Rannsóknir á áhrifum LED viðbótarljóss á afrakstur aukin áhrif hydroponic salats og Pakchoi í gróðurhúsi á veturna
[Ágrip] Veturinn í Shanghai lendir oft í lágum hita og lágu sólskini og vöxtur vatnsræktaðra laufgrænmetis í gróðurhúsinu er hægur og framleiðsluferillinn er langur, sem getur ekki mætt framboðseftirspurn markaðarins.Á undanförnum árum hafa LED plöntuviðbótarljós farið að nota í gróðurhúsaræktun og framleiðslu, að vissu marki, til að bæta upp þann galla að daglegt uppsafnað ljós í gróðurhúsinu getur ekki uppfyllt þarfir ræktunar vaxtar þegar náttúrulegt ljós er ófullnægjandi.Í tilrauninni voru tvenns konar LED viðbótarljós með mismunandi ljósgæðum sett upp í gróðurhúsinu til að framkvæma könnunartilraunina til að auka framleiðslu á vatnsræktuðu salati og grænum stöngli á veturna.Niðurstöðurnar sýndu að þessar tvær tegundir af LED ljósum geta verulega aukið ferska þyngd á hverja plöntu af pakchoi og salati.Uppskeruaukandi áhrif pakchoi endurspeglast fyrst og fremst í bættum heildar skyngæði eins og stækkun blaða og þykknun, og uppskeruaukandi áhrif salat endurspeglast aðallega í fjölgun blaða og þurrefnisinnihaldi.

Ljós er ómissandi hluti af vexti plantna.Undanfarin ár hafa LED ljós verið mikið notaðar í ræktun og framleiðslu í gróðurhúsaumhverfi vegna mikils myndrafmagns umbreytingarhlutfalls, sérhannaðar litrófs og langrar endingartíma [1].Í erlendum löndum, vegna snemma upphafs tengdra rannsókna og þroskaðs stuðningskerfis, hafa margar stórar blóma-, ávaxta- og grænmetisframleiðslur tiltölulega fullkomnar léttar viðbótaraðferðir.Uppsöfnun á miklu magni raunverulegra framleiðslugagna gerir framleiðendum einnig kleift að spá skýrt fyrir um áhrif þess að auka framleiðslu.Á sama tíma er ávöxtunin eftir notkun LED viðbótarljósakerfisins metin [2].Hins vegar eru flestar núverandi innlendar rannsóknir á viðbótarljósi hlutdrægar að litlum ljósgæði og litrófshagræðingu og skortir viðbótarljósaaðferðir sem hægt er að nota í raunverulegri framleiðslu[3].Margir innlendir framleiðendur munu beinlínis nota núverandi erlendar viðbótarljósalausnir þegar þeir beita viðbótarljósatækni við framleiðslu, óháð veðurfari á framleiðslusvæðinu, tegundum grænmetis sem framleitt er og aðstæðum aðstöðu og búnaðar.Að auki leiðir hár kostnaður við viðbótarljósabúnað og mikil orkunotkun oft til mikils bils milli raunverulegrar uppskeru og efnahagslegs ávöxtunar og væntanlegra áhrifa.Slík núverandi staða er ekki til þess fallin að þróa og efla tækni til að bæta við ljós og auka framleiðslu í landinu.Þess vegna er brýn þörf að setja fullþroska LED viðbótarljósavörur í raunverulegt framleiðsluumhverfi innanlands, hámarka notkunaraðferðir og safna viðeigandi gögnum.

Veturinn er tíminn þegar ferskt laufgrænmeti er í mikilli eftirspurn.Gróðurhús geta veitt hentugra umhverfi fyrir vöxt laufgrænmetis á veturna en útiræktunarreitir.Hins vegar var bent á í grein að sum öldruð eða illa hrein gróðurhús hafa minna en 50% ljósgeislun á veturna. Að auki er langtímarigningaveður einnig hætt við að eiga sér stað á veturna, sem gerir gróðurhúsið í lág- hitastig og lítið ljós umhverfi, sem hefur áhrif á eðlilegan vöxt plantna.Ljós er orðið takmarkandi þáttur fyrir vöxt grænmetis á veturna [4].Græni teningurinn sem hefur verið settur í raunverulega framleiðslu er notaður í tilrauninni.Grunnt vökvaflæði gróðursetningarkerfi laufgrænmetis passar við tvær LED toppljósaeiningar Signify (China) Investment Co., Ltd. með mismunandi bláum ljóshlutföllum.Gróðursetning salat og pakchoi, sem eru tvö laufgrænmeti með meiri eftirspurn á markaði, miðar að því að rannsaka raunverulega aukningu í framleiðslu á vatnsræktuðu laufgrænmeti með LED lýsingu í vetrargróðurhúsinu.

Efni og aðferðir
Efni sem notuð eru til prófunar

Prófunarefnin sem notuð voru í tilrauninni voru salat og pakkchoi grænmeti.Salatafbrigði, Green Leaf Salat, kemur frá Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., og pakchoi afbrigði, Brilliant Green, kemur frá Garðyrkjustofnun Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

Tilraunaaðferð

Tilraunin var gerð í Wenluo glergróðurhúsi Sunqiao undirstaða Shanghai Green Cube Agricultural Development Co., Ltd. frá nóvember 2019 til febrúar 2020. Alls voru gerðar tvær umferðir af endurteknum tilraunum.Fyrsta umferð tilraunarinnar var í lok árs 2019 og önnur í byrjun árs 2020. Eftir sáningu voru tilraunaefnin sett í gerviljós loftslagsherbergi til ræktunar ungplöntur og flóðvökvun notuð.Á ræktunartímabilinu var almenn næringarlausn úr vatnsræktuðu grænmeti með EC 1,5 og pH 5,5 notuð til áveitu.Eftir að plönturnar stækkuðu í 3 lauf og 1 hjartastig, voru þær gróðursettar á græna teningabrautargerðina með grunnflæði laufgrænmetisgróðursetningarbeðs.Eftir gróðursetningu notaði grunnflæðis næringarefnalausn hringrásarkerfisins EC 2 og pH 6 næringarefnalausn fyrir daglega áveitu.Vökvunartíðni var 10 mín með vatnsveitu og 20 mín með stöðvuðu vatni.Viðmiðunarhópurinn (engin ljósuppbót) og meðferðarhópurinn (LED ljósuppbót) voru settir í tilraunina.CK var gróðursett í glergróðurhúsi án ljósuppbótar.LB: drw-lb Ho (200W) var notað til að bæta við ljós eftir gróðursetningu í glergróðurhúsi.Ljósflæðisþéttleiki (PPFD) á yfirborði vatnsræktaðs grænmetisþekju var um 140 μmól/(㎡·S).MB: eftir gróðursetningu í glergróðurhúsinu var drw-lb (200W) notað til að bæta við ljósið og PPFD var um 140 μmól/(㎡·S).

Fyrsta umferð tilraunagóðursetningardagsetningar er 8. nóvember 2019 og gróðursetningardagur er 25. nóvember 2019. Ljósauppbótartími prófunarhópsins er 6:30-17:00;önnur umferð tilraunagóðursetningardagsetningar er 30. desember 2019 Dagur, gróðursetningardagur er 17. janúar 2020 og viðbótartími tilraunahóps er 4:00-17:00
Í sólríku veðri á veturna mun gróðurhúsið opna sóllúga, hliðarfilmu og viftu fyrir daglega loftræstingu frá 6:00-17:00.Þegar hitastigið er lágt á nóttunni lokar gróðurhúsið þakglugga, hliðarrúllufilmu og viftu klukkan 17:00-6:00 (daginn eftir) og opnar hitaeinangrunartjaldið í gróðurhúsinu til að varðveita næturhita.

Gagnasafn

Plöntuhæð, fjöldi blaða og fersk þyngd á plöntu fengust eftir uppskeru ofanjarðar hluta Qingjingcai og salat.Eftir að ferskþyngdin var mæld var hún sett í ofn og þurrkuð við 75 ℃ í 72 klst.Eftir lokin var þurrvigtin ákvörðuð.Hitastigið í gróðurhúsinu og Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) er safnað og skráð á 5 mín fresti af hitanemanum (RS-GZ-N01-2) og ljóstillífavirka geislunarskynjaranum (GLZ-CG).

Gagnagreining

Reiknaðu ljósnotkunarskilvirkni (LUE, Light Use Efficiency) samkvæmt eftirfarandi formúlu:
LUE (g/mól) = grænmetisuppskera á flatarmálseiningu/heildaruppsafnað ljósmagn sem grænmeti fæst á hverja flatareiningu frá gróðursetningu til uppskeru
Reiknaðu þurrefnisinnihaldið samkvæmt eftirfarandi formúlu:
Þurrefnisinnihald (%) = þurrþyngd á plöntu/fersk þyngd á plöntu x 100%
Notaðu Excel2016 og IBM SPSS Statistics 20 til að greina gögnin í tilrauninni og greina mikilvægi mismunarins.

Efni og aðferðir
Ljós og hitastig

Fyrsta tilraunarlotan tók 46 daga frá gróðursetningu til uppskeru og seinni lotan tók 42 daga frá gróðursetningu til uppskeru.Í fyrstu lotu tilraunarinnar var daglegur meðalhiti í gróðurhúsinu að mestu á bilinu 10-18 ℃;í annarri lotu tilraunarinnar voru sveiflur á dagsmeðalhita í gróðurhúsinu alvarlegri en í fyrstu lotu tilraunarinnar, með lægsta sólarhringsmeðalhitastigið 8,39 ℃ og hæsti sólarhringsmeðalhitinn 20,23 ℃.Dagsmeðalhiti sýndi í heildina hækkun á vaxtarferlinu (mynd 1).

Í fyrstu lotu tilraunarinnar sveiflaðist dagleg ljósheild (DLI) í gróðurhúsi minna en 14 mól/(㎡·D).Í annarri lotu tilraunarinnar sýndi daglegt uppsafnað magn af náttúrulegu ljósi í gróðurhúsi heildaruppstreymi, sem var hærri en 8 mól/(㎡·D), og hámarksgildið birtist 27. febrúar 2020, sem var 26,1 mól. /(㎡·D).Breyting á daglegu uppsöfnuðu magni af náttúrulegu ljósi í gróðurhúsi í annarri lotu tilraunarinnar var meiri en í fyrstu lotu tilraunarinnar (Mynd 2).Í fyrstu lotu tilraunarinnar var heildar daglegt uppsafnað ljósmagn (summan af náttúrulegu ljósi DLI og LED viðbótarljósi DLI) í viðbótarljósahópnum meiri en 8 mól/(㎡·D) oftast.Í annarri lotu tilraunarinnar var heildar daglega uppsafnað ljósmagn viðbótarljósahópsins meira en 10 mól/(㎡·D) oftast.Heildaruppsafnað magn viðbótarljóss í annarri lotu var 31,75 mól/㎡ meira en í fyrstu lotu.

Afrakstur laufgrænmetis og skilvirkni ljósorkunýtingar

●Fyrsta umferð prófniðurstaðna
Það má sjá á mynd 3 að pakchoi sem er með LED vex betur, lögun plöntunnar er þéttari og blöðin eru stærri og þykkari en CK sem ekki er bætt við.LB og MB pakchoi blöðin eru skærari og dekkri græn en CK.Það sést á mynd 4 að salat með LED bætiljósi vex betur en CK án bætiefnaljóss, fjöldi laufanna er meiri og lögun plöntunnar er fyllri.

Af töflu 1 má sjá að ekki er marktækur munur á plöntuhæð, blaðafjölda, þurrefnisinnihaldi og létt orkunýtingu pakchoi meðhöndlaðs með CK, LB og MB, en ferskþyngd pakchoi meðhöndlaðs með LB og MB er verulega hærra en CK;Enginn marktækur munur var á ferskri þyngd á hverja plöntu á milli LED vaxtarljósanna tveggja með mismunandi bláum ljóshlutföllum við meðhöndlun á LB og MB.

Af töflu 2 má sjá að plöntuhæð salats í LB meðferð var marktækt hærri en í CK meðferð, en ekki var marktækur munur á LB meðferð og MB meðferð.Marktækur munur var á fjölda laufblaða meðal þriggja meðferða og var fjöldi laufblaða í MB meðferð mestur, sem var 27. Fersk þyngd á plöntu LB meðferðar var mest, sem var 101g.Einnig var marktækur munur á þessum tveimur hópum.Ekki var marktækur munur á þurrefnisinnihaldi milli CK og LB meðferða.Innihald MB var 4,24% hærra en CK og LB meðferðir.Marktækur munur var á ljósnotkunarskilvirkni milli meðferðanna þriggja.Mesta ljósnotkunarnýtingin var í LB meðferð, sem var 13,23 g/mól, og minnst var í CK meðferð, sem var 10,72 g/mól.

● Önnur umferð prófniðurstaðna

Af töflu 3 má sjá að plöntuhæð Pakchoi sem var meðhöndluð með MB var marktækt hærri en CK og enginn marktækur munur var á henni og LB meðferð.Fjöldi blaða af Pakchoi sem voru meðhöndlaðir með LB og MB var marktækt hærri en með CK, en enginn marktækur munur var á milli tveggja hópa viðbótarljósameðferða.Marktækur munur var á ferskri þyngd á plöntu meðal þriggja meðferða.Fersk þyngd á plöntu í CK var minnst 47 g og MB meðferðin var hæst 116 g.Ekki var marktækur munur á þurrefnisinnihaldi milli meðferðanna þriggja.Verulegur munur er á nýtingu ljósorku.CK er lágt við 8,74 g/mól og MB meðferð er hæst við 13,64 g/mól.

Af töflu 4 má sjá að ekki var marktækur munur á plöntuhæð á salati meðal þriggja meðferða.Fjöldi laufa í LB og MB meðferðum var marktækt meiri en í CK.Þar á meðal var fjöldi MB-laufa mestur eða 26. Ekki var marktækur munur á fjölda laufblaða milli LB- og MB-meðferða.Fersk þyngd á plöntu af tveimur hópum viðbótarljósameðferða var marktækt hærri en CK og fersk þyngd á plöntu var hæst í MB meðferð, sem var 133g.Einnig var marktækur munur á LB og MB meðferðum.Marktækur munur var á þurrefnisinnihaldi meðal þriggja meðferða og var þurrefnisinnihald LB meðhöndlunarinnar hæst, sem var 4,05%.Ljósorkunýtingarnýting MB meðferðar er umtalsvert meiri en CK og LB meðferðar, sem er 12,67 g/mól.

Í annarri lotu tilraunarinnar var heildar DLI viðbótarljósahópsins mun hærra en DLI á sama fjölda landnámsdaga í fyrstu lotu tilraunarinnar (Mynd 1-2), og viðbótarljósatími viðbótarljóssins. meðferðarhópur í annarri lotu tilraunar (4:00-00- 17:00).Í samanburði við fyrstu lotu tilraunarinnar (6:30-17:00) jókst hún um 2,5 klst.Uppskerutími tveggja umferða af Pakchoi var 35 dögum eftir gróðursetningu.Nýþyngd CK einstakrar plöntu í tveimur umferðunum var svipuð.Munur á ferskþyngd á plöntu í LB og MB meðferð miðað við CK í annarri tilraunalotu var mun meiri en munur á ferskþyngd á plöntu miðað við CK í fyrstu tilraunalotu (tafla 1, tafla 3).Uppskerutími annarrar lotu tilraunakalats var 42 dögum eftir gróðursetningu og uppskerutími fyrstu lotu tilraunakáls var 46 dagar eftir gróðursetningu.Fjöldi landnámsdaga þegar önnur umferð tilrauna salat CK var uppskera var 4 dögum færri en í fyrstu umferð, en fersk þyngd á plöntu er 1,57 sinnum meiri en í fyrstu lotu tilrauna (tafla 2 og tafla 4), og ljósorkunýtingin er svipuð.Það má sjá að þegar hitastigið hitnar smám saman og náttúrulegt ljós í gróðurhúsinu eykst smám saman styttist framleiðsluferill salatsins.

Efni og aðferðir
Prófunarloturnar tvær náðu í grundvallaratriðum yfir allan veturinn í Shanghai og viðmiðunarhópurinn (CK) gat tiltölulega endurheimt raunverulega framleiðslustöðu vatnsræktunar græns stönguls og salats í gróðurhúsinu við lágt hitastig og lítið sólarljós á veturna.Tilraunahópurinn fyrir létt bætiefni hafði marktæk kynningaráhrif á leiðandi gagnavísitölu (fersk þyngd á plöntu) í tilraunalotunum tveimur.Meðal þeirra endurspeglast ávöxtunaraukning áhrif Pakchoi í stærð, lit og þykkt laufanna á sama tíma.En salat hefur tilhneigingu til að fjölga laufunum og plöntuformið lítur út fyrir að vera fyllra.Niðurstöður prófanna sýna að létt viðbót getur bætt ferskþyngd og vörugæði við gróðursetningu grænmetisflokkanna tveggja og þar með aukið sölu grænmetisafurða.Pakchoi bætt við Rauðhvítu, lágbláu og rauðhvítu, meðalbláu LED toppljósaeiningarnar eru dökkgrænar og glansandi í útliti en blöðin án viðbótarljóss, blöðin eru stærri og þykkari og vaxtarþróun öll plöntutegundin er þéttari og öflugri.Hins vegar tilheyrir „mósaíksalat“ ljósgrænu laufgrænmeti og það er ekkert augljóst litabreytingarferli í vaxtarferlinu.Breytingin á blaðalitnum er ekki augljós fyrir augu manna.Viðeigandi hlutfall af bláu ljósi getur stuðlað að þróun blaða og ljóstillífun litarefnismyndunar og hindrað lengingu innanhnúta.Þess vegna er grænmetið í léttfæðubótarhópnum í meiri hylli neytenda í útlitsgæði.

Í annarri lotu prófsins var heildar daglegt uppsafnað ljósmagn viðbótarljósahópsins mun hærra en DLI á sama fjölda landnámsdaga í fyrstu lotu tilraunarinnar (mynd 1-2) og viðbótarljósið. tíma annarrar umferðar viðbótarljósameðferðarhópsins (4: 00-17: 00), samanborið við fyrstu lotu tilraunarinnar (6:30-17: 00), jókst það um 2,5 klukkustundir.Uppskerutími tveggja umferða af Pakchoi var 35 dögum eftir gróðursetningu.Nýþyngd CK í tveimur umferðunum var svipuð.Munurinn á ferskþyngd á plöntu á milli LB og MB meðferðar og CK í annarri tilraunalotu var mun meiri en munurinn á ferskþyngd á plöntu með CK í fyrstu tilraunalotu (tafla 1 og tafla 3).Þess vegna getur lenging ljósuppbótartímans stuðlað að aukinni framleiðslu á vatnsræktuðum Pakchoi sem er ræktað innandyra á veturna.Uppskerutími annarrar lotu tilraunakalats var 42 dögum eftir gróðursetningu og uppskerutími fyrstu lotu tilraunakáls var 46 dagar eftir gróðursetningu.Þegar önnur lota af tilraunasalati var safnað var fjöldi landnámsdaga CK hópsins 4 dögum færri en fyrstu lotunnar.Hins vegar var nýþyngd stakrar plöntu 1,57 sinnum meiri en í fyrstu lotu tilrauna (tafla 2 og tafla 4).Ljósorkunýtingin var svipuð.Það má sjá að þar sem hitastigið hækkar hægt og náttúrulega birtan í gróðurhúsinu eykst smám saman (Mynd 1-2) þá er hægt að stytta framleiðsluferil salatsins sem því nemur.Því að bæta viðbótarljósabúnaði við gróðurhúsið á veturna með lágum hita og lágu sólarljósi getur í raun bætt framleiðslu skilvirkni salat, og síðan aukið framleiðslu.Í fyrstu lotu tilraunarinnar var 0,95 kw-klst. orkunotkun blaðamatsverksmiðjunnar 0,95 kw-klst, og í annarri lotu tilraunarinnar var blaðamatseðill álversins bætt ljósafli 1,15 kw-h.Í samanburði á milli tveggja tilraunalota, ljósnotkunar þriggja meðferða á Pakchoi, var orkunýtingarnýtingin í annarri tilraun minni en í fyrstu tilrauninni.Ljósorkunýtingarnýting salat CK og LB viðbótarljósameðferðarhópanna í seinni tilrauninni var aðeins lægri en í fyrstu tilrauninni.Niðurstaðan er sú að hugsanleg ástæða sé sú að lágur meðalhiti á sólarhring innan viku eftir gróðursetningu gerir hæga plöntutímann lengri og þó að hitastigið hafi farið aðeins aftur á meðan á tilrauninni stóð var bilið takmarkað og heildardagsmeðalhitinn var enn á lágu stigi, sem takmarkaði nýtingu ljósorku í heildarvaxtarferli vatnsræktunar laufgrænmetis.(Mynd 1).

Meðan á tilrauninni stóð var næringarefnalaugin ekki búin hitabúnaði, þannig að rótarumhverfi vatnsræktaðra laufgrænmetis var alltaf við lágt hitastig og daglegur meðalhiti takmarkaður, sem olli því að grænmetið nýttist ekki að fullu. af daglegu uppsöfnuðu ljósi jókst með því að lengja LED viðbótarljósið.Þess vegna er nauðsynlegt að huga að viðeigandi hitaverndar- og upphitunarráðstöfunum þegar bætt er við ljós í gróðurhúsinu á veturna til að tryggja áhrif ljósuppbótar til að auka framleiðslu.Þess vegna er nauðsynlegt að huga að viðeigandi ráðstöfunum til að varðveita hita og hitastig til að tryggja áhrif ljósuppbótar og uppskeruaukningar í vetrargróðurhúsi.Notkun LED viðbótarljóss mun auka framleiðslukostnaðinn að vissu marki og landbúnaðarframleiðsla sjálf er ekki hágæða iðnaður.Þess vegna varðandi hvernig á að hámarka viðbótarljósastefnuna og vinna með öðrum ráðstöfunum við raunverulega framleiðslu á vatnsræktuðu laufgrænmeti í vetrargróðurhúsi og hvernig á að nota viðbótarljósabúnaðinn til að ná fram skilvirkri framleiðslu og bæta skilvirkni ljósorkunýtingar og efnahagslegan ávinning. , það þarf enn frekari framleiðslutilraunir.

Höfundar: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.).
Heimild greinar: Landbúnaðarverkfræðitækni (Gróðurhúsagarður).

Tilvísanir:
[1] Jianfeng Dai, Philips garðyrkju LED notkunaræfingar í gróðurhúsaframleiðslu [J].Landbúnaðarverkfræðitækni, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, o.fl.Umsóknarstaða og horfur á ljósbætistækni fyrir verndaða ávexti og grænmeti [J].Norræn garðyrkja, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, o.fl.Rannsóknar- og notkunarstaða og þróunarstefna plöntulýsingar [J].Tímarit ljósaverkfræði, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, o.fl.Notkun ljósgjafa og ljósgæðastýringar í gróðurhúsaframleiðslu grænmetis [J].Kínverskt grænmeti, 2012 (2): 1-7