Artikelbron: Journal of Agricultural Mechanization Research;

Auteur: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Watermeloen, als typisch economisch gewas, kent een grote marktvraag en hoge kwaliteitseisen, maar de teelt van zaailingen is lastig voor zowel meloenen als aubergines. De belangrijkste reden hiervoor is dat watermeloen een lichtminnende plant is. Als er na het ontkiemen onvoldoende licht is, zullen de zaailingen te lang worden en lange, onvolgroeide stengels vormen, wat de kwaliteit en de latere groei ernstig beïnvloedt. De periode tussen het zaaien en planten van watermeloenen vindt plaats tussen december van het betreffende jaar en februari van het volgende jaar, een periode met de laagste temperaturen, de minste zon en de grootste kans op ziektes. Vooral in Zuid-China is het heel gebruikelijk dat er in het vroege voorjaar gedurende 10 dagen tot een halve maand geen zon is. Als het weer aanhoudend bewolkt en sneeuwachtig is, kan dit zelfs leiden tot een groot aantal afgestorven zaailingen, wat aanzienlijke economische verliezen voor de boeren met zich meebrengt.

Hoe kunstmatige lichtbronnen, zoals LED-groeilampen, gebruikt kunnen worden om gewassen, waaronder watermeloenzaailingen, te bemesten met licht onder omstandigheden van onvoldoende zonlicht, om zo de opbrengst te verhogen, de efficiëntie te verbeteren, de kwaliteit te verhogen, de ziekteresistentie te verbeteren en de teelt milieuvriendelijker te maken, terwijl tegelijkertijd de groei en ontwikkeling van de gewassen wordt bevorderd, is al jarenlang een belangrijk onderzoeksgebied voor landbouwwetenschappers.

De afgelopen jaren is verder onderzoek verricht naar de invloed van verschillende verhoudingen tussen rood en blauw licht op de groei van plantenzaailingen. Zo ontdekten onderzoekers Tang Dawei en anderen dat een R/b-verhouding van 7:3 de beste verhouding is voor de groei van komkommerzaailingen. Onderzoekers Gao Yi en anderen wezen in hun publicatie erop dat een gemengde lichtbron met een R/b-verhouding van 8:1 de meest geschikte aanvullende lichtconfiguratie is voor de groei van luffazaailingen.

In het verleden probeerden sommige mensen kunstmatige lichtbronnen zoals tl-lampen en natriumlampen te gebruiken voor experimenten met zaailingen, maar de resultaten waren niet goed. Sinds de jaren negentig wordt er onderzoek gedaan naar de teelt van zaailingen met behulp van led-groeilampen als aanvullende lichtbron.

LED-groeilampen hebben als voordelen energiebesparing, milieuvriendelijkheid, veiligheid en betrouwbaarheid, een lange levensduur, een compact formaat, een laag gewicht, lage warmteontwikkeling en goede lichtverspreiding of combinatieregeling. Ze kunnen naar behoefte worden gecombineerd om puur monochromatisch licht en een samengesteld spectrum te verkrijgen, en de effectieve benutting van de lichtenergie kan 80% tot 90% bedragen. Ze worden beschouwd als de beste lichtbron voor de teelt.

Momenteel wordt er in China veel onderzoek gedaan naar de teelt van rijst, komkommer en spinazie met behulp van pure ledverlichting, en er is al enige vooruitgang geboekt. Voor watermeloenplanten, die moeilijk te kweken zijn, bevindt de huidige technologie zich echter nog steeds in het stadium van natuurlijk licht, waarbij ledverlichting slechts als aanvullende lichtbron wordt gebruikt.

Gezien de bovengenoemde problemen zal dit artikel trachten LED-licht als zuivere lichtbron te gebruiken om de haalbaarheid van de veredeling van watermeloenzaailingen te onderzoeken en de optimale lichtstroomverhouding te bepalen om de kwaliteit van watermeloenzaailingen te verbeteren zonder afhankelijk te zijn van zonlicht. Dit om een ​​theoretische basis en dataondersteuning te bieden voor de lichtregeling van watermeloenzaailingen in kassen.

A.Testproces en resultaten

1. Experimentele materialen en lichtbehandeling

Voor het experiment werd de watermeloenvariëteit ZAOJIA 8424 gebruikt, en als zaaimedium Jinhai Jinjin 3. De testlocatie was een LED-groeilampenfabriek in Quzhou, waar de LED-groeilampen als lichtbron dienden. De test duurde 5 cycli. De experimentele periode besloeg 25 dagen, van het weken van de zaden en de kieming tot de groei van de zaailingen. De fotoperiode was 8 uur. De binnentemperatuur lag overdag tussen 25 en 28 °C (7:00-17:00) en 's avonds tussen 15 en 18 °C (17:00-7:00). De luchtvochtigheid bedroeg 60%-80%.

In LED-groeilampen worden rode en blauwe LED-lampjes gebruikt, met een rode golflengte van 660 nm en een blauwe golflengte van 450 nm. In het experiment werden rood en blauw licht met een lichtstroomverhouding van 5:1, 6:1 en 7:13 gebruikt ter vergelijking.

2. Meetindex en -methode

Aan het einde van elke cyclus werden willekeurig 3 zaailingen geselecteerd voor een kwaliteitstest. De gemeten parameters waren droog en vers gewicht, planthoogte, stengeldiameter, aantal bladeren, specifiek bladoppervlak en wortellengte. Planthoogte, stengeldiameter en wortellengte kunnen worden gemeten met een schuifmaat; het aantal bladeren en wortels kan handmatig worden geteld; droog en vers gewicht en specifiek bladoppervlak kunnen worden berekend met een liniaal.

3. Statistische analyse van gegevens

4. Resultaten

De testresultaten worden weergegeven in tabel 1 en figuren 1-5.

Uit tabel 1 en figuren 1-5 blijkt dat met een toenemende licht-doorlaatverhouding het droge versgewicht afneemt, de planthoogte toeneemt (er is sprake van nutteloze lengtegroei), de stengel dunner en kleiner wordt, het specifieke bladoppervlak afneemt en de wortellengte steeds korter wordt.

B.Resultatenanalyse en -evaluatie

1. Wanneer de licht-doorlaatverhouding 5:1 is, is de groei van watermeloenzaailingen het beste.

2. De lage zaailingen die worden bestraald door de LED-groeilamp met een hoge blauwlichtverhouding laten zien dat blauw licht een duidelijk remmend effect heeft op de plantengroei, met name op de stengel, en geen merkbare invloed heeft op de bladgroei; rood licht bevordert de plantengroei en de plant groeit sneller wanneer de roodlichtverhouding hoog is, maar de lengtegroei is dan ook duidelijk merkbaar, zoals weergegeven in Figuur 2.

3. Een plant heeft in verschillende groeistadia een verschillende verhouding rood en blauw licht nodig. Watermeloenzaailingen hebben bijvoorbeeld in het begin meer blauw licht nodig, wat de groei effectief remt; in een later stadium hebben ze echter meer rood licht nodig. Als het aandeel blauw licht constant hoog blijft, zullen de zaailingen klein en kort blijven.

4. De lichtintensiteit voor watermeloenzaailingen in het beginstadium mag niet te hoog zijn, omdat dit de latere groei van de zaailingen beïnvloedt. Het is beter om in het begin zwak licht te gebruiken en later sterker licht.

5. Een redelijke LED-groeilamp moet worden gegarandeerd. Het is gebleken dat bij een te lage lichtintensiteit de groei van de zaailingen zwak is en dat ze gemakkelijk tevergeefs groeien. De normale groeilichtintensiteit voor zaailingen mag niet lager zijn dan 120 W/ml. Bij een te hoge lichtintensiteit is de verandering in de groei van de zaailingen echter niet显著 en neemt het energieverbruik toe, wat niet bevorderlijk is voor toekomstige toepassingen in de fabriek.

CResultaten

De resultaten toonden aan dat het mogelijk was om een ​​pure LED-lichtbron te gebruiken voor de teelt van watermeloenzaailingen in een donkere ruimte, en dat een lichtstroomverhouding van 5:1 gunstiger was voor de groei van watermeloenzaailingen dan een verhouding van 6 of 7. Er zijn drie belangrijke punten bij de toepassing van LED-technologie in de industriële teelt van watermeloenzaailingen.

1. De verhouding tussen rood en blauw licht is erg belangrijk. Watermeloenzaailingen mogen in de beginfase niet worden belicht met een LED-groeilamp met te veel blauw licht, anders zal dit de latere groei belemmeren.

2. De lichtintensiteit heeft een belangrijk effect op de differentiatie van cellen en organen van watermeloenzaailingen. Sterke lichtintensiteit zorgt ervoor dat de zaailingen sterk groeien; zwakke lichtintensiteit zorgt ervoor dat de zaailingen tevergeefs groeien.

3. In het zaailingstadium groeiden de zaailingen met een lichtintensiteit hoger dan 150 μmol/m2·s langzamer dan de zaailingen met een lichtintensiteit lager dan 120 μmol/m2·s wanneer ze naar het landbouwgrond werden verplaatst.

De groei van watermeloenzaailingen was het beste bij een verhouding van rood tot blauw licht van 5:1. Gezien de verschillende effecten van blauw en rood licht op planten, is de beste manier van belichting om in de vroege groeifase van de zaailingen het aandeel blauw licht op de juiste manier te verhogen en in de latere groeifase meer rood licht toe te voegen; gebruik zwak licht in de vroege fase en vervolgens sterk licht in de latere fase.