Ricerca nantu à l'Effettu di a Luce Supplementaria LED nantu à l'Effettu Crescente di u Rendimentu di Lattuga Idroponica è Pakchoi in Serra in Inverno
[Abstract] L'inguernu in Shanghai spessu scontra a bassa temperatura è u sole bassu, è a crescita di i vegetali idroponichi di foglia in a serra hè lenta è u ciculu di produzzione hè longu, chì ùn pò micca risponde à a dumanda di offerta di u mercatu. Nta l'ultimi anni, i luci supplementarii di a pianta LED sò cuminciati à esse aduprati in a cultura è a produzzione di serra, in una certa misura, per cumpensà u difettu chì a luce accumulata ogni ghjornu in a serra ùn pò micca risponde à i bisogni di a crescita di i culturi quandu a luce naturale hè. insufficiente. In l'esperimentu, dui tipi di luci supplementari LED cù una qualità di luce diversa sò stati installati in a serra per realizà l'esperimentu di esplorazione di aumentà a produzzione di lattuga idroponica è di steli verdi in l'invernu. I risultati dimustranu chì i dui tipi di luci LED ponu aumentà significativamente u pesu frescu per pianta di pakchoi è lettuce. L'effettu di u rendiment di u pakchoi hè principarmenti riflessu in a migliione di a qualità sensoriale generale, cum'è l'allargamentu di a foglia è l'engrossimentu, è l'effettu di u rendiment di lettuce hè principalmente riflessu in l'aumentu di u numeru di foglie è u cuntenutu di materia secca.

A luce hè una parte indispensabile di a crescita di e piante. Nta l'ultimi anni, i luci LED sò stati largamente utilizati in a cultura è a produzzione in un ambiente di serra per via di a so alta rata di cunversione fotoelettrica, spettru persunalizabile è longa vita di serviziu [1]. In i paesi stranieri, per via di l'iniziu iniziale di a ricerca in relazione è di u sistema di supportu maturu, assai pruduzzione di fiori, frutti è verdura à grande scala anu strategie di supplementu di luce relativamente cumpletu. L'accumulazione di una grande quantità di dati di produzzione attuale permette ancu à i pruduttori di predichendu chjaramente l'effettu di l'aumentu di a produzzione. À u listessu tempu, u ritornu dopu l'usu di u sistema di luce supplementu LED hè evaluatu [2]. Tuttavia, a maiò parte di l'attuale ricerca domestica nantu à a luce supplementaria hè preghjudiziu versu a qualità di a luce è l'ottimisazione spettrale à piccula scala, è manca di strategie di luce supplementari chì ponu esse aduprate in a produzzione attuale [3]. Parechji pruduttori domestici utilizanu direttamente suluzioni di illuminazione supplementari stranieri esistenti quandu applicà a tecnulugia di illuminazione supplementaria à a produzzione, indipendentemente da e cundizioni climatichi di l'area di produzzione, i tipi di verdura prodotta, è e cundizioni di e facilità è l'equipaggiu. Inoltre, l'altu costu di l'equipaggiu di luce supplementu è l'altu cunsumu d'energia sò spessu risultatu in una distanza enormosa trà u rendiment di a cultura attuale è u ritornu ecunomicu è l'effettu previstu. Una tale situazione attuale ùn hè micca favurevule à u sviluppu è a prumuzione di a tecnulugia di supplementu di luce è di crescita di a produzzione in u paese. Per quessa, hè una necessità urgente di mette in modu ragiunate i prudutti di luce supplementari LED maturi in l'ambienti di produzzione domestica attuale, ottimisà e strategie d'usu, è accumule dati pertinenti.

L'inguernu hè a staghjoni quandu i vegetali frondosi freschi sò in grande dumanda. I serre ponu furnisce un ambiente più adattatu per a crescita di i vegetali frondosi in l'invernu cà i campi agriculi all'apertu. In ogni casu, un articulu hà indicatu chì certi serre invechjate o pocu pulite anu una trasmissione luminosa di menu di 50% in l'invernu. a temperatura è l'ambienti di poca luce, chì affettanu a crescita normale di e piante. A luce hè diventata un fattore limitante per a crescita di ligumi in l'invernu [4]. U Green Cube chì hè statu messu in produzzione attuale hè utilizatu in l'esperimentu. U sistema di piantazione di verdura foglia di u flussu di liquidu superficiale hè assuciatu cù i dui moduli di luce LED superiore di Signify (China) Investment Co., Ltd. cù diverse proporzioni di luce blu. A piantazione di lettuce è pakchoi, chì sò dui ligumi fogliari cù una dumanda più grande di u mercatu, hà u scopu di studià l'aumentu attuale di a produzzione di vegetali idroponichi di foglia per l'illuminazione LED in a serra invernale.

Materiali è metudi
Materiali utilizati per a prova

I materiali di prova utilizati in l'esperimentu eranu lattuga è verdura packchoi. Varietà di lattuga, Green Leaf Lettuce, vene da Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., è varietà pakchoi, Brilliant Green, vene da l'Orticulture Institute di Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

Metudu spirimintali

L'esperimentu hè statu realizatu in a serra di vetru di u tipu Wenluo di a basa di Sunqiao di u cubu verde di Shanghai Agricultural Development Co., Ltd da nuvembre 2019 à ferraghju 2020. Un tutale di duie volte di spirimenti ripetuti sò stati fatti. A prima volta di l'esperimentu hè stata à a fine di u 2019, è a seconda volta hè stata à u principiu di u 2020. Dopu a simminzioni, i materiali sperimentali sò stati posti in a stanza di u clima artificiale di luce artificiale per a crescita di piantini, è l'irrigazione di marea hè stata utilizata. Duranti u periodu di crescita di piantini, a suluzione nutritiva generale di i vegetali idroponichi cù EC di 1,5 è pH di 5,5 hè stata utilizata per irrigazione. Dopu chì e piantini criscinu à 3 foglie è 1 stage di cori, sò stati piantati nantu à u cubo verde di u tipu di pista di u cubu di u lettu di piantazione di vegetale di foglia di flussu superficiale. Dopu a piantazione, u sistema di circulazione di a suluzione di nutriente à flussu pocu prufondu hà utilizatu a suluzione nutritiva EC 2 è pH 6 per l'irrigazione di ogni ghjornu. A freccia di irrigazione hè stata di 10 min cù u supply d'acqua è 20 min cù u supply d'acqua ferma. U gruppu di cuntrollu (senza supplementu di luce) è u gruppu di trattamentu (supplementu di luce LED) sò stati stabiliti in l'esperimentu. CK hè stata piantata in serra di vetru senza supplementu di luce. LB: drw-lb Ho (200W) hè stata utilizata per supplementà a luce dopu a pianta in serra di vetru. A densità di flussu luminoso (PPFD) nantu à a superficia di u canopy vegetale idroponicu era di circa 140 μmol/(㎡·S). MB: dopu a pianta in a serra di vetru, u drw-lb (200W) hè stata utilizata per supplementà a luce, è u PPFD era di circa 140 μmol / (㎡·S).

A prima volta di a data di piantazione sperimentale hè l'8 di nuvembre 2019, è a data di piantazione hè u 25 di nuvembre 2019. U tempu di supplementu di luce di u gruppu di teste hè 6: 30-17: 00; a seconda volta di a data di piantazione sperimentale hè u 30 di dicembre di u 2019 Day, a data di piantazione hè u 17 di ghjennaghju di u 2020, è u tempu di supplementu di u gruppu sperimentale hè 4:00-17:00.
In u clima assolellatu in l'invernu, a serra apre u sunroof, film laterale è fan per a ventilazione di ogni ghjornu da 6:00-17:00. Quandu a temperatura hè bassa à a notte, a serra chjuderà a lucernaria, u film di rollu laterale è u fan à 17:00-6:00 (u ghjornu dopu), è apre a cortina d'insulazione termale in a serra per a preservazione di u calore di notte.

Raccolta di dati

L'altezza di a pianta, u numeru di foglie, è u pesu frescu per pianta sò stati ottenuti dopu a cugliera di e parti suprana di Qingjingcai è lettuce. Dopu a misurazione di u pesu frescu, hè stata posta in un fornu è secca à 75 ℃ per 72 h. Dopu à a fine, u pesu seccu hè statu determinatu. A temperatura in a serra è a densità di flussu di fotoni di fotosintesi (PPFD, densità di flussu di fotoni di fotosintesi) sò cullate è registrate ogni 5 min da u sensore di temperatura (RS-GZ-N01-2) è u sensore di radiazione fotosintetica attiva (GLZ-CG).

Analisi di dati

Calculà l'efficienza di l'usu di luce (LUE, Efficienza di l'usu di luce) secondu a seguente formula:
LUE (g/mol) = rendimentu vegetale per unità di superficie / a quantità cumulativa totale di luce ottenuta da i vegetali per unità di superficie da a piantazione à a cugliera
Calcule u cuntenutu di materia secca secondu a formula seguente:
Contenutu di materia secca (%) = pesu seccu per pianta / pesu frescu per pianta x 100%
Aduprate Excel2016 è IBM SPSS Statistics 20 per analizà e dati in l'esperimentu è analizà u significatu di a diferenza.

Materiali è metudi
Luce è Temperature

A prima volta di l'esperimentu hà pigliatu 46 ghjorni da a pianta à a cugliera, è a seconda volta hà pigliatu 42 ghjorni da a pianta à a cugliera. Durante a prima volta di l'esperimentu, a temperatura media di ogni ghjornu in a serra era soprattuttu in a gamma di 10-18 ℃; durante a seconda volta di l'esperimentu, a fluttuazione di a temperatura media di ogni ghjornu in a serra era più severa chì durante a prima volta di l'esperimentu, cù a temperatura media di u ghjornu più bassu di 8,39 ℃ è a temperatura media di u ghjornu più altu di 20,23 ℃. A temperatura media di u ghjornu hà dimustratu una tendenza generale ascendente durante u prucessu di crescita (Fig. 1).

Duranti a prima volta di l'esperimentu, l'integrale di luce di ogni ghjornu (DLI) in serra hà fluttuatu menu di 14 mol/(㎡·D). Duranti a seconda volta di l'esperimentu, a quantità cumulativa di u ghjornu di luce naturale in serra hà dimustratu una tendenza generale in crescita, chì era più altu di 8 mol/(㎡·D), è u valore massimu apparsu u 27 di ferraghju 2020, chì era 26,1 mol. /(㎡·D). U cambiamentu di a quantità cumulativa di ogni ghjornu di luce naturale in serra durante a seconda volta di l'esperimentu era più grande chì durante a prima volta di l'esperimentu (Fig. 2). Durante a prima volta di l'esperimentu, a quantità totale di luce cumulativa di ogni ghjornu (a somma di a luce naturale DLI è a luce supplementaria led DLI) di u gruppu di luce supplementaria era più altu di 8 mol/(㎡·D) a maiò parte di u tempu. Duranti a seconda volta di l'esperimentu, a quantità di lumera accumulata ogni ghjornu di u gruppu di luce supplementaria era più di 10 mol/(㎡·D) a maiò parte di u tempu. A quantità totale accumulata di luce supplementaria in a seconda volta era 31,75 mol / ㎡ più di quella in a prima volta.

Rendimentu di verdura à foglia è Efficienza d'utilizazione di l'energia ligera

●Prima volta di i risultati di a prova
Pò esse vistu da a fig. 3 chì u pakchoi LED-supplementatu cresce megliu, a forma di a pianta hè più compacta, è e foglie sò più grossi è più grossi chì u CK non supplementatu. I foglie LB è MB pakchoi sò più brillanti è verdi più scuri cà CK. Pò esse vistu da a figura 4 chì a lettuce cù lumi di supplementu LED cresce megliu cà u CK senza luce di supplementu, u numaru di foglie hè più altu, è a forma di a pianta hè più piena.

Pò esse vistu da a Tabella 1 chì ùn ci hè micca una diferenza significativa in l'altezza di a pianta, u numeru di foglie, u cuntenutu di materia secca è l'efficienza di l'utilizazione di l'energia ligera di pakchoi trattatu cù CK, LB è MB, ma u pesu frescu di pakchoi trattatu cù LB è MB hè significativamente più altu ch'è quellu di CK; Ùn ci era micca una diferenza significativa in u pesu frescu per pianta trà e duie luci LED di crescita cù diverse proporzioni di luce blu in u trattamentu di LB è MB.

Pò esse vistu da a tavula 2 chì l'altezza di a pianta di lettuce in u trattamentu LB era significativamente più altu ch'è in u trattamentu CK, ma ùn ci era micca una diferenza significativa trà u trattamentu LB è u trattamentu MB. Ci era differenzi significati in u nùmeru di foglie trà i trè trattamenti, è u nùmeru di foglie in u trattamentu MB era u più altu, chì era 27. U pesu frescu per pianta di trattamentu LB era u più altu, chì era 101g. Ci era ancu una differenza significativa trà i dui gruppi. Ùn ci era micca differenza significativa in u cuntenutu di materia secca trà i trattamenti CK è LB. U cuntenutu di MB era 4.24% più altu di i trattamenti CK è LB. Ci era una differenza significativa in l'efficienza di l'usu di a luce trà i trè trattamenti. A più alta efficienza di usu di luce era in u trattamentu LB, chì era 13.23 g / mol, è u più bassu era in u trattamentu CK, chì era 10.72 g / mol.

●Second round di i risultati di a prova

Pò esse vistu da a Table 3 chì l'altezza di a pianta di Pakchoi trattata cù MB era significativamente più altu ch'è quella di CK, è ùn ci era micca una diferenza significativa trà questu è u trattamentu LB. U numaru di foglie di Pakchoi trattatu cù LB è MB era significativamente più altu ch'è quellu cù CK, ma ùn ci era micca una diferenza significativa trà i dui gruppi di trattamenti di luce supplementari. Ci era differenzi significati in u pesu frescu per pianta trà i trè trattamenti. U pesu frescu per pianta in CK era u più bassu à 47 g, è u trattamentu MB era u più altu à 116 g. Ùn ci era micca una diferenza significativa in u cuntenutu di materia secca trà i trè trattamenti. Ci sò differenzi significativi in ​​l'efficienza di l'utilizazione di l'energia luminosa. CK hè bassu à 8,74 g / mol, è u trattamentu MB hè u più altu à 13,64 g / mol.

Pò esse vistu da a Tabella 4 chì ùn ci era micca una diferenza significativa in l'altezza di a pianta di lettuce trà i trè trattamenti. U numaru di foglie in trattamenti LB è MB era significativamente più altu ch'è in CK. Frà elli, u numaru di foglie MB era u più altu à 26. Ùn ci era micca una diferenza significativa in u numeru di foglie trà i tratti LB è MB. U pesu frescu per pianta di i dui gruppi di trattamenti di luce supplementari era significativamente più altu ch'è quellu di CK, è u pesu frescu per pianta era u più altu in u trattamentu MB, chì era 133g. Ci era ancu differenze significative trà i trattamenti LB è MB. Ci era differenzi significativu in u cuntenutu di materia secca trà i trè trattamenti, è u cuntenutu di materia secca di u trattamentu LB era u più altu, chì era 4,05%. L'efficienza di l'utilizazione di l'energia luminosa di u trattamentu MB hè significativamente più altu ch'è quella di u trattamentu CK è LB, chì hè 12.67 g / mol.

Duranti a seconda volta di l'esperimentu, u DLI tutale di u gruppu di luce supplementaria era assai più altu ch'è u DLI durante u listessu numaru di ghjorni di culunizazione durante a prima volta di l'esperimentu (Figura 1-2), è u tempu di luce supplementaria di a luce supplementaria. gruppu di trattamentu in a seconda volta di l'esperimentu (4:00-00-17:00). Comparatu cù a prima volta di l'esperimentu (6: 30-17: 00), hà aumentatu da 2,5 ore. U tempu di cugliera di e duie volte di Pakchoi era 35 ghjorni dopu a pianta. U pesu frescu di a pianta individuale CK in i dui rounds era simili. A diffarenza di u pesu frescu per pianta in u trattamentu LB è MB paragunatu à CK in a seconda volta di esperimenti era assai più grande chì a diffarenza di u pesu frescu per pianta paragunatu à CK in a prima volta di esperimenti (Table 1, Table 3). U tempu di cugliera di a seconda volta di lettuce sperimentale era 42 ghjorni dopu a pianta, è u tempu di cugliera di a prima volta di lettuce sperimentale era 46 ghjorni dopu a pianta. U numaru di ghjorni di culunizazione quandu a seconda volta di lettuce spirimintali CK hè stata racolta era 4 ghjorni menu di quellu di a prima volta, ma u pesu frescu per pianta hè 1,57 volte quellu di a prima volta di esperimenti (Table 2 è Table 4). è l'efficienza di l'utilizazione di l'energia luminosa hè simile. Pò esse vistu chì, cum'è a tampiratura si cala gradualmente è a luce naturale in a serra aumenta gradualmente, u ciculu di produzzione di lettuce hè scurciatu.

Materiali è metudi
I dui rounds di teste cupriu basamente l'inguernu tutale in Shanghai, è u gruppu di cuntrollu (CK) hà sappiutu ripristinà relativamente u statutu di produzzione attuale di stalk green hydroponic è lattuga in serra sottu bassa temperatura è bassu sole in l'invernu. U gruppu di l'esperimentu di supplementu di luce hà avutu un effettu di prumuzione significativu nantu à l'indici di dati più intuitive (pesu frescu per pianta) in i dui rounds di esperimenti. À mezu à elli, l'effettu di l'aumentu di u rendiment di Pakchoi hè stata riflessa in a dimensione, u culore è u grossu di e foglie à u stessu tempu. Ma a lettuce tende à aumentà u nùmeru di foglie, è a forma di a pianta pare più piena. I risultati di a prova mostranu chì a supplementazione ligera pò migliurà u pesu frescu è a qualità di u produttu in a piantazione di e duie categurie di verdura, aumentendu cusì a cummercialità di i prudutti vegetali. Pakchoi supplemented by U rossu-biancu, bassu-blu è rossu-biancu, mid-blu LED top-light moduli sò verdi più scuri è brillanti in apparenza cà e foglie senza luce supplementu, e foglie sò più grande è più grossu, è a tendenza di crescita di u tipu di pianta sana hè più compactu è vigoru. In ogni casu, "lettuce mosaicu" appartene à i ligumi di foglia verde chjaru, è ùn ci hè micca un prucessu di cambiamentu di culore evidenti in u prucessu di crescita. U cambiamentu di u culore di foglie ùn hè micca evidenti per l'ochji umani. A proporzione adattata di luce blu pò prumove u sviluppu di foglie è a sintesi di pigmentu fotosinteticu, è impedisce l'allungamentu di l'internode. Dunque, i vegetali in u gruppu di supplementu di luce sò più favuriti da i cunsumatori in a qualità di l'apparenza.

Duranti a seconda volta di a prova, a quantità totale di luce cumulativa di u gruppu di luce supplementaria era assai più altu ch'è u DLI durante u listessu numeru di ghjorni di culunizazione durante a prima volta di l'esperimentu (Figura 1-2), è a luce supplementaria. tempu di a seconda volta di u gruppu di trattamentu di luce supplementari (4: 00-17: 00), cumparatu cù a prima volta di l'esperimentu (6: 30-17: 00), hà aumentatu da 2,5 ore. U tempu di cugliera di e duie volte di Pakchoi era 35 ghjorni dopu a pianta. U pesu frescu di CK in i dui turni era simili. A diferenza in u pesu frescu per pianta trà LB è MB trattamentu è CK in a seconda volta di esperimenti era assai più grande chì a diferenza di pesu frescu per pianta cù CK in a prima volta di esperimenti (Table 1 è Table 3). Dunque, allargà u tempu di supplementu di luce pò prumove l'aumentu di a produzzione di Pakchoi idroponicu cultivatu indoor in l'invernu. U tempu di cugliera di a seconda volta di lettuce sperimentale era 42 ghjorni dopu a pianta, è u tempu di cugliera di a prima volta di lettuce sperimentale era 46 ghjorni dopu a pianta. Quandu a seconda volta di lettuce sperimentale hè stata cugliera, u numaru di ghjorni di culunizazione di u gruppu CK era 4 ghjorni menu di quellu di a prima volta. In ogni casu, u pesu frescu di una sola pianta era 1,57 volte quellu di a prima volta di esperimenti (Table 2 and Table 4). L'efficienza di l'utilizazione di l'energia luminosa era simile. Pò esse vistu chì, cum'è a temperatura scende lentamente è a luce naturale in a serra aumenta gradualmente (Figura 1-2), u ciculu di produzzione di lettuce pò esse scurciatu in cunseguenza. Per quessa, aghjunghjendu l'equipaggiu di luce supplementu à a serra in l'inguernu cù a temperatura bassa è u sole bassu pò migliurà efficacemente l'efficienza di a produzzione di lettuce, è poi Aumentà a produzzione. In a prima volta di esperimentu, a pianta di menu foglia supplementatu u cunsumu d'energia di luce era 0,95 kw-h, è in a seconda volta di l'esperimentu, a pianta di menu foglia supplementata u cunsumu di energia di luce era 1,15 kw-h. Comparatu trà e duie volte di esperimenti, u cunsumu di luce di i trè trattamenti di Pakchoi, l'efficienza di l'utilizazione di l'energia in u sicondu esperimentu era più bassu di quellu in u primu esperimentu. L'efficienza di l'utilizazione di l'energia ligera di i gruppi di trattamentu di luce supplementari CK è LB di lettuce in u sicondu esperimentu era ligeramente più bassu di quellu in u primu esperimentu. Hè inferitu chì u mutivu pussibili hè chì a bassa temperatura media di ogni ghjornu in una settimana dopu à a piantazione rende u periodu di piantina lentu più longu, è ancu s'ellu a temperatura hà rimbursatu un pocu durante l'esperimentu, a gamma era limitata, è a temperatura media di ogni ghjornu era sempre. à un livellu bassu, chì limitava l'efficienza di l'utilizazione di l'energia ligera durante u ciclu di crescita generale per l'idroponia di verdura foglia. (Figura 1).

Duranti l'esperimentu, a piscina di suluzione di nutrienti ùn era micca furnita cù l'equipaggiu di riscaldamentu, cusì chì l'ambienti radicali di i vegetali idroponici era sempre à un livellu bassu di temperatura, è a temperatura media di ogni ghjornu era limitata, chì hà causatu chì i vegetali fallenu à fà u pienu usu. di a luce cumulativa di ogni ghjornu hà aumentatu allargendu a luce supplementaria LED. Per quessa, quandu si cumplementa a luce in a serra in l'inguernu, hè necessariu di cunsiderà e misure di cunservazione di u calore appropritatu è di riscaldamentu per assicurà l'effettu di supplementà a luce per aumentà a produzzione. Per quessa, hè necessariu di cunsiderà misure appropritate di a preservazione di u calore è l'aumentu di a temperatura per assicurà l'effettu di u supplementu di luce è l'aumentu di u rendiment in serra invernale. L'usu di a luce supplementaria LED aumenterà u costu di produzzione in una certa misura, è a produzzione agricula stessu ùn hè micca una industria d'altu rendiment. Dunque, in quantu à ottimisà a strategia di luce supplementaria è cooperà cù altre misure in a produzzione attuale di vegetali idroponici à foglia in serra invernale, è cumu utilizà l'equipaggiu di luce supplementaria per ottene una produzzione efficiente è migliurà l'efficienza di l'utilizazione di l'energia luminosa è i benefici ecunomichi. , hà ancu bisognu di più esperimenti di produzzione.

Autori: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.).
Fonte di l'articulu: Tecnulugia di l'Ingenieria Agricola (Greenhouse Horticulture).

Referenze:
[1] Jianfeng Dai, Philips orticultura LED praticà applicazione in a pruduzzione serra [J]. Tecnulugia di l'ingenieria agricula, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Statutu di l'applicazione è Prospettiva di tecnulugia di supplementu di luce per frutti è verdura prutetti [J]. Orticultura di u Nordu, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Status di ricerca è applicazione è strategia di sviluppu di l'illuminazione di e piante [J]. Journal of lighting engineering, 013, 24 (4): 1-7
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