Esploro pri la Efiko de LED-Aldona Lumo sur la Rikolto-Pliiganta Efiko de Hidropona Laktuko kaj Pakĉoi en Forcejo Vintre
[Abstraktaĵo] La vintro en Ŝanhajo ofte renkontas malaltajn temperaturojn kaj malaltan sunbrilon, kaj la kresko de hidroponaj foliaj legomoj en la forcejo estas malrapida kaj la produktadciklo estas longa, kio ne povas kontentigi la merkatan provizobezonon. En la lastaj jaroj, LED-plantaj suplementaj lumoj komencis esti uzataj en forceja kultivado kaj produktado, ĝis ia grado, por kompensi la difekton, ke la ĉiutaga akumulita lumo en la forcejo ne povas kontentigi la bezonojn de kultivaĵokresko kiam la natura lumo estas nesufiĉa. En la eksperimento, du specoj de LED-suplementaj lumoj kun malsama lumkvalito estis instalitaj en la forcejo por efektivigi la esploran eksperimenton pri pliigo de la produktado de hidropona laktuko kaj verda tigo vintre. La rezultoj montris, ke la du specoj de LED-lumoj povas signife pliigi la freŝan pezon po planto de pakĉoi kaj laktuko. La rendiment-pliiga efiko de pakĉoi ĉefe reflektiĝas en la plibonigo de la ĝenerala sensa kvalito kiel folipligrandiĝo kaj dikiĝo, kaj la rendiment-pliiga efiko de laktuko ĉefe reflektiĝas en la pliigo de la nombro da folioj kaj la enhavo de seka substanco.

Lumo estas nemalhavebla parto de plantkreskado. En la lastaj jaroj, LED-lumoj estis vaste uzataj en kultivado kaj produktado en forcejaj medioj pro sia alta fotoelektra konverta indico, personigebla spektro kaj longa servodaŭro [1]. En eksterlandoj, pro la frua komenco de rilata esplorado kaj la matura subtena sistemo, multaj grandskalaj floroj, fruktoj kaj legomoj havas relative kompletajn lum-aldonajn strategiojn. La akumulado de granda kvanto da faktaj produktadaj datumoj ankaŭ permesas al produktantoj klare antaŭdiri la efikon de kreskanta produktado. Samtempe, la reveno post uzado de la LED-aldona lumsistemo estas taksata [2]. Tamen, plejparto de la nuna hejma esplorado pri aldona lumo estas influita de malgrandskala lumkvalito kaj spektra optimumigo, kaj mankas al aldonaj lumstrategioj, kiuj povas esti uzataj en fakta produktado [3]. Multaj hejmaj produktantoj rekte uzos ekzistantajn eksterlandajn aldonajn lumigajn solvojn aplikante aldonan lumigan teknologion al produktado, sendepende de la klimataj kondiĉoj de la produktada areo, la specoj de produktitaj legomoj kaj la kondiĉoj de instalaĵoj kaj ekipaĵo. Krome, la alta kosto de aldona lumiga ekipaĵo kaj alta energikonsumo ofte rezultigas grandegan diferencon inter la fakta kultivaĵrendimento kaj ekonomia reveno kaj la atendata efiko. Tia nuna situacio ne favoras la disvolviĝon kaj antaŭenigon de la teknologio de suplementa lumo kaj pliigo de produktado en la lando. Tial estas urĝa bezono racie meti maturajn LED-suplementajn lumoproduktojn en realajn hejmajn produktadmediojn, optimumigi uzstrategiojn kaj akumuli koncernajn datumojn.

Vintro estas la sezono, kiam freŝaj foliaj legomoj estas tre postulataj. Forcejoj povas provizi pli taŭgan medion por la kresko de foliaj legomoj vintre ol subĉielaj terkulturaj kampoj. Tamen, artikolo atentigis, ke iuj malnovaj aŭ malbone puraj forcejoj havas lumtransmiton malpli ol 50% vintre. Krome, longdaŭra pluva vetero ankaŭ emas okazi vintre, kio igas la forcejon en malalttemperatura kaj malluma medio, kio influas la normalan kreskon de plantoj. Lumo fariĝis limiganta faktoro por la kresko de legomoj vintre [4]. La Verda Kubo, kiu estis metita en faktan produktadon, estas uzata en la eksperimento. La malprofunda likva fluo de foliaj legomoj estas kombinita kun la du LED-supraj lummoduloj de Signify (Ĉinio) Investment Co., Ltd. kun malsamaj bluaj lumproporcioj. Plantado de laktuko kaj pakĉoi, kiuj estas du foliaj legomoj kun pli granda merkata postulo, celas studi la faktan kreskon en la produktado de hidroponaj foliaj legomoj per LED-lumigado en la vintra forcejo.

Materialoj kaj Metodoj
Materialoj uzitaj por testo

La testmaterialoj uzitaj en la eksperimento estis laktuko kaj pakĉoiaj legomoj. La laktuka vario "Verda Folia Laktuko" venas de Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., kaj la pakĉoi-vario "Brila Verda" venas de la Hortikultura Instituto de la Ŝanhaja Akademio de Agrikulturaj Sciencoj.

Eksperimenta metodo

La eksperimento estis farita en la vitra forcejo de tipo Wenluo de la Sunqiao-bazo de Ŝanhaja verda kubo Agrara Disvolviĝa Kompanio, Ltd., de novembro 2019 ĝis februaro 2020. Entute du raŭndoj de ripetaj eksperimentoj estis faritaj. La unua raŭndo de la eksperimento okazis fine de 2019, kaj la dua raŭndo komence de 2020. Post semado, la eksperimentaj materialoj estis metitaj en artefaritan lumklimatan ĉambron por plantidkreskigo, kaj oni uzis tajdan irigacion. Dum la plantidkreskiga periodo, la ĝenerala nutra solvaĵo de hidroponaj legomoj kun EC de 1.5 kaj pH de 5.5 estis uzata por irigacio. Post kiam la plantidoj kreskis ĝis 3 folioj kaj 1 korstadio, ili estis plantitaj sur la malprofundflua folilegomplantejo de verda kubo. Post plantado, la malprofundflua nutra solvaĵocirkulada sistemo uzis EC 2 kaj pH 6 nutran solvaĵon por ĉiutaga irigacio. La irigacia frekvenco estis 10 minutoj kun akvoprovizado kaj 20 minutoj kun akvoprovizado haltigita. La kontrolgrupo (sen lumaldonaĵo) kaj la traktadgrupo (LED-lumaldonaĵo) estis difinitaj en la eksperimento. CK estis plantita en vitra forcejo sen lumaldonaĵo. LB: drw-lb Ho (200W) estis uzita por kompletigi lumon post plantado en vitra forcejo. La lumflua denseco (PPFD) sur la surfaco de la hidropona legomkanopeo estis ĉirkaŭ 140 μmol/(㎡·S). MB: post plantado en la vitra forcejo, la drw-lb (200W) estis uzita por kompletigi la lumon, kaj la PPFD estis ĉirkaŭ 140 μmol/(㎡·S).

La unua raŭndo de eksperimenta plantaddato estas la 8a de novembro 2019, kaj la plantaddato estas la 25a de novembro 2019. La lum-aldontempo de la testgrupo estas 6:30-17:00; la dua raŭndo de eksperimenta plantaddato estas la 30a de decembro 2019, la plantaddato estas la 17a de januaro 2020, kaj la aldontempo de la eksperimenta grupo estas 4:00-17:00.
En suna vetero vintre, la forcejo malfermos la suntegmenton, flankan folion kaj ventolilon por ĉiutaga ventolado de 6:00 ĝis 17:00. Kiam la temperaturo estas malalta nokte, la forcejo fermos la tegmentfenestron, flankan rulitan folion kaj ventolilon je 17:00 ĝis 6:00 (la sekvan tagon), kaj malfermos la termikan izolan kurtenon en la forcejo por nokta varmokonservado.

Datumkolektado

La alteco de la plantoj, nombro da folioj, kaj freŝa pezo po planto estis akiritaj post rikoltado de la superteraj partoj de Qingjingcai kaj laktuko. Post mezurado de la freŝa pezo, ĝi estis metita en fornon kaj sekigita je 75℃ dum 72 horoj. Fine, la seka pezo estis determinita. La temperaturo en la forcejo kaj la Fotosinteza Fotona Flua Denseco (PPFD, Fotosinteza Fotona Flua Denseco) estas kolektitaj kaj registritaj ĉiujn 5 minutojn per la temperatursensilo (RS-GZ-N01-2) kaj la fotosinteze aktiva radiada sensilo (GLZ-CG).

Datumanalizo

Kalkulu la lum-uzan efikecon (LUE, Light Use Efficiency) laŭ la jena formulo:
LUE (g/mol) = legomrendimento por unuo de areo/la tuta akumula kvanto de lumo akirita de legomoj por unuo de areo de plantado ĝis rikolto
Kalkulu la enhavon de seka substanco laŭ la jena formulo:
Seka substanca enhavo (%) = seka pezo po planto/freŝa pezo po planto x 100%
Uzu Excel2016 kaj IBM SPSS Statistics 20 por analizi la datumojn en la eksperimento kaj analizi la signifon de la diferenco.

Materialoj kaj Metodoj
Lumo kaj Temperaturo

La unua raŭndo de eksperimento daŭris 46 tagojn de plantado ĝis rikolto, kaj la dua raŭndo daŭris 42 tagojn de plantado ĝis rikolto. Dum la unua raŭndo de eksperimento, la ĉiutaga averaĝa temperaturo en la forcejo estis plejparte en la intervalo de 10-18 ℃; dum la dua raŭndo de eksperimento, la fluktuo de la ĉiutaga averaĝa temperaturo en la forcejo estis pli severa ol dum la unua raŭndo de eksperimento, kun la plej malalta ĉiutaga averaĝa temperaturo de 8,39 ℃ kaj la plej alta ĉiutaga averaĝa temperaturo de 20,23 ℃. La ĉiutaga averaĝa temperaturo montris ĝeneralan supreniran tendencon dum la kreskoprocezo (Fig. 1).

Dum la unua eksperimenta raŭndo, la ĉiutaga lumintegralo (ĈL) en forcejo fluktuis malpli ol 14 mol/(㎡·D). Dum la dua eksperimenta raŭndo, la ĉiutaga akumula kvanto de natura lumo en forcejo montris ĝeneralan supreniran tendencon, kiu estis pli alta ol 8 mol/(㎡·D), kaj la maksimuma valoro aperis la 27-an de februaro 2020, kiu estis 26.1 mol/(㎡·D). La ŝanĝo de la ĉiutaga akumula kvanto de natura lumo en forcejo dum la dua eksperimenta raŭndo estis pli granda ol tiu dum la unua eksperimenta raŭndo (Fig. 2). Dum la unua eksperimenta raŭndo, la totala ĉiutaga akumula lumkvanto (la sumo de natura lumo KL kaj LED suplementa lumo KL) de la suplementa lumgrupo estis pli alta ol 8 mol/(㎡·D) plejparte de la tempo. Dum la dua eksperimenta raŭndo, la totala ĉiutaga akumula lumkvanto de la suplementa lumgrupo estis pli ol 10 mol/(㎡·D) plejparte de la tempo. La tuta akumulita kvanto de suplementa lumo en la dua raŭndo estis 31.75 mol/㎡ pli ol tiu en la unua raŭndo.

Rendimento de Foliaj Legomoj kaj Efikeco de Utiligo de Lumenergio

●Unua raŭndo de testrezultoj
El Fig. 3 videblas, ke la LED-suplementita pakĉoi kreskas pli bone, la plantoformo estas pli kompakta, kaj la folioj estas pli grandaj kaj pli dikaj ol la ne-suplementita CK. La folioj de LB kaj MB pakĉoi estas pli helaj kaj pli malhelverdaj ol CK. El Fig. 4 videblas, ke la laktuko kun LED-suplementa lumo kreskas pli bone ol la CK sen suplementa lumo, la nombro da folioj estas pli alta, kaj la plantoformo estas pli plena.

El Tabelo 1 videblas, ke ne estas signifa diferenco en plantalteco, folinombro, seka substanca enhavo kaj lumenergia utiliga efikeco de pakĉoi traktitaj per CK, LB kaj MB, sed la freŝa pezo de pakĉoi traktitaj per LB kaj MB estas signife pli alta ol tiu de CK; Ne estis signifa diferenco en freŝa pezo po planto inter la du LED-kresklumoj kun malsamaj blualumproporcioj en la traktado de LB kaj MB.

El tabelo 2 videblas, ke la plantalteco de laktuko en LB-traktado estis signife pli alta ol tiu en CK-traktado, sed ne estis signifa diferenco inter LB-traktado kaj MB-traktado. Estis signifaj diferencoj en la nombro de folioj inter la tri traktadoj, kaj la nombro de folioj en MB-traktado estis la plej alta, kiu estis 27. La freŝa pezo po planto de LB-traktado estis la plej alta, kiu estis 101 g. Ankaŭ estis signifa diferenco inter la du grupoj. Ne estis signifa diferenco en la enhavo de seka substanco inter CK kaj LB-traktadoj. La enhavo de MB estis 4,24% pli alta ol CK kaj LB-traktadoj. Estis signifaj diferencoj en la efikeco de lumefiko inter la tri traktadoj. La plej alta efikeco de lumefiko estis en LB-traktado, kiu estis 13,23 g/mol, kaj la plej malalta estis en CK-traktado, kiu estis 10,72 g/mol.

●Dua raŭndo de testrezultoj

El Tabelo 3 videblas, ke la plantalteco de Pakĉoi traktita per MB estis signife pli alta ol tiu de CK, kaj ne estis signifa diferenco inter ĝi kaj LB-traktado. La nombro da folioj de Pakĉoi traktita per LB kaj MB estis signife pli alta ol tiu kun CK, sed ne estis signifa diferenco inter la du grupoj de suplementaj lumtraktadoj. Estis signifaj diferencoj en la freŝa pezo po planto inter la tri traktadoj. La freŝa pezo po planto en CK estis la plej malalta je 47 g, kaj la MB-traktado estis la plej alta je 116 g. Ne estis signifa diferenco en la enhavo de seka substanco inter la tri traktadoj. Estas signifaj diferencoj en la efikeco de lumenergio. CK estas malalta je 8,74 g/mol, kaj MB-traktado estas la plej alta je 13,64 g/mol.

El Tabelo 4 videblas, ke ne estis signifa diferenco en la alteco de laktuko inter la tri traktadoj. La nombro da folioj en LB kaj MB-traktadoj estis signife pli alta ol tiu en CK. Inter ili, la nombro da MB-folioj estis la plej alta je 26. Ne estis signifa diferenco en la nombro da folioj inter LB kaj MB-traktadoj. La freŝa pezo po planto de la du grupoj de suplementaj lumtraktadoj estis signife pli alta ol tiu de CK, kaj la freŝa pezo po planto estis la plej alta en MB-traktado, kiu estis 133 g. Ankaŭ estis signifaj diferencoj inter LB kaj MB-traktadoj. Estis signifaj diferencoj en la enhavo de seka substanco inter la tri traktadoj, kaj la enhavo de seka substanco de la LB-traktado estis la plej alta, kiu estis 4,05%. La efikeco de lumenergio-utiligo de MB-traktado estas signife pli alta ol tiu de CK kaj LB-traktadoj, kiu estas 12,67 g/mol.

Dum la dua eksperimenta raŭndo, la totala DLI (Driving Income Income - Rikolto-Indico) de la grupo kun suplementa lumo estis multe pli alta ol la DLI dum la sama nombro da koloniigotagoj dum la unua eksperimenta raŭndo (Figuro 1-2), kaj la suplementa lumtempo de la grupo kun suplementa lumotraktado en la dua eksperimenta raŭndo (4:00-00-17:00). Kompare kun la unua eksperimenta raŭndo (6:30-17:00), ĝi pliiĝis je 2.5 horoj. La rikolttempo de la du raŭndoj de Pakĉoi estis 35 tagojn post plantado. La freŝa pezo de individuaj CK-plantoj en la du raŭndoj estis simila. La diferenco en freŝa pezo po planto en LB kaj MB-traktado kompare kun CK en la dua eksperimenta raŭndo estis multe pli granda ol la diferenco en freŝa pezo po planto kompare kun CK en la unua eksperimenta raŭndo (Tabelo 1, Tabelo 3). La rikolttempo de la dua raŭndo de eksperimenta laktuko estis 42 tagojn post plantado, kaj la rikolttempo de la unua raŭndo de eksperimenta laktuko estis 46 tagojn post plantado. La nombro da koloniigtagoj kiam la dua raŭndo de eksperimenta laktuko CK estis rikoltita estis 4 tagojn malpli ol tiu de la unua raŭndo, sed la freŝa pezo po planto estas 1.57-oble pli granda ol tiu de la unua raŭndo de eksperimentoj (Tabelo 2 kaj Tabelo 4), kaj la efikeco de lumenergio estas simila. Videblas, ke dum la temperaturo iom post iom varmiĝas kaj la natura lumo en la forcejo iom post iom pliiĝas, la produktadciklo de laktuko mallongiĝas.

Materialoj kaj Metodoj
La du raŭndoj de testado esence kovris la tutan vintron en Ŝanhajo, kaj la kontrolgrupo (CK) sukcesis relative restarigi la faktan produktadstaton de hidroponaj verdaj tigoj kaj laktuko en forcejo sub malalta temperaturo kaj malalta sunlumo vintre. La eksperimenta grupo kun lumsuplementoj havis signifan antaŭenigan efikon sur la plej intuicia datuma indekso (freŝa pezo po planto) en la du raŭndoj de eksperimentoj. Inter ili, la efiko de rikoltpliiĝo de Pakĉoi reflektiĝis samtempe en la grandeco, koloro kaj dikeco de la folioj. Sed laktuko emas pliigi la nombron de folioj, kaj la plantoformo aspektas pli plena. La testrezultoj montras, ke lumsuplementado povas plibonigi la freŝan pezon kaj produktokvaliton en la plantado de la du legomkategorioj, tiel pliigante la komercecon de legomproduktoj. La ruĝ-blankaj, malalt-bluaj kaj ruĝ-blankaj, mez-bluaj LED-supraj lummoduloj por Pakĉoi estas pli malhelverdaj kaj brilaj ol la folioj sen suplementa lumo, la folioj estas pli grandaj kaj pli dikaj, kaj la kreskotendenco de la tuta planttipo estas pli kompakta kaj vigla. Tamen, "mozaika laktuko" apartenas al helverdaj foliaj legomoj, kaj ne ekzistas evidenta kolorŝanĝa procezo dum la kreskoprocezo. La ŝanĝo de folikoloro ne estas evidenta por homaj okuloj. La taŭga proporcio de blua lumo povas antaŭenigi folian disvolviĝon kaj fotosintezan pigmentan sintezon, kaj inhibicii internodan plilongigon. Tial, la legomoj en la grupo de lumsuplementoj estas pli ŝatataj de konsumantoj laŭ aspektokvalito.

Dum la dua raŭndo de la testo, la totala ĉiutaga akumula lumkvanto de la suplementa lumgrupo estis multe pli alta ol la DLI (Taga Limigita Intensigo) dum la sama nombro da koloniigotagoj dum la unua raŭndo de la eksperimento (Figuro 1-2), kaj la suplementa lumtempo de la dua raŭndo de la suplementa lumtraktada grupo (4:00-17:00), kompare kun la unua raŭndo de la eksperimento (6:30-17:00), pliiĝis je 2.5 horoj. La rikolttempo de la du raŭndoj de Pakĉoi estis 35 tagojn post plantado. La freŝa pezo de CK en la du raŭndoj estis simila. La diferenco en freŝa pezo po planto inter LB kaj MB-traktado kaj CK en la dua raŭndo de eksperimentoj estis multe pli granda ol la diferenco en freŝa pezo po planto kun CK en la unua raŭndo de eksperimentoj (Tabelo 1 kaj Tabelo 3). Tial, plilongigi la lumsuplementan tempon povas antaŭenigi la kreskon de la produktado de hidropona Pakĉoi kultivata endome vintre. La rikolttempo de la dua raŭndo de eksperimenta laktuko estis 42 tagojn post plantado, kaj la rikolttempo de la unua raŭndo de eksperimenta laktuko estis 46 tagojn post plantado. Kiam la dua raŭndo de eksperimenta laktuko estis rikoltita, la nombro da koloniigotagoj de la CK-grupo estis 4 tagojn malpli ol tiu de la unua raŭndo. Tamen, la freŝa pezo de unuopa planto estis 1,57-oble pli alta ol tiu de la unua raŭndo de eksperimentoj (Tabelo 2 kaj Tabelo 4). La efikeco de lumenergio estis simila. Videblas, ke dum la temperaturo malrapide altiĝas kaj la natura lumo en la forcejo iom post iom pliiĝas (Figuro 1-2), la produktadciklo de laktuko povas esti mallongigita laŭe. Tial, aldoni suplementan luman ekipaĵon al la forcejo vintre kun malalta temperaturo kaj malalta sunlumo povas efike plibonigi la produktadan efikecon de laktuko, kaj poste pliigi la produktadon. En la unua raŭndo de eksperimento, la lumkonsumo de la suplementita planto kun folimenuo estis 0,95 kW-h, kaj en la dua raŭndo de eksperimento, la lumkonsumo de la suplementita planto kun folimenuo estis 1,15 kW-h. Kompare inter la du eksperimentaj raŭndoj, la lumkonsumo de la tri traktadoj de Pakchoi, la energiefikeco en la dua eksperimento estis pli malalta ol tiu en la unua eksperimento. La lumenergi-utiliga efikeco de la laktuko CK kaj LB, kiuj ricevis suplementan lumtraktadon, en la dua eksperimento estis iomete pli malalta ol tiu en la unua eksperimento. Oni konkludas, ke la ebla kialo estas, ke la malalta ĉiutaga averaĝa temperaturo ene de semajno post plantado plilongigas la malrapidan plantidan periodon, kaj kvankam la temperaturo iomete resaltis dum la eksperimento, la intervalo estis limigita, kaj la ĝenerala ĉiutaga averaĝa temperaturo ankoraŭ estis malalta, kio limigis la lumenergi-utiligan efikecon dum la ĝenerala kreskociklo por hidroponiko de foliaj legomoj. (Figuro 1).

Dum la eksperimento, la nutra solvaĵo ne estis ekipita per varmiga ekipaĵo, tiel ke la radika medio de hidroponaj foliaj legomoj ĉiam estis je malalta temperaturo, kaj la ĉiutaga averaĝa temperaturo estis limigita, kio kaŭzis, ke la legomoj ne sukcesis plene utiligi la ĉiutagan akumulan lumon pliigitan per etendo de la LED-suplementa lumo. Tial, kiam oni aldonas lumon en la forcejo vintre, necesas konsideri taŭgajn varmokonservajn kaj varmigajn rimedojn por certigi la efikon de aldona lumo por pliigi produktadon. Tial necesas konsideri taŭgajn rimedojn por varmokonservado kaj temperaturpliiĝo por certigi la efikon de lumsuplemento kaj rendimentpliiĝon en vintra forcejo. La uzo de LED-suplementa lumo iagrade pliigos la produktokoston, kaj agrikultura produktado mem ne estas alt-rendimenta industrio. Tial, koncerne kiel optimumigi la suplementan lumstrategion kaj kunlabori kun aliaj rimedoj en la fakta produktado de hidroponaj foliaj legomoj en vintra forcejo, kaj kiel uzi la suplementan luman ekipaĵon por atingi efikan produktadon kaj plibonigi la efikecon de lumenergia utiligo kaj ekonomiajn avantaĝojn, ankoraŭ necesas pliaj produktadaj eksperimentoj.

Aŭtoroj: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Ŝanhajo verda kubo Agrikultura Evoluo Co., Ltd.).
Fonto de la artikolo: Agrikultura Inĝenieristika Teknologio (Forceja Hortikulturo).

Referencoj:
[1] Jianfeng Dai, Praktiko pri apliko de hortikulturaj LED-oj de Philips en forceja produktado [J]. Agrikultura inĝenieristika teknologio, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Aplika stato kaj perspektivo de lum-aldonaĵa teknologio por protektitaj fruktoj kaj legomoj [J]. Norda hortikulturo, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Esplora kaj aplika stato kaj disvolva strategio de plantlumigado [J]. Journal of lighting engineering, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, et al. Apliko de lumfonto kaj lumkvalitkontrolo en forceja legomproduktado [J]. Ĉina legomo, 2012 (2): 1-7