/历史光水平；
3.当前/历史土壤水分；
4.当前/历史湿度水平；
5.茎水分潜力；
6.树叶的密度；
7.树叶的颜色；或
8.枝干直径；
更进一步，预期本公开内容的生长室(和/或本文中预期的许多变型，如本领域技术人员在阅读本公开内容后将容易理解的)将被用于其他植物物种/作物以及将从该技术中受益的农业子行业。这些其他植物物种/作物和农业子行业预计包括：
·户外苗圃(水果和/或观赏植物的生产)；
·果园再植株(例如柑橘、鳄梨、核果)；
·新植果树；以及
·草本作物(例如，特别是***)—仅举几例。
如本领域技术人员很容易理解，如前所述，尽管该技术的基础(即增强曝光、光谱修饰和微气候改善的组合)适用于上述情况，但更多情况下，单元的设计仍需要进行调整和适应以适配这些其他植物物种/作物和农业子行业中每一种的形状以及实践。
在一些实施方案中，本公开内容的生长室将结合刺激生长的光选择性元件和散射元件，以及植物附近的微气候操控、物理保护和植物训练辅助。所有这些可能的元素将有助于缩短葡萄藤和/或树木和/或其他植物的达产时间的最终结果。
注意到来自文献和发明人的先前观察结果，并现参考图7-图21B，已开发并测试对生长室的进一步改进。
如图7-图11所示，示出了生长室700，其包括：用于收集并集中太阳能的太阳能集中器710。太阳能集中器包括用于将聚焦的太阳光收集到生长室中的面向太阳的表面711。太阳能集中器主要位于作物上方。面向太阳的表面711、712包括反射材料或涂层。生长室700的第二组件包括与太阳能集中器710光学连通的光发送器720，通过光发送器720将所收集的太阳能向其围绕的作物植物引导。光发送器720包括在作物植物周围形成保护区的内壁730，该保护区包括位于太阳能集中器与作物植物之间的周界。内壁730还包括用于将所收集的太阳能向作物植物引导的反射内表面。
在一些实施方案中，反射材料和涂层是可调节的光选择性反射材料。
在一些实施方案中，面向太阳的表面包括围绕太阳能集中器的一部分延伸的偏置上套环712。由于对于正在生长的葡萄藤，生长室的主要部分必须自然地竖直放置，因此该套环的对称特性弥补了入射阳光从一定的倾斜角度接近单元的事实。套环的形状和角度起到增加光量的作用，否则该光量将经由竖直定向的对称锥体收集。因此，套环在北半球位于生长室的北侧，在南半球则位于南侧。入射光的角度取决于安装地点的纬度，并且一些实施方案中包括相对于生长室的角度可调节的套环，从而既可以根据地点进行补偿，又可以在生长季节根据需要进行多种调整。套环在生长室的后半部的周围延伸，以最大化收集光的日照时间。按照设计，偏置套环在白天穿过天空时不会阻挡光。如果它在生长室周围进一步延伸，则在一天的午间会更有效率，但在早晚的时间会造成不必要的遮蔽。
在一些实施方案中，收集的太阳能包括对保暖、生长和/或保护植物免受捕食者损害有益的选定波长。
在一些实施方案中，如图9、图10、图13、图18和图19所示，太阳能集中器还包括专门的嘴部715，该嘴部用于辅助和训练作物植物的幼小枝条和分枝以使其自身方向性地定向。嘴部是凹形通道，使藤蔓分支能够沿着棚架系统的线藤带自然对齐。嘴部在生长室单元与棚架藤带之间提供了平滑的过渡。嘴部具有柔软的曲面，可最大程度地减少在例如风造成的移动中由于摩擦而对枝条造成的潜在损害。
在一些实施方案中，生长室还包括：光发送器的内壁表面上的纹理化表面730，以提供对围绕光发送器的下管内的作物植物定位的光水平和/或空间光的一定程度的控制。如图7、图8、图9和图11的各种实施方案所示，纹理可以包括菱形图案、华夫格图案或类似几何类型的图案。
在一些实施方案中，可调节的光选择性反射内表面颜色是红色色荫，专门用于用具有选自400nm至700nm的波长范围的至少一个波长的光影响光，从而提供文献和由发明人测试的领域中引用的值得注意的益处。
在一些实施方案中，生长室还包括偏振反射外表面涂层。
在一些实施方案中，生长室还包括在光发送器的外壁表面735上的纹理化表面。在一些实施方案中，外部图案将与在内壁表面730上的内部图案相同并且是其镜面压痕。通过降低材料成本，这还为制造提供了经济利益。
在一些实施方案中，外壁表面735上的外部图案与内壁表面630、730上的内部图案不同。
在一些实施方案中，外表面735将包括完全不同的可调节的光选择性反射表面颜色。
在一些实施方案中，生长室700还包括可分离的光发送器底座640、740，其是生长室的可选组件。可分离的光发送器底座为用户提供了光发送器的可选高度扩展器，该高度扩展器可以容易地被配置为在作物植物的后续生长季节中调节生长室。另外，在较冷的气候下，发送器底座640兼作散热器600的外壳。
在一些实施方案中，光发送器底座可滑动地接合在光发送器的内部，如图7-图9和图16-图20B所示。可选地，光发送器底座可被配置为可滑动地接合在光发送器的外部。
在一些实施方案中，生长室的太阳能集中器和光发送器可独立地或一起分离成两个或更多个件。
在一些实施方案中，整个生长室700是单个单元。在一些实施方案中，整个生长室由分段的组件构成。在一些实施方案中，在整个生长室的所有特征上，这些组件沿着纵向平面被分成两个或更多个组件，各自包括太阳能集中器710、光发送器720以及可选的光发送器底座640/740的一部分。
在一些实施方案中，这些组件沿着水平面被分成两个或更多个组件，各自作为生长室的单独的截面组件，诸如太阳能集中器组件710、光发送器组件720以及可选的光发送器底座组件640/740。
在生长室的任何实施方案中，整个室可由能够沿水平面和纵平面、周界或接缝505、508、525、605、622分段地分成各组件的多个组件构成，这些组件能够利用附接特征126、128、506、507、560、562、606、607、608、闩746、747、钩、销318a、318b、边缘夹具107、铰链527、627、727或可比的其他附接特征沿接缝或周界组装，如图3H、图4A、图4B、图9、图10、图13–图19和图20B中所示。
在一些实施方案中，生长室的太阳能集中器和光发送器可沿一个或多个水平面分离。
在一些实施方案中，生长室的太阳能集中器和光发送器可沿竖直平面共同分离。
在一些实施方案中，生长室的太阳能集中器和光发送器可沿竖直平面共同分离，并且还包括沿竖直边缘705、708，或在太阳能集中器和光发送器与竖直平面的相交处形成的组装件组件。
在一些实施方案中，生长室还包括在光发送器720中的一个或多个开口725。
在一些实施方案中，一个或多个开口725提供以下两项之一或两者：a)操作者通过开口接近作物植物和b)外部环境与光发送器内部之间的气流。
在一些实施方案中，生长室的共同可分离的组件的内部周界是可扩张的，使得可分离组件的第一对配合的竖直边缘708是通过铰链机构727可连接的，从而允许生长室沿可分离组件的第二对竖直边缘705翻开，形成竖直边缘开口713，如图7、图9、图10和图11所图示的。
在一些实施方案中，可分离组件的第二对竖直边缘705可以通过至少一个延伸板745可释放地连接，延伸板745包括用于沿可分离组件的第二对竖直边缘705连接至一个或多个附接特征747的一个或多个附接接收器746，如图7、图8、图11、图20A、图21A所示，更具体地如图21B所示。至少一个延伸板745还用于保护幼小的再植株和作物植物，使其免于过度暴露于低喷洒的农药、霜冻和过多水分流失，否则这些可能对作物植物造成致命的伤害。此外，至少一个延伸板745还用于将生长室的翻开部分以及强度和稳定性固定到可分段结构上。
在一些实施方案中，纹理化的外壁730包括选自以下的害虫防治辅助色：黄色；珍珠白；高反射金属银或金；以及在其光谱中的相邻色荫。
在一些实施方案中，纹理化的外壁包括外部反射偏振材料涂层，该涂层包括：纳米颗粒涂层；光致变色处理；偏振处理；着色处理；防刮擦处理；镜面涂层处理；疏水涂层处理；疏油涂层处理；或其组合，其中反射偏振涂层反射包括选定波长光谱的光，该波长光谱可以根据感兴趣的节肢动物的已知行为来选择。
在一些实施方案中，根据感兴趣的节肢动物的已知特性选择光谱。
在一些实施方案中，反射偏振涂层反射包括选定波长光谱的光，所述波长由落入选自UV、蓝光、绿光、黄光和红光的光谱范围内的光组成。
在另外的替代实施方案中，如图22-图24所示，已开发并测试了生长室的简化变型。
现在参考图22-图24；示出了用于向作物植物富集光环境的光反射生长刺激器2200、2300、2400，其包括具有第一光选择性反射表面的柔性反射板2210、2310，该第一光选择性反射表面被配置成面对作物植物，具有用于向作物植物引导包括选定的红光或黄光波长的太阳能的性质，并置于所述农作物植物附近。光选择性反射表面减少了向农作物植物引导的蓝光波长。
在一些实施方案中，柔性反射板还包括多个风阻减小特征2220。
在一些实施方案中，柔性反射板包括光选择性网2410。
在一些实施方案中，柔性反射板包括第二光选择性反射表面2315，第二光选择性反射表面具有对光进行光谱操控以防治虫害的性质，其中第二光选择性反射表面反射根据感兴趣的节肢动物的已知特征选定的光。
在一些实施方案中，柔性反射板2210、2310、2410是红色色荫，专门用于用具有选自400nm至700nm的波长范围的至少一个波长的光影响光。
在一些实施方案中，与反射表面2315相对的一侧反射包括选定波长光谱的光，所述波长由落入选自黄光；珍珠白；高反射金属银或金；以及在其光谱中的相邻色荫的光谱范围内的光组成。
在一些实施方案中，光反射生长刺激器还包括在多个风阻减小特征2220之间的附加反射区域2215。
在光反射生长刺激器的任何实施方案中，使用延伸件或支腿2230、2330将柔性反射板2210、2310、2410抬离地面6英寸至2英尺。延伸件或支腿提供离地的空隙，从而避免了树叶、碎屑和/或垃圾的堆积，否则这些树叶、碎屑和/或垃圾会堆积并降低光反射生长刺激器的功效。
在一些实施方案中，光反射生长刺激器还包括风支撑线2325、2425和/或结构锚固件2327、2427，以向结构提供额外的稳定性。
尽管本文已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对本领域技术人员而言显而易见的是：这些实施方案仅以示例的方式提供。在不偏离本公开内容的情况下，本领域技术人员现将想到许多变化、改变和替代。应当理解，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案可用于实践本发明。
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