Истраживање о утицају ЛЕД додатног светла на ефекат повећања приноса хидропонске салате и Пакчоја у стакленику зими
[Сажетак] Зима у Шангају често се сусреће са ниским температурама и малим сунчевим зрацима, а раст хидропонског лиснатог поврћа у стакленику је спор и циклус производње је дуг, што не може да задовољи потражњу понуде на тржишту.Последњих година су ЛЕД допунска светла за биљке почела да се користе у узгоју и производњи у стакленицима, у одређеној мери, како би се надокнадио недостатак да дневно акумулирано светло у стакленику не може да задовољи потребе раста усева када је природно светло недовољан.У експерименту су две врсте ЛЕД допунских светала са различитим квалитетом светлости постављене у стакленику како би се спровео истраживачки експеримент повећања производње хидропонске салате и зелене стабљике зими.Резултати су показали да две врсте ЛЕД светла могу значајно повећати свежу тежину по биљци пакчоја и зелене салате.Ефекат повећања приноса пакчоја се углавном огледа у побољшању укупног сензорног квалитета као што је повећање и задебљање листова, а ефекат повећања приноса зелене салате углавном се огледа у повећању броја листова и садржаја суве материје.

Светлост је неизоставан део раста биљака.Последњих година, ЛЕД светла се широко користе у узгоју и производњи у стакленицима због своје високе фотоелектричне конверзије, прилагодљивог спектра и дугог века трајања [1].У страним земљама, због раног почетка сродних истраживања и зрелог система подршке, многе велике производње цвећа, воћа и поврћа имају релативно потпуне стратегије лаких додатака.Акумулација велике количине стварних података о производњи такође омогућава произвођачима да јасно предвиде ефекат повећања производње.Истовремено, процењује се повратак након коришћења ЛЕД система додатног осветљења [2].Међутим, већина садашњих домаћих истраживања о додатној светлости је пристрасна ка квалитету светлости малог обима и оптимизацији спектра, и недостају додатне светлосне стратегије које се могу користити у стварној производњи[3].Многи домаћи произвођачи ће приликом примене технологије допунске расвете у производњи директно користити постојећа страна решења допунске расвете, без обзира на климатске услове производног подручја, врсте поврћа које се производе, услове објеката и опреме.Поред тога, висока цена додатне светлосне опреме и висока потрошња енергије често резултирају огромним јазом између стварног приноса усева и економског поврата и очекиваног ефекта.Оваква тренутна ситуација не погодује развоју и промоцији технологије допуне светлости и повећања производње у земљи.Стога је хитна потреба да се зрели ЛЕД додатни светлосни производи разумно ставе у стварна домаћа производна окружења, оптимизују стратегије коришћења и акумулирају релевантне податке.

Зима је сезона када је свеже лиснато поврће веома тражено.Стакленици могу да обезбеде погодније окружење за раст лиснатог поврћа зими него поља за пољопривреду на отвореном.Међутим, један чланак је указао да неки застарели или лоше чисти стакленици имају пропусност светлости мању од 50% зими. Осим тога, дуготрајно кишовито време је склоно и зими, што чини стакленик у ниским условима. температура и слабо осветљено окружење, што утиче на нормалан раст биљака.Светлост је постала ограничавајући фактор за раст поврћа зими [4].У експерименту се користи Зелена коцка која је пуштена у стварну производњу.Систем за садњу лиснатог поврћа плитког протока течности је упарен са Сигнифи (Цхина) Инвестмент Цо., Лтд. два ЛЕД горња светлосна модула са различитим односима плаве светлости.Садња зелене салате и пакчоја, два лиснато поврће са већом потражњом на тржишту, има за циљ проучавање стварног повећања производње хидропонског лиснатог поврћа ЛЕД расветом у зимском пластенику.

Материјали и методе
Материјали који се користе за испитивање

Испитни материјали који су коришћени у експерименту били су зелена салата и пацкцхои поврће.Сорта зелене салате, Греен Леаф Салата, долази из Пекинг Дингфенг Модерн Агрицултуре Девелопмент Цо., Лтд., а сорта пакцхои, Бриллиант Греен, долази из Института за хортикултуру Шангајске академије пољопривредних наука.

Експериментална метода

Експеримент је спроведен у стакленом стакленику типа Венлуо базе Сункиао компаније Схангхаи греен цубе Агрицултурал Девелопмент Цо., Лтд. од новембра 2019. до фебруара 2020. Спроведена су укупно два круга поновљених експеримената.Први круг огледа био је крајем 2019. године, а други круг почетком 2020. године. Након сетве, огледни материјали су смештени у просторију са вештачким осветљењем за подизање расада, а коришћено је наводњавање плимом.У периоду подизања расада за наводњавање је коришћен општи хранљиви раствор хидропонског поврћа са ЕЦ 1,5 и пХ 5,5.Након што су саднице нарасле до 3 листа и 1 срчани стадијум, посађене су на плитко проточну гредицу за садњу лиснатог поврћа типа зелене коцке.Након садње, систем за циркулацију раствора хранљивих материја плитког протока користио је хранљиви раствор ЕЦ 2 и пХ 6 за свакодневно наводњавање.Учесталост наводњавања била је 10 мин са доводом воде и 20 мин са заустављеним доводом воде.У експерименту су постављене контролна група (без светлосног додатка) и група за третман (додатак ЛЕД светлости).ЦК је засађен у стакленику без светлосног додатка.ЛБ: дрв-лб Хо (200В) је коришћен за допуну светлости након садње у стакленику.Густина светлосног флукса (ППФД) на површини хидропонске крошње поврћа била је око 140 μмол/(㎡·С).МБ: након садње у стакленом стакленику, дрв-лб (200В) је коришћен за допуну светлости, а ППФД је био око 140 μмол/(㎡·С).

Први круг експерименталне садње је 8. новембар 2019., а датум садње 25. новембар 2019. Време за допуну светлости тест групе је 6:30-17:00;други круг огледне садње је 30. децембар 2019. године, датум садње је 17. јануар 2020. године, а време допуне огледне групе је 4:00-17:00
По сунчаном времену зими, стакленик ће отворити шибер, бочну фолију и вентилатор за свакодневну вентилацију од 6:00-17:00.Када је температура ниска ноћу, стакленик ће затворити кровни прозор, бочну фолију и вентилатор у 17:00-6:00 (сутрадан) и отворити термоизолациону завесу у стакленику за ноћно очување топлоте.

Прикупљање података

Висина биљке, број листова и свежа тежина по биљци добијени су након бербе надземних делова Кингјингцаија и зелене салате.Након мерења свеже масе, стављен је у рерну и сушен на 75 ℃ 72 х.Након завршетка, одређена је сува тежина.Температура у стакленику и густина фотосинтетичког фотонског флукса (ППФД, густина фотосинтетског фотонског флукса) се прикупљају и бележе сваких 5 минута помоћу температурног сензора (РС-ГЗ-Н01-2) и фотосинтетички активног сензора зрачења (ГЛЗ-ЦГ).

Анализа података

Израчунајте ефикасност коришћења светлости (ЛУЕ, ефикасност коришћења светлости) према следећој формули:
ЛУЕ (г/мол) = принос поврћа по јединици површине/укупна кумулативна количина светлости коју добија поврће по јединици површине од садње до жетве
Израчунајте садржај суве материје према следећој формули:
Садржај суве материје (%) = сува тежина по биљци/свежа тежина по биљци к 100%
Користите Екцел2016 и ИБМ СПСС Статистицс 20 да анализирате податке у експерименту и анализирате значај разлике.

Материјали и методе
Светлост и температура

Први круг експеримента трајао је 46 дана од садње до жетве, а други круг 42 дана од садње до жетве.Током првог круга експеримента, дневна просечна температура у стакленику је углавном била у распону од 10-18 ℃;током другог круга експеримента, флуктуација дневне просечне температуре у стакленику била је јача од оне током првог круга експеримента, са најнижом дневном просечном температуром од 8,39 ℃ и највишом дневном просечном температуром од 20,23 ℃.Просечна дневна температура показала је укупан тренд раста током процеса раста (слика 1).

Током првог круга експеримента, дневни светлосни интеграл (ДЛИ) у стакленику је флуктуирао мање од 14 мол/(㎡·Д).Током другог круга експеримента, дневна кумулативна количина природног светла у стакленику је показала укупан тренд раста, која је била већа од 8 мол/(㎡·Д), а максимална вредност се појавила 27. фебруара 2020, која је износила 26,1 мол. /(㎡·Д).Промена дневне кумулативне количине природног светла у стакленику током другог круга експеримента била је већа од оне у првом кругу експеримента (слика 2).Током првог круга експеримента, укупна дневна кумулативна количина светлости (збир природног светла ДЛИ и лед додатног светла ДЛИ) групе додатног светла била је већа од 8 мол/(㎡·Д) већину времена.Током другог круга експеримента, укупна дневна акумулирана количина светлости додатне светлосне групе била је већа од 10 мол/(㎡·Д) већину времена.Укупна акумулирана количина додатног светла у другом кругу била је 31,75 мол/㎡ више од оне у првом кругу.

Принос лиснатог поврћа и ефикасност коришћења светлосне енергије

●Први круг резултата теста
На слици 3 се може видети да пакцхои са ЛЕД-ом расте боље, облик биљке је компактнији, а листови су већи и дебљи од ЦК без додатака.ЛБ и МБ пакцхои листови су светлији и тамније зелени од ЦК.Са слике 4 се може видети да зелена салата са ЛЕД допунским светлом расте боље од ЦК без допунског светла, број листова је већи, а облик биљке пунији.

Из табеле 1 се може видети да нема значајне разлике у висини биљке, броју листова, садржају суве материје и ефикасности коришћења светлосне енергије код пакчоја третираних ЦК, ЛБ и МБ, али свежа тежина пакчоја третираних ЛБ и МБ је знатно већи од ЦК;Није било значајне разлике у свежој тежини по биљци између два ЛЕД светла за узгој са различитим односима плаве светлости у третману ЛБ и МБ.

Из табеле 2 се може видети да је висина биљке салате у третману ЛБ била значајно већа од оне у третману ЦК, али није било значајне разлике између третмана ЛБ и третмана МБ.Међу три третмана уочене су значајне разлике у броју листова, а највећи је број листова у третману МБ и износио је 27. Највећа је свежа маса по биљци третиране ЛБ и износила је 101г.Такође је постојала значајна разлика између две групе.Није било значајне разлике у садржају суве материје између третмана ЦК и ЛБ.Садржај МБ био је 4,24% већи од третмана ЦК и ЛБ.Постојале су значајне разлике у ефикасности коришћења светлости између три третмана.Највећа ефикасност коришћења светлости била је у третману ЛБ, која је износила 13,23 г/мол, а најмања у третману ЦК, која је износила 10,72 г/мол.

●Други круг резултата теста

Из табеле 3 се може видети да је висина биљке Пакцхои третиране МБ била значајно већа од висине ЦК и није било значајне разлике између њега и третмана ЛБ.Број листова Пакцхоиа третираних ЛБ и МБ био је значајно већи од оног са ЦК, али није било значајне разлике између две групе допунских светлосних третмана.Постојале су значајне разлике у свежој тежини по биљци између три третмана.Свежа тежина по биљци у ЦК је била најмања са 47 г, а третман са МБ је био највећи са 116 г.Није било значајне разлике у садржају суве материје између три третмана.Постоје значајне разлике у ефикасности коришћења светлосне енергије.ЦК је низак на 8,74 г/мол, а третман са МБ је највиши са 13,64 г/мол.

Из табеле 4 може се видети да није било значајне разлике у висини биљке салате између три третмана.Број листова у третманима ЛБ и МБ био је значајно већи него у ЦК.Међу њима, број листова МБ је био највећи са 26. Није било значајне разлике у броју листова између третмана ЛБ и МБ.Свежа тежина по биљци у две групе допунских светлосних третмана била је значајно већа од оне ЦК, а свежа маса по биљци била је највећа у третману МБ, која је износила 133 г.Такође су постојале значајне разлике између третмана ЛБ и МБ.Међу три третмана постојале су значајне разлике у садржају суве материје, а највећи је био садржај суве материје ЛБ третмана, који је износио 4,05%.Ефикасност коришћења светлосне енергије третмана МБ је значајно већа од оне код третмана ЦК и ЛБ, која износи 12,67 г/мол.

Током другог круга експеримента, укупан ДЛИ групе додатног светла био је много већи од ДЛИ током истог броја дана колонизације током првог круга експеримента (слика 1-2), а време додатног осветљења додатног светла група третмана у другом кругу експеримента (4:00-00-17:00).У поређењу са првом рундом експеримента (6:30-17:00), повећао се за 2,5 сата.Време бербе за два круга Пакцхои-а било је 35 дана након садње.Свежа тежина појединачне биљке ЦК у два круга била је слична.Разлика у свежој тежини по биљци у третману ЛБ и МБ у поређењу са ЦК у другом кругу експеримената била је много већа од разлике у свежој маси по биљци у поређењу са ЦК у првом кругу експеримената (Табела 1, Табела 3).Време бербе друге рунде огледне салате било је 42 дана након садње, а време бербе прве рунде огледне салате 46 дана након садње.Број дана колонизације када је убрана друга рунда експерименталне зелене салате ЦК био је 4 дана мањи него у првој рунди, али је свежа тежина по биљци 1,57 пута већа од прве рунде експеримената (Табела 2 и Табела 4), а ефикасност коришћења светлосне енергије је слична.Види се да како се температура постепено загрева и природна светлост у стакленику постепено повећава, циклус производње зелене салате се скраћује.

Материјали и методе
Два круга тестирања су у основи покрила целу зиму у Шангају, а контролна група (ЦК) је успела да релативно поврати стварни производни статус хидропонске зелене стабљике и зелене салате у стакленику под ниском температуром и слабом сунчевом светлошћу зими.Експериментална група са лаким додатком имала је значајан промотивни ефекат на најинтуитивнији индекс података (свежа тежина по биљци) у два круга експеримената.Међу њима, ефекат повећања приноса Пакцхои-а се истовремено огледао у величини, боји и дебљини листова.Али зелена салата има тенденцију да повећа број листова, а облик биљке изгледа пуније.Резултати тестова показују да лагана суплементација може побољшати свежу тежину и квалитет производа у садњи две категорије поврћа, чиме се повећава комерцијалност производа од поврћа.Пакцхои допуњени црвено-белим, ниско-плавим и црвено-белим, средње-плавим ЛЕД горњим светлосним модулима су тамније зелене и сјајније по изгледу од листова без додатног светла, листови су већи и дебљи, а тренд раста цео тип биљке је компактнији и снажнији.Међутим, „мозаик салата“ спада у светло зелено лиснато поврће и у процесу раста нема очигледног процеса промене боје.Промена боје листова није очигледна за људске очи.Одговарајући удео плаве светлости може да подстакне развој листова и фотосинтетичку синтезу пигмента и инхибира издуживање интернодија.Због тога је поврће из групе лаких додатака потрошачима више фаворизовано по квалитету изгледа.

Током другог круга теста, укупна дневна кумулативна количина светлости додатне светлосне групе била је много већа од ДЛИ током истог броја дана колонизације током првог круга експеримента (слика 1-2), а додатног светла време другог круга групе са допунским светлосним третманом (4:00-17:00), у поређењу са првим кругом експеримента (6:30-17:00), порасло је за 2,5 сата.Време бербе за два круга Пакцхои-а било је 35 дана након садње.Свежа тежина ЦК у две рунде била је слична.Разлика у свежој тежини по биљци између третмана ЛБ и МБ и ЦК у другом кругу експеримената била је много већа од разлике у свежој тежини по биљци са ЦК у првом кругу експеримената (Табела 1 и Табела 3).Стога, продужавање времена додавања светлости може подстаћи повећање производње хидропонског Пакчоја који се узгаја у затвореном зими.Време бербе друге рунде огледне салате било је 42 дана након садње, а време бербе прве рунде огледне салате 46 дана након садње.Када је убрана друга рунда експерименталне зелене салате, број дана колонизације групе ЦК био је 4 дана мањи него у првом кругу.Међутим, свежа тежина једне биљке била је 1,57 пута већа од прве рунде експеримената (табела 2 и табела 4).Ефикасност коришћења светлосне енергије била је слична.Може се видети да како температура полако расте и природно осветљење у стакленику постепено расте (слика 1-2), циклус производње зелене салате може се сходно томе скратити.Стога, додавање додатне светлосне опреме у стакленик зими са ниском температуром и ниском сунчевом светлошћу може ефикасно побољшати ефикасност производње зелене салате, а затим повећати производњу.У првом кругу експеримента, потрошња светлосне енергије допуњене светлосном постројењем за лишће менија била је 0,95 кв-х, ау другом кругу експеримента, потрошња светлосне енергије допуњене светлосном поставком за лишће менија била је 1,15 кв-х.У поређењу између два круга експеримената, потрошња светлости три третмана Пакцхоија, ефикасност коришћења енергије у другом експерименту била је нижа од оне у првом експерименту.Ефикасност коришћења светлосне енергије у групама за допунски третман светлом салате ЦК и ЛБ у другом експерименту била је нешто нижа од оне у првом експерименту.Закључује се да је могући разлог то што ниска дневна просечна температура у року од недељу дана након садње продужава период споре садње, и иако се температура током експеримента мало опорављала, распон је био ограничен, а укупна дневна просечна температура је и даље била на ниском нивоу, што је ограничило ефикасност коришћења светлосне енергије током укупног циклуса раста хидропонике лиснатог поврћа.(Слика 1).

Током експеримента, базен са хранљивим раствором није био опремљен опремом за загревање, тако да је коренско окружење хидропонског лиснатог поврћа увек било на ниском температурном нивоу, а дневна просечна температура је била ограничена, што је довело до тога да поврће није у потпуности искористило дневног кумулативног светла повећано продужењем додатног ЛЕД светла.Због тога, приликом допуне светлости у стакленику зими, потребно је размотрити одговарајуће мере очувања топлоте и загревања како би се обезбедио ефекат допуне светлости за повећање производње.Због тога је неопходно размотрити одговарајуће мере очувања топлоте и повећања температуре како би се обезбедио ефекат светлосног додатка и повећање приноса у зимском пластенику.Употреба ЛЕД допунског светла ће у одређеној мери повећати трошкове производње, а сама пољопривредна производња није индустрија високог приноса.Дакле, о томе како оптимизовати стратегију допунског осветљења и сарађивати са другим мерама у стварној производњи хидропонског лиснатог поврћа у зимском пластенику, и како користити додатну светлосну опрему за постизање ефикасне производње и побољшање ефикасности коришћења светлосне енергије и економске користи , још увек су му потребни даљи производни експерименти.

Аутори: Јиминг Ји, Канг Лиу, Ксианпинг Зханг, Хонглеи Мао (Схангхаи греен цубе Агрицултурал Девелопмент Цо., Лтд.).
Извор чланка: Технологија пољопривредног инжењерства (хортикултура стакленика).

Референце:
[1] Јианфенг Даи, Пхилипсова пракса примене ЛЕД диода у хортикултури у производњи стакленика [Ј].Технологија пољопривреде, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Ксиаолинг Ианг, Ланфанг Сонг, Зхенгли Јин, ет ал.Статус примене и Проспект технологије лаких додатака за заштићено воће и поврће [Ј].Северна хортикултура, 2018 (17): 166-170
[3] Ксиаоиинг Лиу, Зхиганг Ксу, Ксуелеи Јиао, ет ал.Статус истраживања и примене и стратегија развоја биљне расвете [Ј].Часопис за осветљење, 013, 24 (4): 1-7
[4] Јинг Ксие, Хоу Цхенг Лиу, Веи Сонг Схи, ет ал.Примена извора светлости и контроле квалитета светлости у пластеничкој производњи поврћа [Ј].Кинеско поврће, 2012 (2): 1-7