夜间抵达阿姆斯特丹史基浦机场时，飞机会掠过蔬菜生产温室散发的明亮粉红色光芒。在人工光照下种植作物正日益兴起，尤其是在阳光稀少的季节农产品价格较高的地区。
荷兰只是迅速采用可控环境农业的一个国家，在这种农业中，香草、高档生菜和番茄等高附加值特色作物在全年照明的温室中生产。倡导者认为，这些完全封闭的建筑——或称植物工厂——可以是一种利用城市空间、减少食品运输里程并为城市居民提供本地农产品的方式。
这一过程的核心问题之一是提供人工光照的高昂货币成本，通常通过红色和蓝色发光二极管的组合实现。能源成本有时会超过运营支出的25%。种植者，尤其是发展中国家的种植者，如何在阳光免费的情况下与之竞争？更高的能源使用也意味着更多的碳排放，而非可持续种植的植物所能带来的碳足迹减少。
我研究光照如何影响植物的生长与发育已有30多年。我最近一直在思考：与其让植物在一天光照、一夜黑暗的重复循环中生长，如果将同样的日光切分成仅持续数小时、数分钟或数秒的脉冲，会怎样？
光照与黑暗的短促交替
因此，我和同事设计了一项实验。我们会施加总量相同的光照，只是将其分散到不同的时间段中。
当然，植物依赖光进行光合作用，即在自然界中利用太阳能将二氧化碳和水合成糖类，为植物代谢提供能量的过程。光还通过其关于昼夜的信号指导植物的生长与发育，而干扰这一信息流可能会产生灾难性的后果。
这是因为，将好的东西切分成更小的部分，有时会产生新的问题。试想一下，收到一张100美元的钞票会让你多么高兴，但若换成等值的10000便士，你的兴奋感就会大打折扣。我们怀疑，当光照被切分成更小的面额时，植物的内部时钟将不再接受这种光之货币。
而这正是我们在实验中所证实的。羽衣甘蓝、芜菁或甜菜幼苗在连续四天内经历12小时光照、12小时黑暗的循环，生长正常，色素积累，植株也更为高大。当我们将明暗循环的频率降低至6小时、3小时、1小时或30分钟时，植物便产生了抗拒。我们提供的光照总量相同，只是以不同大小的时段施加，而幼苗并不欣赏这种处理方式。
在一天中以更短的间隔施加相同总量的光照，会使植物的生长状态更接近处于黑暗之中。我们推测，光脉冲与植物的内部时钟相冲突，幼苗无从知晓当前是一天中的什么时间。茎秆为寻找更多光照而拉长，色素生成等过程也因此被搁置。
但当我们以更短、更短的脉冲施加光照时，出现了令人瞩目的现象。在开关周期为五秒的条件下生长的植物，与在正常明暗周期下生长的植物几乎没有差异。这几乎就像是，当每五秒就迎来一次“日出”时，内部时钟无法正常启动，因此植物似乎并不介意一天只有短短几秒钟。
就在我们准备发表成果之际，本科生合作者保罗·库苏马发现，我们的发现并不那么新颖。我们很快意识到，我们实际上是重新发现了一个已知88年的现象。美国农业部的科学家在1931年就观察到了这一相同现象，当时他们在不同持续时间的光脉冲下培育植物。他们对成熟植物的研究结果，与我们在幼苗中观察到的现象惊人地相似。
这一切不仅是旧想法的重演，而且光脉冲并不能节约任何能源。开关各五秒所消耗的能源，与灯光持续开启12小时所消耗的能源相同；灯光仍然只是在一天中开启一半的时间。
但如果延长黑暗时段会怎样？亮五秒，暗六秒。或暗10秒，或暗20秒。也许暗80秒？1931年的研究者并未尝试过这些。
增加额外的停机时间
结果表明，植物并不介意短暂的停歇。在施加五秒光照以激活光合作用及色素积累等生物过程后，我们将光源关闭10秒，有时则为20秒。在这些延长的黑暗时段下，幼苗的生长状况与明暗时长相等时同样良好。如果这一方法能够应用于室内农场的规模，则可能转化为显著的节能效果，至少为30%，甚至可能更多。
本实验室近期尚未发表的研究表明，同样的理念也适用于叶用生菜；它们同样不介意脉冲之间存在较长的黑暗时间。在某些情况下，生菜呈绿色而非紫色，且叶片更大。这意味着种植者可以通过关灯，生产多样化的产品，并获得更高的可销售产品重量。
了解到植物可以在间歇性光照而非持续照明下生长，为削减室内农业高昂的能源开支提供了一种可能的途径。能源消耗更少即可生产更多新鲜蔬菜，使这一过程更具可持续性。我和同事认为，这一创新最终可能有助于推动新的商业发展、养活更多人口，同时减少对环境的影响。
