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].Számos hazai termelő közvetlenül használja a meglévő külföldi kiegészítő világítási megoldásokat a kiegészítő világítástechnika termelési alkalmazásakor, függetlenül a termőhely 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 metódusok
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 fényáram-sűrűség (PPFD) a hidroponikus növényi lombkorona felületén 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.Alacsony éjszakai hőmérséklet esetén az üvegház 17:00-6:00-kor (másnap) bezárja a tetőablakot, az oldalsó tekercsfóliát 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 részeinek 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 metódusok
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 üvegházhatást okozó természetes fény napi kumulatív mennyisége összességében emelkedő tendenciát mutatott, ami magasabb volt, mint 8 mol/(㎡·D), 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, 101g.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 viszonyítva 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 metódusok
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, valamint 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