Navorsing oor die effek van LED-aanvullende lig op die opbrengsverhogende effek van hidroponiese blaarslaai en pakchoi in kweekhuise in die winter
[Opsomming] Die winter in Sjanghai word dikwels geteister deur lae temperature en min sonskyn, en die groei van hidroponiese blaargroentes in die kweekhuis is stadig en die produksiesiklus is lank, wat nie aan die markvraag kan voldoen nie. In onlangse jare het LED-aanvullende plantligte begin gebruik word in kweekhuisverbouing en -produksie, tot 'n mate, om te vergoed vir die gebrek dat die daaglikse opgehoopte lig in die kweekhuis nie aan die behoeftes van gewasgroei kan voldoen wanneer die natuurlike lig onvoldoende is nie. In die eksperiment is twee soorte LED-aanvullende ligte met verskillende ligkwaliteit in die kweekhuis geïnstalleer om die verkenningseksperiment uit te voer om die produksie van hidroponiese blaarslaai en groenstingels in die winter te verhoog. Die resultate het getoon dat die twee soorte LED-ligte die vars gewig per plant van paksoi en blaarslaai aansienlik kan verhoog. Die opbrengsverhogende effek van paksoi word hoofsaaklik weerspieël in die verbetering van die algehele sensoriese kwaliteit soos blaarvergroting en -verdikking, en die opbrengsverhogende effek van blaarslaai word hoofsaaklik weerspieël in die toename van die aantal blare en droëmateriaalinhoud.

Lig is 'n onontbeerlike deel van plantgroei. In onlangse jare is LED-ligte wyd gebruik in verbouing en produksie in 'n kweekhuisomgewing as gevolg van hul hoë fotoëlektriese omskakelingskoers, aanpasbare spektrum en lang lewensduur [1]. In die buiteland, as gevolg van die vroeë begin van verwante navorsing en die volwasse ondersteuningstelsel, het baie grootskaalse blom-, vrugte- en groenteproduksie relatief volledige ligaanvullingstrategieë. Die ophoping van 'n groot hoeveelheid werklike produksiedata stel produsente ook in staat om die effek van toenemende produksie duidelik te voorspel. Terselfdertyd word die opbrengs na die gebruik van die LED-aanvullingsligstelsel geëvalueer [2]. Die meeste van die huidige plaaslike navorsing oor aanvullende lig is egter bevooroordeeld teenoor kleinskaalse ligkwaliteit en spektrale optimalisering, en het nie aanvullende ligstrategieë wat in werklike produksie gebruik kan word nie [3]. Baie plaaslike produsente sal direk bestaande buitelandse aanvullende beligtingsoplossings gebruik wanneer hulle aanvullende beligtingstegnologie op produksie toepas, ongeag die klimaatstoestande van die produksiegebied, die tipes groente wat geproduseer word, en die toestande van fasiliteite en toerusting. Boonop lei die hoë koste van aanvullende ligtoerusting en hoë energieverbruik dikwels tot 'n groot gaping tussen die werklike oesopbrengs en ekonomiese opbrengs en die verwagte effek. So 'n huidige situasie is nie bevorderlik vir die ontwikkeling en bevordering van die tegnologie van aanvullende lig en die verhoging van produksie in die land nie. Daarom is dit 'n dringende behoefte om volwasse LED-aanvullende ligprodukte redelikerwys in werklike binnelandse produksieomgewings te plaas, gebruikstrategieë te optimaliseer en relevante data in te samel.

Winter is die seisoen wanneer vars blaargroente in groot aanvraag is. Kweekhuise kan 'n meer geskikte omgewing vir blaargroentegroei in die winter bied as buitelugboerderyvelde. 'n Artikel het egter daarop gewys dat sommige verouderende of swak skoongemaakte kweekhuise 'n ligtransmissie van minder as 50% in die winter het. Daarbenewens is langtermyn reënweer ook geneig om in die winter voor te kom, wat die kweekhuis in 'n lae-temperatuur en lae ligomgewing plaas, wat die normale groei van plante beïnvloed. Lig het 'n beperkende faktor geword vir die groei van groente in die winter [4]. Die Green Cube wat in werklike produksie geplaas is, word in die eksperiment gebruik. Die vlak vloeistofvloei-blaargroente-plantstelsel word gekombineer met Signify (China) Investment Co., Ltd. se twee LED-boonste ligmodules met verskillende blou ligverhoudings. Die plant van blaarslaai en paksoi, wat twee blaargroente met groter markaanvraag is, het ten doel om die werklike toename in die produksie van hidroponiese blaargroente deur LED-beligting in die winterkweekhuis te bestudeer.

Materiaal en Metodes
Materiaal wat vir toets gebruik word

Die toetsmateriaal wat in die eksperiment gebruik is, was blaarslaai en pakchoi-groente. Die blaarslaaivariëteit, Green Leaf Lettuce, kom van Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., en die pakchoi-variëteit, Brilliant Green, kom van die Horticulture Institute van die Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

Eksperimentele metode

Die eksperiment is uitgevoer in die Wenluo-tipe glaskweekhuis van die Sunqiao-basis van Shanghai Green Cube Agricultural Development Co., Ltd. van November 2019 tot Februarie 2020. 'n Totaal van twee rondes van herhaalde eksperimente is uitgevoer. Die eerste ronde van die eksperiment was aan die einde van 2019, en die tweede ronde was aan die begin van 2020. Na saai is die eksperimentele materiaal in die kunsmatige ligklimaatkamer geplaas vir saailingkweek, en die getybesproeiing is gebruik. Gedurende die saailingkweekperiode is die algemene voedingsoplossing van hidroponiese groente met 'n EC van 1.5 en 'n pH van 5.5 vir besproeiing gebruik. Nadat die saailinge tot 3 blare en 1 hartstadium gegroei het, is hulle op die groen kubusbaan-tipe vlakvloei-blaargroenteplantbed geplant. Na plant het die vlakvloei-voedingstofoplossingsirkulasiestelsel EC 2 en pH 6 voedingsoplossing vir daaglikse besproeiing gebruik. Die besproeiingsfrekwensie was 10 minute met watertoevoer en 20 minute met gestaakte watertoevoer. Die kontrolegroep (geen ligaanvulling) en die behandelingsgroep (LED-ligaanvulling) is in die eksperiment vasgestel. CK is in 'n glaskweekhuis geplant sonder ligaanvulling. LB: drw-lb Ho (200W) is gebruik om lig aan te vul na plant in die glaskweekhuis. Die ligvloeidigtheid (PPFD) op die oppervlak van die hidroponiese groentekap was ongeveer 140 μmol/(㎡·S). MB: na plant in die glaskweekhuis is die drw-lb (200W) gebruik om die lig aan te vul, en die PPFD was ongeveer 140 μmol/(㎡·S).

Die eerste ronde eksperimentele plantdatum is 8 November 2019, en die plantdatum is 25 November 2019. Die toetsgroep se ligaanvullingstyd is 6:30-17:00; die tweede ronde eksperimentele plantdatum is 30 Desember 2019, die plantdatum is 17 Januarie 2020, en die aanvullingstyd van die eksperimentele groep is 4:00-17:00.
In sonnige winterweer sal die kweekhuis die sondak, syfolie en waaier oopmaak vir daaglikse ventilasie van 6:00-17:00. Wanneer die temperatuur snags laag is, sal die kweekhuis die dakvenster, syfolie en waaier om 17:00-6:00 (die volgende dag) toemaak, en die termiese isolasiegordyn in die kweekhuis oopmaak vir die behoud van hitte in die nag.

Data-insameling

Die planthoogte, aantal blare en vars gewig per plant is verkry na die oes van die bogrondse dele van Qingjingcai en blaarslaai. Na die meting van die vars gewig is dit in 'n oond geplaas en vir 72 uur by 75 ℃ gedroog. Daarna is die droë gewig bepaal. Die temperatuur in die kweekhuis en Fotosintetiese Fotonvloeidigtheid (PPFD, Fotosintetiese Fotonvloeidigtheid) word elke 5 minute deur die temperatuursensor (RS-GZ-N01-2) en die fotosinteties aktiewe stralingssensor (GLZ-CG) versamel en aangeteken.

Data-analise

Bereken die ligverbruiksdoeltreffendheid (LUE, Light Use Efficiency) volgens die volgende formule:
LUE (g/mol) = groente-opbrengs per eenheidsoppervlakte/die totale kumulatiewe hoeveelheid lig wat groente per eenheidsoppervlakte verkry van plant tot oes
Bereken die droëstofinhoud volgens die volgende formule:
Droëmateriaalinhoud (%) = droë gewig per plant/vars gewig per plant x 100%
Gebruik Excel2016 en IBM SPSS Statistics 20 om die data in die eksperiment te analiseer en die betekenis van die verskil te analiseer.

Materiaal en Metodes
Lig en Temperatuur

Die eerste ronde van die eksperiment het 46 dae geneem van plant tot oes, en die tweede ronde het 42 dae geneem van plant tot oes. Gedurende die eerste ronde van die eksperiment was die daaglikse gemiddelde temperatuur in die kweekhuis meestal in die reeks van 10-18 ℃; gedurende die tweede ronde van die eksperiment was die skommeling van die daaglikse gemiddelde temperatuur in die kweekhuis meer ernstig as tydens die eerste ronde van die eksperiment, met die laagste daaglikse gemiddelde temperatuur van 8.39 ℃ en die hoogste daaglikse gemiddelde temperatuur van 20.23 ℃. Die daaglikse gemiddelde temperatuur het 'n algehele opwaartse neiging getoon gedurende die groeiproses (Fig. 1).

Gedurende die eerste ronde van die eksperiment het die daaglikse ligintegraal (DLI) in die kweekhuis minder as 14 mol/(㎡·D) gefluktueer. Gedurende die tweede ronde van die eksperiment het die daaglikse kumulatiewe hoeveelheid natuurlike lig in die kweekhuis 'n algehele opwaartse neiging getoon, wat hoër as 8 mol/(㎡·D) was, en die maksimum waarde het op 27 Februarie 2020 verskyn, wat 26.1 mol/(㎡·D) was. Die verandering in die daaglikse kumulatiewe hoeveelheid natuurlike lig in die kweekhuis gedurende die tweede ronde van die eksperiment was groter as dié tydens die eerste ronde van die eksperiment (Fig. 2). Gedurende die eerste ronde van die eksperiment was die totale daaglikse kumulatiewe lighoeveelheid (die som van natuurlike lig DLI en LED-aanvullende lig DLI) van die aanvullende liggroep meestal hoër as 8 mol/(㎡·D). Gedurende die tweede ronde van die eksperiment was die totale daaglikse opgehoopte lighoeveelheid van die aanvullende liggroep meestal meer as 10 mol/(㎡·D). Die totale opgehoopte hoeveelheid aanvullende lig in die tweede rondte was 31.75 mol/㎡ meer as dié in die eerste rondte.

Blaargroente-opbrengs en ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid

● Eerste ronde toetsuitslae
Dit kan uit Fig. 3 gesien word dat die LED-aangevulde pakchoi beter groei, die plantvorm meer kompak is, en die blare groter en dikker is as die nie-aangevulde CK. Die LB- en MB-pakchoi-blare is helderder en donkerder groen as CK. Dit kan uit Fig. 4 gesien word dat die blaarslaai met LED-aanvullingslig beter groei as die CK sonder aanvullingslig, die aantal blare is hoër, en die plantvorm is voller.

Dit kan uit Tabel 1 gesien word dat daar geen beduidende verskil in planthoogte, blaargetal, droëmateriaalinhoud en ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid van pakchoi behandel met CK, LB en MB is nie, maar die varsgewig van pakchoi behandel met LB en MB is aansienlik hoër as dié van CK; Daar was geen beduidende verskil in varsgewig per plant tussen die twee LED-kweekligte met verskillende blouligverhoudings in die behandeling van LB en MB nie.

Dit kan uit tabel 2 gesien word dat die planthoogte van blaarslaai in LB-behandeling beduidend hoër was as dié in CK-behandeling, maar daar was geen beduidende verskil tussen LB-behandeling en MB-behandeling nie. Daar was beduidende verskille in die aantal blare tussen die drie behandelings, en die aantal blare in MB-behandeling was die hoogste, wat 27 was. Die vars gewig per plant van LB-behandeling was die hoogste, wat 101 g was. Daar was ook 'n beduidende verskil tussen die twee groepe. Daar was geen beduidende verskil in droëmateriaalinhoud tussen CK- en LB-behandelings nie. Die MB-inhoud was 4,24% hoër as CK- en LB-behandelings. Daar was beduidende verskille in die liggebruiksdoeltreffendheid tussen die drie behandelings. Die hoogste liggebruiksdoeltreffendheid was in LB-behandeling, wat 13,23 g/mol was, en die laagste was in CK-behandeling, wat 10,72 g/mol was.

● Tweede rondte toetsuitslae

Dit kan uit Tabel 3 gesien word dat die planthoogte van Pakchoi wat met MB behandel is, beduidend hoër was as dié van CK, en daar was geen beduidende verskil tussen dit en LB-behandeling nie. Die aantal blare van Pakchoi wat met LB en MB behandel is, was beduidend hoër as dié met CK, maar daar was geen beduidende verskil tussen die twee groepe aanvullende ligbehandelings nie. Daar was beduidende verskille in die varsgewig per plant tussen die drie behandelings. Die varsgewig per plant in CK was die laagste teen 47 g, en die MB-behandeling was die hoogste teen 116 g. Daar was geen beduidende verskil in die droëmateriaalinhoud tussen die drie behandelings nie. Daar is beduidende verskille in ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid. CK is laag teen 8.74 g/mol, en MB-behandeling is die hoogste teen 13.64 g/mol.

Uit Tabel 4 kan gesien word dat daar geen beduidende verskil in planthoogte van blaarslaai tussen die drie behandelings was nie. Die aantal blare in LB- en MB-behandelings was beduidend hoër as dié in CK. Onder hulle was die aantal MB-blare die hoogste met 26. Daar was geen beduidende verskil in die aantal blare tussen LB- en MB-behandelings nie. Die vars gewig per plant van die twee groepe aanvullende ligbehandelings was beduidend hoër as dié van CK, en die vars gewig per plant was die hoogste in MB-behandeling, wat 133 g was. Daar was ook beduidende verskille tussen LB- en MB-behandelings. Daar was beduidende verskille in die droëmateriaalinhoud tussen die drie behandelings, en die droëmateriaalinhoud van die LB-behandeling was die hoogste, wat 4,05% was. Die ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid van MB-behandeling is beduidend hoër as dié van CK- en LB-behandeling, wat 12,67 g/mol is.

Gedurende die tweede ronde van die eksperiment was die totale DLI van die aanvullende liggroep baie hoër as die DLI gedurende dieselfde aantal kolonisasiedae gedurende die eerste ronde van die eksperiment (Figuur 1-2), en die aanvullende ligtyd van die aanvullende ligbehandelingsgroep in die tweede ronde van die eksperiment (4:00-00-17:00). In vergelyking met die eerste ronde van die eksperiment (6:30-17:00) het dit met 2.5 uur toegeneem. Die oestyd van die twee rondes Pakchoi was 35 dae na plant. Die vars gewig van CK individuele plante in die twee rondes was soortgelyk. Die verskil in vars gewig per plant in LB- en MB-behandeling in vergelyking met CK in die tweede ronde van eksperimente was baie groter as die verskil in vars gewig per plant in vergelyking met CK in die eerste ronde van eksperimente (Tabel 1, Tabel 3). Die oestyd van die tweede ronde eksperimentele blaarslaai was 42 dae na plant, en die oestyd van die eerste ronde eksperimentele blaarslaai was 46 dae na plant. Die aantal kolonisasiedae toe die tweede ronde eksperimentele blaarslaai CK geoes is, was 4 dae minder as dié van die eerste ronde, maar die vars gewig per plant is 1.57 keer dié van die eerste ronde eksperimente (Tabel 2 en Tabel 4), en die ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid is soortgelyk. Daar kan gesien word dat soos die temperatuur geleidelik opwarm en die natuurlike lig in die kweekhuis geleidelik toeneem, die produksiesiklus van blaarslaai verkort word.

Materiaal en Metodes
Die twee rondes toetse het basies die hele winter in Sjanghai gedek, en die kontrolegroep (CK) kon die werklike produksiestatus van hidroponiese groenstingel en blaarslaai in die kweekhuis relatief herstel onder lae temperatuur en lae sonlig in die winter. Die ligaanvullingseksperimentgroep het 'n beduidende bevorderingseffek op die mees intuïtiewe data-indeks (vars gewig per plant) in die twee rondes eksperimente gehad. Onder hulle is die opbrengsverhogingseffek van Pakchoi weerspieël in die grootte, kleur en dikte van die blare terselfdertyd. Maar blaarslaai is geneig om die aantal blare te verhoog, en die plantvorm lyk voller. Die toetsresultate toon dat ligaanvulling die vars gewig en produkkwaliteit in die aanplant van die twee groentekategorieë kan verbeter, waardeur die kommersiële waarde van groenteprodukte verhoog word. Pakchoi aangevul deur Die rooi-wit, lae-blou en rooi-wit, middel-blou LED-topligmodules is donkerder groen en blink in voorkoms as die blare sonder aanvullende lig, die blare is groter en dikker, en die groeitendens van die hele planttipe is meer kompak en kragtig. "Mosaïekslaai" behoort egter aan liggroen blaargroentes, en daar is geen duidelike kleurveranderingsproses in die groeiproses nie. Die verandering van blaarkleur is nie duidelik vir die menslike oog nie. Die gepaste verhouding van blou lig kan blaarontwikkeling en fotosintetiese pigmentsintese bevorder, en internodusverlenging inhibeer. Daarom word die groente in die ligaanvullingsgroep meer deur verbruikers verkies in voorkomskwaliteit.

Gedurende die tweede rondte van die toets was die totale daaglikse kumulatiewe lighoeveelheid van die aanvullende liggroep baie hoër as die DLI gedurende dieselfde aantal kolonisasiedae gedurende die eerste rondte van die eksperiment (Figuur 1-2), en die aanvullende ligtyd van die tweede rondte van die aanvullende ligbehandelingsgroep (4:00-17:00) het met 2.5 uur toegeneem in vergelyking met die eerste rondte van die eksperiment (6:30-17:00). Die oestyd van die twee rondtes Pakchoi was 35 dae na plant. Die vars gewig van CK in die twee rondtes was soortgelyk. Die verskil in vars gewig per plant tussen LB- en MB-behandeling en CK in die tweede rondte eksperimente was baie groter as die verskil in vars gewig per plant met CK in die eerste rondte eksperimente (Tabel 1 en Tabel 3). Daarom kan die verlenging van die ligaanvullingstyd die toename in die produksie van hidroponiese Pakchoi wat binnenshuis in die winter gekweek word, bevorder. Die oestyd van die tweede ronde eksperimentele blaarslaai was 42 dae na plant, en die oestyd van die eerste ronde eksperimentele blaarslaai was 46 dae na plant. Toe die tweede ronde eksperimentele blaarslaai geoes is, was die aantal kolonisasiedae van die CK-groep 4 dae minder as dié van die eerste ronde. Die vars gewig van 'n enkele plant was egter 1.57 keer dié van die eerste ronde eksperimente (Tabel 2 en Tabel 4). Die ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid was soortgelyk. Daar kan gesien word dat soos die temperatuur stadig styg en die natuurlike lig in die kweekhuis geleidelik toeneem (Figuur 1-2), die produksiesiklus van blaarslaai dienooreenkomstig verkort kan word. Daarom kan die byvoeging van aanvullende ligtoerusting tot die kweekhuis in die winter met lae temperatuur en lae sonlig die produksiedoeltreffendheid van blaarslaai effektief verbeter en dan produksie verhoog. In die eerste ronde van die eksperiment was die kragverbruik van die blaarspyskaartplant-aangevulde lig 0.95 kWh, en in die tweede ronde van die eksperiment was die kragverbruik van die blaarspyskaartplant-aangevulde lig 1.15 kWh. In vergelyking tussen die twee rondes eksperimente, was die ligverbruik van die drie behandelings van Pakchoi, die energiebenuttingsdoeltreffendheid in die tweede eksperiment laer as dié in die eerste eksperiment. Die ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid van die blaarslaai CK en LB aanvullende ligbehandelingsgroepe in die tweede eksperiment was effens laer as dié in die eerste eksperiment. Daar word afgelei dat die moontlike rede is dat die lae daaglikse gemiddelde temperatuur binne 'n week na plant die stadige saailingperiode langer maak, en hoewel die temperatuur effens herstel het tydens die eksperiment, was die reeks beperk, en die algehele daaglikse gemiddelde temperatuur was steeds op 'n lae vlak, wat die ligenergiebenuttingsdoeltreffendheid gedurende die algehele groeisiklus vir hidroponika van blaargroente beperk het. (Figuur 1).

Tydens die eksperiment was die nutriëntoplossingspoel nie toegerus met verwarmingstoerusting nie, sodat die wortelomgewing van hidroponiese blaargroente altyd op 'n lae temperatuurvlak was, en die daaglikse gemiddelde temperatuur was beperk, wat veroorsaak het dat die groente nie die daaglikse kumulatiewe lig wat deur die LED-aanvullende lig verhoog is, ten volle benut het nie. Daarom, wanneer aanvullende lig in die kweekhuis in die winter aangewend word, is dit nodig om toepaslike hittebewarings- en verwarmingsmaatreëls te oorweeg om die effek van aanvullende lig te verseker om produksie te verhoog. Daarom is dit nodig om toepaslike maatreëls van hittebewaring en temperatuurverhoging te oorweeg om die effek van ligaanvulling en opbrengsverhoging in die winterkweekhuis te verseker. Die gebruik van LED-aanvullende lig sal die produksiekoste tot 'n sekere mate verhoog, en landbouproduksie self is nie 'n hoë-opbrengsbedryf nie. Daarom, met betrekking tot hoe om die aanvullende ligstrategie te optimaliseer en saam te werk met ander maatreëls in die werklike produksie van hidroponiese blaargroente in die winterkweekhuis, en hoe om die aanvullende ligtoerusting te gebruik om doeltreffende produksie te bereik en die doeltreffendheid van ligenergiebenutting en ekonomiese voordele te verbeter, is dit steeds nodig om verdere produksie-eksperimente te doen.

Skrywers: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Sjanghai groen kubus Landbou-ontwikkeling Co., Ltd.).
Artikelbron: Landbou-ingenieurstegnologie (Kweekhuistuinbou).

Verwysings:
[1] Jianfeng Dai, Philips tuinbou-LED-toepassingspraktyk in kweekhuisproduksie [J]. Landbou-ingenieurstegnologie, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Toepassingsstatus en vooruitsigte van ligaanvullingstegnologie vir beskermde vrugte en groente [J]. Noordelike tuinbou, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Navorsing en toepassingstatus en ontwikkelingstrategie van plantbeligting [J]. Tydskrif vir beligtingsingenieurswese, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, et al. Toepassing van ligbron en ligkwaliteitsbeheer in kweekhuisgroenteproduksie [J]. Chinese groente, 2012 (2): 1-7