Kışın Serada Hidroponik Marul ve Pakchoi'nin Verim Arttırıcı Etkisine LED Ek Işığın Etkisinin Araştırılması
[Özet] Şangay'da kış genellikle düşük sıcaklık ve düşük güneş ışığı ile karşılaşır ve serada hidroponik yapraklı sebzelerin büyümesi yavaştır ve üretim döngüsü uzundur, bu da piyasa arz talebini karşılayamaz.Son yıllarda LED bitki tamamlayıcı ışıklar, doğal ışık olduğunda serada günlük biriken ışığın mahsulün büyümesinin ihtiyaçlarını karşılayamaması eksikliğini bir dereceye kadar telafi etmek için seracılıkta ve üretimde kullanılmaya başlandı. yetersiz.Denemede, kışın hidrofonik marul ve yeşil sap üretimini artırmaya yönelik keşif denemesini gerçekleştirmek için seraya farklı ışık kalitesine sahip iki çeşit LED ek ışık yerleştirildi.Sonuçlar, iki tür LED ışığın, pakchoi ve marul bitkisi başına taze ağırlığı önemli ölçüde artırabildiğini gösterdi.Pakchoi'nin verimi arttırıcı etkisi, esas olarak yaprak büyümesi ve kalınlaşması gibi genel duyusal kalitenin iyileştirilmesine yansır ve marulun verimi arttırıcı etkisi, esas olarak yaprak sayısı ve kuru madde içeriğinin artışına yansır.

Işık, bitki büyümesinin vazgeçilmez bir parçasıdır.Son yıllarda, LED ışıklar, yüksek fotoelektrik dönüşüm oranı, özelleştirilebilir spektrum ve uzun hizmet ömrü nedeniyle sera ortamında yetiştirme ve üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır [1].Yabancı ülkelerde, ilgili araştırmaların erken başlaması ve olgun destek sistemi nedeniyle, birçok büyük ölçekli çiçek, meyve ve sebze üretimi, nispeten eksiksiz ışık takviyesi stratejilerine sahiptir.Büyük miktarda gerçek üretim verisinin birikmesi, üreticilerin artan üretimin etkisini net bir şekilde tahmin etmesine de olanak tanır.Aynı zamanda LED ek ışık sistemi kullanıldıktan sonra geri dönüş değerlendirilir [2].Bununla birlikte, tamamlayıcı ışıkla ilgili mevcut yerel araştırmaların çoğu, küçük ölçekli ışık kalitesine ve spektral optimizasyona yöneliktir ve gerçek üretimde kullanılabilecek tamamlayıcı ışık stratejilerinden yoksundur[3].Pek çok yerli üretici, üretim alanının iklim koşulları, üretilen sebze türleri, tesis ve ekipman koşulları ne olursa olsun, tamamlayıcı aydınlatma teknolojisini üretime uygularken mevcut yabancı tamamlayıcı aydınlatma çözümlerini doğrudan kullanacaktır.Ek olarak, ek ışık ekipmanının yüksek maliyeti ve yüksek enerji tüketimi, genellikle gerçek ürün verimi ve ekonomik getiri ile beklenen etki arasında büyük bir farka neden olur.Böyle bir mevcut durum, ülkede ışığı tamamlama ve üretimi artırma teknolojisinin geliştirilmesine ve tanıtılmasına elverişli değildir.Bu nedenle, olgun LED ek ışık ürünlerini gerçek yerli üretim ortamlarına makul bir şekilde yerleştirmek, kullanım stratejilerini optimize etmek ve ilgili verileri toplamak acil bir ihtiyaçtır.

Kış, taze yapraklı sebzelerin büyük talep gördüğü mevsimdir.Seralar, kışın yapraklı sebzelerin büyümesi için açık hava tarım alanlarına göre daha uygun bir ortam sağlayabilir.Ancak bir makale, bazı eskimiş veya kötü temizlenmiş seraların kışın %50'den daha az ışık geçirgenliğine sahip olduğuna dikkat çekti. bitkilerin normal büyümesini etkileyen sıcaklık ve düşük ışık ortamı.Işık, kışın sebzelerin büyümesi için sınırlayıcı bir faktör haline gelmiştir [4].Gerçek üretime alınan Yeşil Küp deneyde kullanılmıştır.Sığ sıvı akışlı yapraklı sebze dikim sistemi, Signify (Çin) Investment Co., Ltd.'nin farklı mavi ışık oranlarına sahip iki LED üst ışık modülü ile uyumludur.Pazar talebi daha fazla olan iki yapraklı sebze olan marul ve pakchoi'nin ekilmesi, kış serasında LED aydınlatma ile hidroponik yapraklı sebzelerin üretimindeki fiili artışı incelemeyi amaçlamaktadır.

Malzemeler ve yöntemler
Test için kullanılan malzemeler

Deneyde kullanılan test materyalleri marul ve packchoi sebzeleridir.Marul çeşidi, Green Leaf Lettuce, Beijing Dingfeng Modern Tarım Geliştirme Co., Ltd.'den ve pakchoi çeşidi, Brilliant Green, Şanghay Tarım Bilimleri Akademisi Bahçe Bitkileri Enstitüsü'nden geliyor.

Deneysel yöntem

Deney, Kasım 2019'dan Şubat 2020'ye kadar Shanghai yeşil küp Tarımsal Kalkınma Co., Ltd.'nin Sunqiao üssünün Wenluo tipi cam serasında gerçekleştirildi. Toplam iki tur tekrarlanan deney gerçekleştirildi.Denemenin ilk turu 2019 yılı sonunda, ikinci turu ise 2020 yılı başında yapılmıştır. Ekimden sonra deney materyalleri fide yetiştiriciliği için suni ışık iklim odasına yerleştirilmiştir ve gelgit sulama kullanılmıştır.Fide yetiştirme döneminde, sulama için EC 1.5 ve pH 5.5 olan hidroponik sebzelerin genel besin çözeltisi kullanıldı.Fidanlar 3 yaprak ve 1 kalp aşamasına geldikten sonra yeşil küp paletli tip sığ akışlı yapraklı sebze dikim yatağına dikilmiştir.Dikimden sonra, sığ akışlı besin solüsyonu sirkülasyon sistemi günlük sulama için EC 2 ve pH 6 besin solüsyonu kullandı.Sulama sıklığı, su beslemesi ile 10 dakika ve su beslemesi kesildiğinde 20 dakika idi.Deneyde kontrol grubu (ışık takviyesi yapılmayan) ve tedavi grubu (LED ışık takviyesi) kuruldu.CK cam seraya ışık takviyesi yapılmadan dikilmiştir.LB: drw-lb Ho (200W), cam seraya ekildikten sonra ışığı desteklemek için kullanıldı.Hidroponik bitki örtüsünün yüzeyindeki ışık akısı yoğunluğu (PPFD) yaklaşık 140 umol/(㎡·S) idi.MB: cam seraya ekildikten sonra ışığı desteklemek için drw-lb (200W) kullanıldı ve PPFD yaklaşık 140 μmol/(㎡·S) idi.

İlk tur deneme dikim tarihi 8 Kasım 2019, dikim tarihi ise 25 Kasım 2019'dur. Test grubunun ışık takviyesi saati 6:30-17:00;2. tur deneme dikim tarihi 30 Aralık 2019 Günü, dikim tarihi 17 Ocak 2020, deneme grubu takviye saati 4:00-17:00'dir.
Kışın güneşli havalarda, sera günlük havalandırma için 6:00-17:00 saatleri arasında sunroof, yan film ve fanı açacaktır.Geceleri sıcaklık düşük olduğunda, sera, gece ısısının korunması için 17:00-6:00'da (ertesi gün) ışıklık, yan rulo film ve fanı kapatacak ve seradaki ısı yalıtım perdesini açacaktır.

Veri toplama

Bitki boyu, yaprak sayısı ve bitki başına taze ağırlık, Qingjingcai ve marulun toprak üstü kısımları hasat edildikten sonra elde edildi.Taze ağırlığı ölçüldükten sonra etüve konuldu ve 75°C'de 72 saat kurutuldu.Süre sonunda kuru ağırlık belirlendi.Seradaki sıcaklık ve Fotosentetik Foton Akı Yoğunluğu (PPFD, Fotosentetik Foton Akı Yoğunluğu), sıcaklık sensörü (RS-GZ-N01-2) ve fotosentetik olarak aktif radyasyon sensörü (GLZ-CG) tarafından her 5 dakikada bir toplanır ve kaydedilir.

Veri analizi

Hafif kullanım verimliliğini (LUE, Hafif Kullanım Verimliliği) aşağıdaki formüle göre hesaplayın:
LUE (g/mol) = birim alan başına sebze verimi/ekimden hasata kadar birim alan başına sebzeler tarafından elde edilen toplam kümülatif ışık miktarı
Kuru madde içeriğini aşağıdaki formüle göre hesaplayın:
Kuru madde içeriği (%) = bitki başına kuru ağırlık/bitki başına taze ağırlık x %100
Deneydeki verileri analiz etmek ve farkın önemini analiz etmek için Excel2016 ve IBM SPSS Statistics 20'yi kullanın.

Malzemeler ve yöntemler
Işık ve Sıcaklık

Denemenin ilk turu ekimden hasata kadar 46 gün, ikinci tur ise ekimden hasata kadar 42 gün sürmüştür.Deneyin ilk turu sırasında, seradaki günlük ortalama sıcaklık çoğunlukla 10-18 ℃ (18 ℉) aralığındaydı;deneyin ikinci turu sırasında, seradaki günlük ortalama sıcaklıktaki dalgalanma, deneyin ilk turundakinden daha şiddetliydi; en düşük günlük ortalama sıcaklık 8,39 ℃ ve en yüksek günlük ortalama sıcaklık 20,23 ℃ idi.Günlük ortalama sıcaklık, büyüme süreci boyunca genel bir artış eğilimi gösterdi (Şekil 1).

Deneyin ilk turu sırasında, seradaki günlük ışık integrali (DLI) 14 mol/(㎡·D) değerinden daha az dalgalandı.Deneyin ikinci turu sırasında, seradaki günlük kümülatif doğal ışık miktarı, 8 mol/(㎡·D)'den daha yüksek olan genel bir artış eğilimi gösterdi ve maksimum değer 27 Şubat 2020'de 26,1 mol olarak ortaya çıktı. /(㎡·D).Deneyin ikinci turu sırasında seradaki günlük kümülatif doğal ışık miktarındaki değişim, deneyin ilk turu sırasındakinden daha büyüktü (Şekil 2).Deneyin ilk turu sırasında, ek ışık grubunun toplam günlük kümülatif ışık miktarı (doğal ışık DLI ve led ek ışık DLI toplamı) çoğu zaman 8 mol/(㎡·D)'den yüksekti.Deneyin ikinci turunda, ek ışık grubunun günlük toplam ışık miktarı çoğu zaman 10 mol/(㎡·D)'den fazlaydı.İkinci turda toplam birikmiş ek ışık miktarı, birinci turdakinden 31.75 mol/㎡ daha fazlaydı.

Yapraklı Sebze Verimi ve Işık Enerjisi Kullanım Verimliliği

●İlk tur test sonuçları
Şekil 3'ten, LED takviyeli pakchoi'nin daha iyi büyüdüğü, bitki şeklinin daha kompakt olduğu ve yaprakların takviye edilmemiş CK'den daha büyük ve kalın olduğu görülebilir.LB ve MB pakchoi yaprakları, CK'den daha parlak ve daha koyu yeşildir.Şekil 4'ten, LED ek ışıklı marulun, ek ışıksız CK'ye göre daha iyi büyüdüğü, yaprak sayısının daha fazla olduğu ve bitki şeklinin daha dolgun olduğu görülebilir.

Tablo 1'den CK, LB ve MB ile muamele edilen pakchoi'nin bitki boyu, yaprak sayısı, kuru madde içeriği ve ışık enerjisi kullanım verimliliğinde önemli bir fark olmadığı, ancak LB ve MB ile muamele edilen pakchoi'nin taze ağırlığının olduğu görülmektedir. CK'ninkinden önemli ölçüde daha yüksek;LB ve MB tedavisinde farklı mavi ışık oranlarına sahip iki LED yetiştirme ışığı arasında bitki başına taze ağırlık açısından önemli bir fark yoktu.

Tablo 2'den LB muamelesindeki marulun bitki boyunun CK muamelesinden önemli ölçüde daha yüksek olduğu, ancak LB muamelesi ile MB muamelesi arasında anlamlı bir fark olmadığı görülebilir.Üç uygulama arasında yaprak sayısında önemli farklılıklar vardı ve en yüksek yaprak sayısı 27 ile MB uygulamasındaydı. Bitki başına taze ağırlık 101 g ile LB uygulamasında en yüksekti.İki grup arasında da anlamlı fark vardı.CK ve LB uygulamaları arasında kuru madde içeriği açısından önemli bir fark yoktu.MB içeriği, CK ve LB tedavilerinden %4.24 daha yüksekti.Üç tedavi arasında ışık kullanım verimliliğinde önemli farklılıklar vardı.En yüksek ışık kullanım etkinliği 13,23 g/mol ile LB tedavisinde, en düşük ise 10,72 g/mol ile CK tedavisinde olmuştur.

●İkinci tur test sonuçları

Tablo 3'ten MB ile tedavi edilen Pakchoi'nin bitki boyunun CK'den önemli ölçüde daha yüksek olduğu ve bununla LB uygulaması arasında önemli bir fark olmadığı görülebilir.LB ve MB ile tedavi edilen Pakchoi'nin yaprak sayısı, CK ile tedavi edilenden önemli ölçüde daha yüksekti, ancak iki ek ışık uygulaması grubu arasında anlamlı bir fark yoktu.Üç uygulama arasında bitki başına taze ağırlıkta önemli farklılıklar vardı.CK'de bitki başına taze ağırlık 47 g ile en düşüktü ve MB muamelesi 116 g ile en yüksekti.Üç muamele arasında kuru madde içeriğinde önemli bir fark yoktu.Işık enerjisi kullanım verimliliğinde önemli farklılıklar vardır.CK 8,74 g/mol ile düşüktür ve MB tedavisi 13,64 g/mol ile en yüksektir.

Tablo 4'ten, üç uygulama arasında marulun bitki boyunda önemli bir fark olmadığı görülebilir.LB ve MB uygulamalarında yaprak sayısı, CK'dekinden önemli ölçüde daha yüksekti.Bunlar arasında MB yaprak sayısı 26 ile en yüksek olmuştur. LB ve MB uygulamaları arasında yaprak sayısında önemli bir fark olmamıştır.İki tamamlayıcı ışık tedavisi grubunun bitki başına taze ağırlığı, CK'ninkinden önemli ölçüde daha yüksekti ve bitki başına taze ağırlık, 133g olan MB tedavisinde en yüksekti.LB ve MB tedavileri arasında da önemli farklılıklar vardı.Üç işlem arasında kuru madde içeriğinde önemli farklılıklar vardı ve LB işleminin kuru madde içeriği %4,05 ile en yüksekti.MB işleminin ışık enerjisi kullanım verimliliği, 12.67 g/mol olan CK ve LB işleminden önemli ölçüde daha yüksektir.

Deneyin ikinci turu sırasında, ek ışık grubunun toplam DLI'si, deneyin ilk turu sırasında aynı sayıda kolonizasyon günü boyunca DLI'den çok daha yüksekti (Şekil 1-2) ve ek ışığın ek ışık süresi ikinci deney turunda tedavi grubu (4:00-00- 17:00).İlk deney turuna (6:30-17:00) kıyasla 2,5 saat arttı.İki tur Pakchoi'nin hasat zamanı ekimden 35 gün sonraydı.İki turdaki tek tek CK bitkisinin taze ağırlığı benzerdi.İkinci tur deneylerde CK ile karşılaştırıldığında LB ve MB muamelesinde bitki başına taze ağırlık farkı, deneylerin ilk turunda CK ile karşılaştırıldığında bitki başına taze ağırlık farkından çok daha büyüktü (Tablo 1, Tablo 3).İkinci tur deneysel marulun hasat zamanı ekimden 42 gün sonra, birinci tur deneysel marulun hasat zamanı ise ekimden 46 gün sonraydı.İkinci tur deneysel marul CK'nin hasat edildiği kolonizasyon günlerinin sayısı, birinci turdan 4 gün daha azdı, ancak bitki başına taze ağırlık, deneylerin ilk turunun 1.57 katıydı (Tablo 2 ve Tablo 4), ve ışık enerjisi kullanım verimliliği benzerdir.Sıcaklıkların kademeli olarak artması ve seradaki doğal ışığın kademeli olarak artması nedeniyle marul üretim döngüsünün kısaldığı görülmektedir.

Malzemeler ve yöntemler
İki tur test temel olarak Şangay'daki tüm kışı kapsıyordu ve kontrol grubu (CK), kışın düşük sıcaklık ve düşük güneş ışığı altında serada hidroponik yeşil sap ve marulun gerçek üretim durumunu nispeten eski haline getirmeyi başardı.Işık takviyesi deney grubu, iki tur deneyde en sezgisel veri indeksi (bitki başına taze ağırlık) üzerinde önemli bir destek etkisine sahipti.Bunlar arasında Pakchoi bitkisinin verim artırıcı etkisi aynı zamanda yaprakların boyutuna, rengine ve kalınlığına da yansımıştır.Ancak marul, yaprak sayısını artırma eğilimindedir ve bitki şekli daha dolgun görünür.Test sonuçları, hafif takviyenin iki sebze kategorisinin ekiminde taze ağırlığı ve ürün kalitesini iyileştirebileceğini ve böylece sebze ürünlerinin ticariliğini artırabileceğini göstermektedir.Kırmızı-beyaz, düşük mavi ve kırmızı-beyaz, orta mavi LED üst ışık modülleri ile desteklenen Pakchoi, ek ışıksız yapraklara göre daha koyu yeşil ve parlak görünümdedir, yapraklar daha büyük ve kalındır ve büyüme eğilimi tüm bitki tipi daha kompakt ve kuvvetlidir.Ancak “mozaik marul” açık yeşil yapraklı sebzelere aittir ve büyüme sürecinde belirgin bir renk değiştirme süreci yoktur.Yaprak rengindeki değişim insan gözü için belirgin değildir.Mavi ışığın uygun oranı, yaprak gelişimini ve fotosentetik pigment sentezini destekleyebilir ve düğümler arası uzamayı engelleyebilir.Bu nedenle ışık takviyesi grubunda yer alan sebzeler görünüm kalitesi açısından tüketiciler tarafından daha çok tercih edilmektedir.

Testin ikinci turu sırasında, ek ışık grubunun toplam günlük kümülatif ışık miktarı, deneyin ilk turu sırasında aynı sayıda kolonizasyon günü boyunca DLI'den çok daha yüksekti (Şekil 1-2) ve ek ışık Ek ışık tedavisi grubunun ikinci tur süresi (4:00-17:00), deneyin birinci turuna (6:30-17:00) göre 2,5 saat arttı.İki tur Pakchoi'nin hasat zamanı ekimden 35 gün sonraydı.İki turdaki taze CK ağırlığı benzerdi.İkinci tur deneylerde LB ve MB muamelesi ile CK arasındaki bitki başına taze ağırlık farkı, birinci tur deneylerde CK ile bitki başına taze ağırlık farkından çok daha büyüktü (Tablo 1 ve Tablo 3).Bu nedenle, ışık takviyesi süresinin uzatılması, kışın iç mekanlarda yetiştirilen hidroponik Pakchoi üretimindeki artışı teşvik edebilir.İkinci tur deneysel marulun hasat zamanı ekimden 42 gün sonra, birinci tur deneysel marulun hasat zamanı ise ekimden 46 gün sonraydı.Deneme marulunun ikinci turu hasat edildiğinde, CK grubunun kolonizasyon gün sayısı birinci turdan 4 gün daha azdı.Bununla birlikte, tek bir bitkinin taze ağırlığı, deneylerin ilk turunun 1.57 katıydı (Tablo 2 ve Tablo 4).Işık enerjisi kullanım verimliliği benzerdi.Sıcaklık yavaş yavaş yükseldikçe ve seradaki doğal ışık kademeli olarak arttıkça (Şekil 1-2) marul üretim döngüsünün buna bağlı olarak kısaltılabileceği görülmektedir.Bu nedenle, düşük sıcaklık ve düşük güneş ışığı ile kışın seraya ek ışık ekipmanı eklemek, marulun üretim verimliliğini etkili bir şekilde artırabilir ve ardından üretimi artırabilir.Deneyin birinci turunda yaprak menü bitkisinin ışık gücü tüketimi 0,95 kw-h, ikinci turunda ise yaprak bitkisinin ışık gücü tüketimi 1,15 kw-h olmuştur.İki tur deney arasında karşılaştırıldığında, üç Pakchoi uygulamasının ışık tüketimi, ikinci deneydeki enerji kullanım verimliliği birinci deneydekinden daha düşüktü.İkinci deneyde marul CK ve LB ek ışık uygulama gruplarının ışık enerjisi kullanım verimliliği, birinci deneydekinden biraz daha düşüktü.Muhtemel nedenin, ekimden sonraki bir hafta içinde düşük günlük ortalama sıcaklığın, yavaş fide dönemini uzatması ve sıcaklık deneme sırasında biraz toparlanmasına rağmen, aralığın sınırlı olması ve genel günlük ortalama sıcaklığın hala sabit kalması olduğu sonucuna varılmıştır. yapraklı sebzelerin hidroponik için genel büyüme döngüsü sırasında ışık enerjisi kullanım verimliliğini kısıtlayan düşük bir seviyede.(Şekil 1).

Deney sırasında, besin çözeltisi havuzu ısıtma ekipmanı ile donatılmadı, bu nedenle hidroponik yapraklı sebzelerin kök ortamı her zaman düşük bir sıcaklık seviyesindeydi ve günlük ortalama sıcaklık sınırlıydı, bu da sebzelerin tam olarak kullanılamamasına neden oldu. LED ek ışığı uzatılarak günlük kümülatif ışık miktarı artırıldı.Bu nedenle, kışın serada ışığı takviye ederken, üretimi artırmak için ilave ışığın etkisini sağlamak için uygun ısı koruma ve ısıtma önlemlerini dikkate almak gerekir.Bu nedenle, kış serasında ışık takviyesinin ve verim artışının etkisini sağlamak için uygun ısı muhafazası ve sıcaklık artışı önlemlerinin dikkate alınması gerekir.LED ek ışık kullanımı üretim maliyetini bir nebze artıracaktır ve tarımsal üretimin kendisi yüksek getirili bir sektör değildir.Bu nedenle, ek ışık stratejisinin nasıl optimize edileceği ve kış serasında hidroponik yapraklı sebzelerin fiili üretiminde diğer önlemlerle nasıl işbirliği yapılacağı ve verimli üretim elde etmek ve ışık enerjisi kullanımının verimliliğini ve ekonomik faydaları artırmak için yardımcı ışık ekipmanının nasıl kullanılacağı ile ilgili olarak , hala daha fazla üretim denemesine ihtiyaç duyuyor.

Yazarlar: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai yeşil küp Tarımsal Kalkınma Co., Ltd.).
Makale kaynağı: Ziraat Mühendisliği Teknolojisi (Sera Bahçe Bitkileri).

Referanslar:
[1] Jianfeng Dai, sera üretiminde Philips bahçecilik LED uygulama pratiği [J].Ziraat mühendisliği teknolojisi, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin ve ark.Korunan meyve ve sebzeler için ışık takviyesi teknolojisinin uygulama durumu ve Beklenti [J].Kuzey bahçecilik, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao ve ark.Bitki aydınlatmasının araştırma ve uygulama durumu ve geliştirme stratejisi [J].Aydınlatma mühendisliği dergisi, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi ve diğerleri.Örtü altı sebze üretiminde ışık kaynağı ve ışık kalite kontrolünün uygulanması [J].Çin sebzesi, 2012 (2): 1-7