Kutatás a LED-kiegészítő fény hatásáról a hidroponikus saláta és a pakchoi hozamnövelő hatására télen üvegházban
[Absztrakt] A sanghaji tél gyakran találkozik alacsony hőmérséklettel és kevés napsütéssel, és a hidroponikus leveles zöldségek növekedése az üvegházban lassú, a termelési ciklus pedig hosszú, ami nem tudja kielégíteni a piaci kínálati keresletet. Az elmúlt években a LED-es növényi kiegészítő lámpákat bizonyos mértékig üvegházi termesztésben és termelésben kezdték használni, hogy pótolják azt a hibát, hogy az üvegházban a napi felhalmozott fény nem tudja kielégíteni a termésnövekedés szükségleteit természetes fény mellett. elégtelen. A kísérletben kétféle, eltérő fényminőségű LED-es kiegészítő lámpát helyeztek el az üvegházban a hidroponikus saláta és zöldszár télen történő termésének növelésére irányuló kutatási kísérlet elvégzésére. Az eredmények azt mutatták, hogy a kétféle LED-lámpa jelentősen növelheti a pakchoi és a saláta növényenkénti friss tömegét. A pakchoi termésnövelő hatása elsősorban az általános érzékszervi minőség javításában, így a levelek megnagyobbodásában és megvastagodásában, a saláta termésnövelő hatása pedig a levélszám és a szárazanyag-tartalom növekedésében nyilvánul meg.

A fény a növények növekedésének nélkülözhetetlen része. Az elmúlt években a LED-lámpákat széles körben használták üvegházi környezetben történő termesztésben és termelésben magas fotoelektromos konverziós rátájuknak, testreszabható spektrumájuknak és hosszú élettartamuknak köszönhetően [1]. A külföldi országokban a kapcsolódó kutatások korai megkezdése és a kiforrott támogatási rendszer miatt számos nagyüzemi virág-, gyümölcs- és zöldségtermesztés viszonylag komplett fénykiegészítő stratégiával rendelkezik. A nagy mennyiségű tényleges termelési adat felhalmozása azt is lehetővé teszi a termelők számára, hogy egyértelműen előre jelezzék a termelés növekedésének hatását. Ezzel egyidejűleg a LED kiegészítő lámparendszer használata utáni megtérülést is értékeljük [2]. A kiegészítő fényre vonatkozó jelenlegi hazai kutatások többsége azonban a kis léptékű fényminőség és a spektrális optimalizálás irányába mutat, és hiányoznak a tényleges termelésben használható kiegészítő fénystratégiák[3]. Sok hazai termelő közvetlenül a meglévő külföldi kiegészítő világítási megoldásokat fogja alkalmazni a kiegészítő világítástechnika termelési alkalmazásakor, függetlenül a termőterület éghajlati viszonyaitól, a megtermelt zöldségfajtáktól, valamint a létesítmények és berendezések körülményeitől. Ezenkívül a kiegészítő világítási berendezések magas költsége és a magas energiafogyasztás gyakran hatalmas különbséget eredményez a tényleges terméshozam és a gazdasági megtérülés, valamint a várt hatás között. Egy ilyen jelenlegi helyzet nem kedvez a fénykiegészítés technológiájának fejlesztésének, népszerűsítésének és a termelés növelésének az országban. Ezért sürgős szükség van a kiforrott LED-es kiegészítő világítási termékek ésszerűen történő elhelyezésére a tényleges hazai gyártási környezetbe, a felhasználási stratégiák optimalizálására és a releváns adatok felhalmozására.

A tél az az évszak, amikor a friss leveles zöldségekre nagy a kereslet. Az üvegházak megfelelőbb környezetet biztosíthatnak a leveles zöldségek télen történő növekedéséhez, mint a szabadtéri mezőgazdasági területek. Egy cikk azonban rámutatott arra, hogy egyes elöregedett vagy rosszul tiszta üvegházak fényáteresztő képessége télen kevesebb, mint 50%. Ezen túlmenően télen is hajlamos a tartós csapadékos időjárás, ami miatt az üvegház alacsony- hőmérséklet és gyenge fényviszonyok között, ami befolyásolja a növények normális növekedését. A fény a zöldségek téli növekedésének korlátozó tényezőjévé vált [4]. A kísérletben a tényleges gyártásba került Green Cube-ot használjuk. A sekély folyadékáramú leveles zöldség ültetési rendszer a Signify (China) Investment Co., Ltd. két különböző kék fényarányú LED felső fénymoduljával párosul. A saláta és a pakchoi – két nagyobb piaci keresletű leveles zöldség – ültetése azt a célt szolgálja, hogy tanulmányozza a hidroponikus levélzöldségek termelésének tényleges növekedését a téli üvegházban LED-világítással.

Anyagok és módszerek
A vizsgálathoz használt anyagok

A kísérletben használt vizsgálati anyagok saláta és packchoi zöldségek voltak. A zöldlevelű salátafajta a Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd.-től, a pakchoi fajta, a Brilliant Green pedig a Sanghaji Mezőgazdasági Tudományok Akadémia Kertészeti Intézetétől származik.

Kísérleti módszer

A kísérletet a Shanghai Green Cube Agricultural Development Co., Ltd. Sunqiao bázisának Wenluo típusú üvegházában végezték 2019 novembere és 2020 februárja között. Összesen két ismételt kísérletet hajtottak végre. A kísérlet első köre 2019 végén, a második kör 2020 elején volt. A vetés után a kísérleti anyagokat a palántaneveléshez mesterséges fényklíma helyiségbe helyezték, és a dagályos öntözést alkalmazták. A palántanevelési időszakban a hidroponikus zöldségek általános tápoldatát, EC 1,5 és pH 5,5 értékű öntözést használtam. Miután a palánták 3 leveles és 1 szív állapotúvá nőttek, a zöld kockapálya típusú, sekély folyású leveles zöldség ültetőágyra ültettük őket. Az ültetés után a sekély áramlású tápoldat keringtető rendszer EC 2 és pH 6 tápoldatot használt a napi öntözéshez. Az öntözés gyakorisága 10 perc volt vízellátás mellett és 20 perc vízellátás leállása esetén. A kísérletben beállítottuk a kontrollcsoportot (nincs fénykiegészítő) és a kezelési csoportot (LED fénykiegészítő). A CK-t üvegházba ültettük fénykiegészítés nélkül. LB: A drw-lb Ho-t (200 W) a fény kiegészítésére használták üvegházba ültetés után. A hidroponikus növényi lombkorona felszínén a fényáram-sűrűség (PPFD) körülbelül 140 μmol/(㎡·S) volt. MB: az üvegházba ültetés után a drw-lb-t (200 W) használtuk a fény kiegészítésére, és a PPFD körülbelül 140 μmol/(㎡·S) volt.

A kísérleti ültetés első köre 2019. november 8., az ültetés időpontja 2019. november 25. A tesztcsoport fénykiegészítési ideje 6:30-17:00; a második körös kísérleti ültetés időpontja 2019. december 30. nap, az ültetés időpontja 2020. január 17., a kísérleti csoport kiegészítési ideje 4:00-17:00
Télen a napsütéses időben az üvegház 6:00-17:00 óra között kinyitja a napfénytetőt, az oldalfóliát és a ventilátort a napi szellőzéshez. Amikor éjszaka alacsony a hőmérséklet, az üvegház 17:00-6:00-kor (másnap) bezárja a tetőablakot, az oldaltekercs fóliát és a ventilátort, és kinyitja a hőszigetelő függönyt az üvegházban az éjszakai hőmegőrzés érdekében.

Adatgyűjtés

A növény magasságát, leveleinek számát és növényenkénti friss tömegét a Qingjingcai és a saláta föld feletti részének betakarítása után határoztuk meg. A friss tömeg mérése után kemencébe helyeztük és 75 °C-on 72 órán át szárítottuk. A befejezés után meghatároztuk a száraz tömeget. A hőmérséklet-érzékelő (RS-GZ-N01-2) és a fotoszintetikusan aktív sugárzásérzékelő (GLZ-CG) 5 percenként összegyűjti és rögzíti az üvegházi hőmérsékletet és a fotoszintetikus fotonfluxus-sűrűséget (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density).

Adatelemzés

Számítsa ki a fényhasználat hatékonyságát (LUE, Light Use Efficiency) a következő képlet szerint:
LUE (g/mol) = egységnyi területre jutó zöldséghozam/a zöldségek által egységnyi területre jutó összes kumulált fénymennyiség az ültetéstől a betakarításig
Számítsa ki a szárazanyag-tartalmat a következő képlet alapján:
Szárazanyagtartalom (%) = növényenkénti száraz tömeg/növényenkénti friss tömeg x 100%
Az Excel2016 és az IBM SPSS Statistics 20 segítségével elemezheti a kísérletben szereplő adatokat, és elemezheti a különbség jelentőségét.

Anyagok és módszerek
Fény és hőmérséklet

A kísérlet első köre 46 napot vett igénybe az ültetéstől a betakarításig, a második kör pedig 42 napot vett igénybe az ültetéstől a betakarításig. Az első kísérleti körben az üvegházban a napi középhőmérséklet többnyire 10-18 ℃ között mozgott; A második kísérleti körben a napi átlaghőmérséklet ingadozása az üvegházban nagyobb volt, mint az első kísérleti körben, a legalacsonyabb napi átlaghőmérséklet 8,39 ℃, a legmagasabb napi átlaghőmérséklet 20,23 ℃ volt. A napi átlaghőmérséklet összességében emelkedő tendenciát mutatott a növekedési folyamat során (1. ábra).

A kísérlet első körében a napi fényintegrál (DLI) üvegházban kevesebb, mint 14 mol/(㎡·D) ingadozott. A második kísérleti kör során az üvegházban a természetes fény napi kumulatív mennyisége összességében emelkedő tendenciát mutatott, ami meghaladta a 8 mol/(㎡·D) értéket, a maximális érték pedig 2020. február 27-én jelent meg, ami 26,1 mol volt. /(㎡·D). Az üvegházban a természetes fény napi kumulatív mennyiségének változása a második kísérleti körben nagyobb volt, mint az első kísérleti körben (2. ábra). A kísérlet első körében a teljes napi kumulatív fénymennyiség (a természetes fény DLI és a led kiegészítő fény DLI összege) a kiegészítő fénycsoportban legtöbbször magasabb volt, mint 8 mol/(㎡·D). A kísérlet második körében a kiegészítő fénycsoport teljes napi felhalmozott fénymennyisége legtöbbször több mint 10 mol/(㎡·D) volt. A teljes felhalmozott kiegészítő fény mennyisége a második körben 31,75 mol/㎡ volt több, mint az első körben.

Leveles zöldségtermés és fényenergia-felhasználás hatékonysága

● A vizsgálati eredmények első köre
A 3. ábrán látható, hogy a LED-el kiegészített pakchoi jobban növekszik, a növényforma tömörebb, a levelek nagyobbak és vastagabbak, mint a nem kiegészített CK-é. Az LB és MB pakchoi levelei világosabbak és sötétebb zöldek, mint a CK. A 4. ábrán látható, hogy a LED-es kiegészítő lámpás saláta jobban növekszik, mint a CK kiegészítő fény nélkül, a levelek száma magasabb, a növény alakja teltebb.

Az 1. táblázatból látható, hogy a CK-val, LB-vel és MB-vel kezelt pakchoi növénymagasságában, levélszámában, szárazanyag-tartalmában és fényenergia-hasznosítási hatékonyságában nincs szignifikáns különbség, viszont az LB-vel és MB-vel kezelt pakchoi friss tömege kb. szignifikánsan magasabb, mint a CK; Az LB és MB kezelésében nem volt szignifikáns különbség a növényenkénti friss tömegben a két különböző kék fényarányú LED-es termesztőlámpa között.

A 2. táblázatból látható, hogy a saláta növénymagassága LB-kezelésben szignifikánsan magasabb volt, mint a CK-kezelésben, de nem volt szignifikáns különbség az LB-kezelés és az MB-kezelés között. A három kezelés között szignifikáns eltérések mutatkoztak a levélszámban, és az MB-kezelésben volt a legmagasabb, 27 db. Az LB-kezelés növényenkénti friss tömege volt a legmagasabb, 101 g. Szignifikáns különbség volt a két csoport között is. A szárazanyag-tartalomban nem volt szignifikáns különbség a CK és LB kezelések között. Az MB tartalom 4,24%-kal volt magasabb, mint a CK és LB kezeléseknél. Szignifikáns különbségek voltak a fényhasználat hatékonyságában a három kezelés között. A legmagasabb fényhasználati hatékonyság az LB kezelésben volt, ami 13,23 g/mol, a legalacsonyabb a CK kezelésben volt, ami 10,72 g/mol volt.

● A vizsgálati eredmények második köre

A 3. táblázatból látható, hogy az MB-vel kezelt Pakchoi növénymagassága szignifikánsan magasabb volt, mint a CK-é, és nem volt szignifikáns különbség közte és az LB-kezelés között. Az LB-vel és MB-vel kezelt Pakchoi leveleinek száma szignifikánsan magasabb volt, mint a CK-val, de nem volt szignifikáns különbség a kiegészítő fénykezelések két csoportja között. A három kezelés között szignifikáns különbségek voltak a növényenkénti friss tömegben. A növényenkénti friss tömeg a CK-ban volt a legalacsonyabb, 47 g, és az MB-kezelés volt a legmagasabb, 116 g. A szárazanyag-tartalomban nem volt szignifikáns különbség a három kezelés között. A fényenergia-hasznosítás hatékonyságában jelentős különbségek vannak. A CK alacsony, 8,74 g/mol, az MB-kezelés pedig a legmagasabb, 13,64 g/mol.

A 4. táblázatból látható, hogy a saláta tőmagasságában nem volt szignifikáns különbség a három kezelés között. A levelek száma az LB és MB kezelésekben szignifikánsan magasabb volt, mint a CK-ban. Közülük az MB levelek száma volt a legmagasabb, 26. A levelek számában nem volt szignifikáns különbség az LB és MB kezelések között. A két kiegészítő fénykezelési csoport növényenkénti friss tömege szignifikánsan magasabb volt, mint a CK-é, a növényenkénti friss tömeg pedig az MB-kezelésben volt a legmagasabb, ami 133 g volt. Szignifikáns különbségek voltak az LB és MB kezelések között is. Szignifikáns különbségek mutatkoztak a három kezelés között a szárazanyag-tartalomban, az LB-kezelés szárazanyag-tartalma volt a legmagasabb, 4,05%. Az MB kezelés fényenergia-hasznosítási hatékonysága lényegesen magasabb, mint a CK és LB kezelésé, amely 12,67 g/mol.

A második kísérleti kör során a kiegészítő fénycsoport teljes DLI-je sokkal magasabb volt, mint a DLI az első kísérleti körben ugyanannyi kolonizációs nap alatt (1-2. ábra), valamint a kiegészítő fény kiegészítő fényideje. kezelési csoport a második kísérleti körben (4:00-00-17:00). Az első kísérleti körhöz (6:30-17:00) képest ez 2,5 órával nőtt. A Pakchoi két körének betakarítási ideje az ültetés után 35 nap volt. A CK egyes növények friss tömege a két körben hasonló volt. A növényenkénti friss tömeg különbsége LB- és MB-kezelésben a CK-hoz viszonyítva a második kísérleti körben sokkal nagyobb volt, mint a növényenkénti friss tömeg különbsége a CK-hoz képest az első kísérleti körben (1. táblázat, 3. táblázat). A kísérleti saláta második körének betakarítási ideje az ültetés után 42 nap, az első kísérleti saláta betakarítási ideje 46 nap volt az ültetés után. Azon kolonizációs napok száma, amikor a kísérleti saláta CK második körét betakarították, 4 nappal kevesebb volt, mint az első körben, de a növényenkénti friss tömeg 1,57-szerese az első kísérleti körben tapasztaltnak (2. és 4. táblázat). és a fényenergia hasznosítási hatásfoka is hasonló. Látható, hogy a hőmérséklet fokozatos felmelegedésével és az üvegházban a természetes fény fokozatos növekedésével a saláta termelési ciklusa lerövidül.

Anyagok és módszerek
A két tesztelési kör alapvetően a teljes sanghaji telet lefedte, és a kontrollcsoport (CK) viszonylag vissza tudta állítani a hidroponikus zöldszár és saláta tényleges termesztési állapotát az üvegházban alacsony hőmérsékleten és télen kevés napfényben. A fénykiegészítő kísérleti csoport jelentős promóciós hatást fejtett ki a legintuitívabb adatindexre (növényenkénti friss tömeg) a két kísérleti körben. Közülük a Pakchoi termésnövelő hatása egyszerre mutatkozott meg a levelek méretében, színében és vastagságában is. De a saláta általában növeli a levelek számát, és a növény alakja teltebbnek tűnik. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy az enyhe kiegészítés javíthatja a két zöldségkategória ültetésénél a friss tömeget és a termékminőséget, ezzel is növelve a növényi termékek kereskedelmi forgalmát. Pakchoi kiegészítve A piros-fehér, alacsony-kék és piros-fehér, középkék LED-es felső fénymodulok sötétzöldebbek és fényesebbek, mint a kiegészítő fény nélküli levelek, a levelek nagyobbak és vastagabbak, valamint a növekedési tendencia az egész növénytípus tömörebb és erőteljesebb. A „mozaiksaláta” azonban a világoszöld levelű zöldségek közé tartozik, és a növekedési folyamatban nincs nyilvánvaló színváltozási folyamat. A levelek színének változása az emberi szem számára nem nyilvánvaló. A kék fény megfelelő aránya elősegítheti a levélfejlődést és a fotoszintetikus pigmentszintézist, valamint gátolja a csomóközi megnyúlást. Emiatt a világos kiegészítők csoportjába tartozó zöldségeket megjelenési minőségben jobban kedvelik a fogyasztók.

A teszt második fordulójában a kiegészítő fénycsoport összesített napi kumulatív fénymennyisége jóval magasabb volt, mint a DLI ugyanennyi kolonizációs nap alatt a kísérlet első körében (1-2. ábra), és a kiegészítő fény mennyisége. a kiegészítő fénykezelési csoport második körének ideje (4:00-17:00), az első kísérleti körhöz (6:30-17:00) képest 2,5 órával nőtt. A Pakchoi két körének betakarítási ideje az ültetés után 35 nap volt. A CK friss súlya a két körben hasonló volt. A növényenkénti friss tömeg különbsége az LB- és MB-kezelés és a CK között a második kísérleti körben sokkal nagyobb volt, mint a CK-val kezelt növényenkénti friss tömeg különbsége az első kísérleti körben (1. és 3. táblázat). Ezért a fénykiegészítési idő meghosszabbítása elősegítheti a télen beltérben termesztett hidroponikus Pakchoi termelésének növekedését. A kísérleti saláta második körének betakarítási ideje az ültetés után 42 nap, az első kísérleti saláta betakarítási ideje 46 nap volt az ültetés után. A kísérleti saláta második körének betakarításakor a CK csoport kolonizációs napjainak száma 4 nappal kevesebb volt, mint az első körben. Egyetlen növény friss tömege azonban 1,57-szerese volt az első kísérleti körben mértének (2. táblázat és 4. táblázat). A fényenergia hasznosítási hatékonysága hasonló volt. Látható, hogy a hőmérséklet lassú emelkedésével és az üvegházban a természetes fény fokozatos növekedésével (1-2. ábra) a saláta termelési ciklusa ennek megfelelően lerövidülhet. Ezért, ha télen, alacsony hőmérsékleten és alacsony napfény mellett kiegészítő világítási berendezéseket adnak az üvegházhoz, hatékonyan javíthatja a saláta termelési hatékonyságát, majd növelheti a termelést. Az első kísérleti körben a levélmenü növény kiegészített fényfogyasztása 0,95 kw-h, a második kísérleti körben a levélmenü növény kiegészített fényfogyasztása 1,15 kw-h volt. A két kísérleti körhöz képest a Pakchoi három kezelésének fényfogyasztása, a második kísérlet energiafelhasználási hatékonysága alacsonyabb volt, mint az első kísérletben. A saláta CK és LB kiegészítő fénykezelési csoportok fényenergia-hasznosítási hatékonysága a második kísérletben valamivel alacsonyabb volt, mint az első kísérletben. Ebből arra következtethetünk, hogy ennek az lehet az oka, hogy az ültetést követő egy héten belüli alacsony napi középhőmérséklet meghosszabbítja a lassú palántázási időszakot, és bár a hőmérséklet a kísérlet során kissé visszaállt, a tartomány korlátozott volt, és a teljes napi átlaghőmérséklet továbbra is megmaradt. alacsony szinten, ami korlátozta a fényenergia hasznosítási hatékonyságát a leveles zöldségek hidroponikája teljes növekedési ciklusa során. (1. ábra).

A kísérlet során a tápoldat-medencét nem szerelték fel melegítő berendezéssel, így a hidroponikus leveles zöldségek gyökérkörnyezete mindig alacsony hőmérsékletű volt, a napi átlaghőmérséklet pedig korlátozott volt, ami miatt a zöldségek nem tudtak teljes mértékben kihasználni. A napi kumulatív fény mennyisége a LED-es kiegészítő fény kiterjesztésével nőtt. Ezért az üvegházi fény kiegészítésekor télen meg kell fontolni a megfelelő hőmegőrzési és fűtési intézkedéseket, hogy biztosítsuk a fénykiegészítés termelésnövelő hatását. Ezért szükséges a megfelelő hőmegőrzési és hőmérséklet-emelési intézkedések megfontolása, hogy biztosítsuk a fénypótló hatást és a termésnövelést a téli üvegházban. A LED-kiegészítő világítás használata bizonyos mértékig növeli a termelési költségeket, és maga a mezőgazdasági termelés nem magas hozamú iparág. Ezért arra vonatkozóan, hogyan lehet optimalizálni a kiegészítő fénystratégiát és együttműködni más intézkedésekkel a hidroponikus levélzöldségek tényleges téli üvegházi termesztésében, valamint a kiegészítő fényberendezések felhasználásával a hatékony termelés és a fényenergia-felhasználás hatékonyságának és a gazdasági előnyök javítása érdekében. , még további gyártási kísérletekre van szükség.

Szerzők: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai zöld kocka Agricultural Development Co., Ltd.).
Cikk forrása: Agrármérnöki technológia (Greenhouse Horticulture).

Referenciák:
[1] Jianfeng Dai, Philips kertészeti LED alkalmazási gyakorlata üvegházi termelésben [J]. Agrármérnöki technológia, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin és mások. Védett gyümölcsök és zöldségek könnyű kiegészítési technológiájának alkalmazási állapota és kilátásai [J]. Északi kertészet, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao és mások. Az üzemvilágítás kutatási és alkalmazási helyzete és fejlesztési stratégiája [J]. Világítástechnikai Lap, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi és mások. Fényforrás és fényminőség-ellenőrzés alkalmazása üvegházi zöldségtermesztésben [J]. Kínai főzelék, 2012 (2): 1-7