Minor Spectral Shifts Modulate Morphology, Stomatal Physiology and Nutrient Yield in Culinary Herbs under Controlled Environment Agriculture
Notice bibliographique
Résumé
Controlled environment agriculture (CEA) offers an unprecedented opportunity to tune light spectra for intentional enhanced growth and nutrient quality. In a 49-day experiment based on the NASA Growing Beyond Earth program, our hypothesis tested whether a slight increase in the blue and green fractions of light, an unintentional factor attributed to calibration error, would affect morphology, stomatal conductance, and estimated nutritional yield of three widely cultivated and medicated culinary herbs: Genovese Basil (Ocimum basilicum 'Genovese'), Cilantro (Coriandrum sativum 'Cilantro Cruiser'), and Chervil (Anthriscus cerefolium 'Vertissimo'). All plants were grown in five identically controlled environment chambers - four experimental chambers with slightly more blue (≈62.5 PPFD) and green (≈23.5 PPFD) photons and one control with a white light setting (≈121.1 PPFD green; ≈45.8 PPFD blue). Plant height, width, and depth were measured over seven timepoints, and stomatal conductance (gsw) was measured for basil and cilantro (not chervil due to leaf sensitivity to structure). Gsw from leaves was taken as an average between the middle leaf and the two adjacent neighbors. Gsw was tested three times over the period (day 44 around 11:30 AM, day 46 and 49 around 15:30) to measure diurnal gsw patterns. Thus, after winsorisation of extreme outliers and averaging the two most trustworthy readings per leaf averaged per plant, it was determined that there are significant species-specific differences in experimental response. Genovese Basil showed modest reduction in height in the experimental spectral conditions but maintained constant values in canopy width and depth relative to the control. Cilantro experienced significant reductions across all three dimensions in experimental chambers, while chervil experienced a reduction in height but a relative increase in width across conditions in only one replicate. Morning stomatal conductance averaged 0.044–0.13 mol m⁻² s⁻¹ for basil and 0.13–0.28 mol m⁻² s⁻¹ for cilantro, exceeding afternoon values by 60–120 %. These values fell within the published ranges of reported values for both well-watered basil and cilantro under optimal conditions. Therefore, minor variations in the environment have the potential to incur significant changes in plant physiology. The modest spectral shift therefore influenced plant architecture and stomatal physiology in a species‑dependent manner, with potential implications for nutrient yield and water‑use efficiency. Our findings underscore the importance of routine spectral calibration in CEA systems and highlight the need to account for diurnal variation when interpreting physiological measurements.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».