Onderzoek naar het effect van aanvullend LED-licht op het opbrengstverhogende effect van hydrocultuursla en paksoi in de kas in de winter
[Samenvatting] De winter in Shanghai heeft vaak te maken met lage temperaturen en weinig zonneschijn, en de groei van bladgroenten op hydrocultuur in de kas is langzaam en de productiecyclus is lang, wat niet kan voldoen aan de vraag naar aanbod op de markt. De laatste jaren wordt in de kassenteelt en productie tot op zekere hoogte LED-aanvullende verlichting voor planten gebruikt om het gebrek te compenseren dat het dagelijks geaccumuleerde licht in de kas niet kan voldoen aan de behoeften van de gewasgroei wanneer het natuurlijke licht aanwezig is. onvoldoende. In het experiment werden twee soorten aanvullende LED-lampen met verschillende lichtkwaliteit in de kas geïnstalleerd om het verkenningsexperiment uit te voeren om de productie van hydrocultuursla en groene stengels in de winter te verhogen. Uit de resultaten bleek dat de twee soorten LED-lampen het versgewicht per plant paksoi en sla aanzienlijk kunnen verhogen. Het opbrengstverhogende effect van pakchoi komt vooral tot uiting in de verbetering van de algehele sensorische kwaliteit, zoals bladvergroting en verdikking, en het opbrengstverhogende effect van sla komt vooral tot uiting in de toename van het aantal bladeren en het drogestofgehalte.

Licht is een onmisbaar onderdeel van de plantengroei. De afgelopen jaren zijn LED-lampen op grote schaal gebruikt in de teelt en productie in een kasomgeving vanwege hun hoge foto-elektrische conversie, aanpasbaar spectrum en lange levensduur [1]. In het buitenland beschikken veel grootschalige bloemen-, fruit- en groenteproducties, dankzij de vroege start van gerelateerd onderzoek en het volwassen ondersteuningssysteem, over relatief complete strategieën voor lichtsupplementen. De accumulatie van een grote hoeveelheid feitelijke productiegegevens stelt producenten ook in staat het effect van een toenemende productie duidelijk te voorspellen. Tegelijkertijd wordt het rendement na gebruik van het LED-aanvullende lichtsysteem geëvalueerd [2]. Het grootste deel van het huidige binnenlandse onderzoek naar aanvullend licht is echter gericht op kleinschalige lichtkwaliteit en spectrale optimalisatie, en ontbeert aanvullende lichtstrategieën die in de daadwerkelijke productie kunnen worden gebruikt[3]. Veel binnenlandse producenten zullen bestaande buitenlandse aanvullende verlichtingsoplossingen rechtstreeks gebruiken bij het toepassen van aanvullende verlichtingstechnologie op de productie, ongeacht de klimatologische omstandigheden in het productiegebied, de soorten geproduceerde groenten en de omstandigheden van faciliteiten en apparatuur. Bovendien resulteren de hoge kosten van aanvullende verlichtingsapparatuur en het hoge energieverbruik vaak in een enorme kloof tussen de werkelijke gewasopbrengst en het economische rendement en het verwachte effect. Een dergelijke huidige situatie is niet bevorderlijk voor de ontwikkeling en bevordering van de technologie voor het aanvullen van licht en het verhogen van de productie in het land. Daarom is het dringend nodig om volwassen aanvullende LED-lichtproducten redelijkerwijs in daadwerkelijke binnenlandse productieomgevingen te plaatsen, gebruiksstrategieën te optimaliseren en relevante gegevens te verzamelen.

De winter is het seizoen waarin er veel vraag is naar verse bladgroenten. Kassen kunnen in de winter een geschiktere omgeving bieden voor de groei van bladgroenten dan velden voor landbouw in de open lucht. In een artikel werd er echter op gewezen dat sommige verouderende of slecht schone kassen in de winter een lichtdoorlatendheid van minder dan 50% hebben. Bovendien is er in de winter ook kans op langdurig regenachtig weer, waardoor de kas in een lage temperatuur verkeert. temperatuur en omgeving met weinig licht, die de normale groei van planten beïnvloeden. Licht is een beperkende factor geworden voor de groei van groenten in de winter [4]. In het experiment wordt gebruik gemaakt van de Green Cube die daadwerkelijk in productie is genomen. Het bladgroenteplantsysteem met ondiepe vloeistofstroom is gekoppeld aan de twee LED-toplichtmodules van Signify (China) Investment Co., Ltd. met verschillende blauwlichtverhoudingen. Het planten van sla en paksoi, twee bladgroenten met een grotere marktvraag, heeft tot doel de daadwerkelijke toename van de productie van hydrocultuur bladgroenten door LED-verlichting in de winterkas te bestuderen.

Materialen en methoden
Materialen gebruikt voor de test

De in het experiment gebruikte testmaterialen waren sla en paksoigroenten. De slavariëteit, Green Leaf Lettuce, is afkomstig van Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., en de pakchoi-variëteit, Brilliant Green, is afkomstig van het Horticulture Institute van de Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

Experimentele methode

Het experiment werd uitgevoerd in de glazen kas van het Wenluo-type op de Sunqiao-basis van Shanghai Green Cube Agricultural Development Co., Ltd. van november 2019 tot februari 2020. Er werden in totaal twee ronden van herhaalde experimenten uitgevoerd. De eerste ronde van het experiment was eind 2019 en de tweede ronde begin 2020. Na het zaaien werden de experimentele materialen in de kunstlichtklimaatkamer voor de opkweek van zaailingen geplaatst en werd gebruik gemaakt van getijdenirrigatie. Tijdens de opkweekperiode van zaailingen werd voor irrigatie de algemene voedingsoplossing van hydrocultuurgroenten met een EC van 1,5 en een pH van 5,5 gebruikt. Nadat de zaailingen tot 3 bladeren en 1 hartstadium waren gegroeid, werden ze geplant op het ondiepe bladgroentenplantbed van het groene kubusbaantype. Na het planten gebruikte het ondiepe circulatiesysteem voor voedingsoplossingen EC 2 en pH 6 voedingsoplossingen voor de dagelijkse irrigatie. De irrigatiefrequentie was 10 minuten met watertoevoer en 20 minuten met gestopte watertoevoer. In het experiment werden de controlegroep (geen lichtsupplement) en de behandelgroep (LED-lichtsupplement) ingesteld. CK werd zonder lichtsupplement in een glazen kas geplant. LB: drw-lb Ho (200W) werd gebruikt om het licht aan te vullen na het planten in een glazen kas. De lichtstroomdichtheid (PPFD) op het oppervlak van het hydrocultuurgroentendak was ongeveer 140 μmol/(㎡·S). MB: na het planten in de glazen kas werd de drw-lb (200W) gebruikt om het licht aan te vullen, en de PPFD was ongeveer 140 μmol/(㎡·S).

De eerste experimentele plantdatum is 8 november 2019 en de plantdatum is 25 november 2019. De lichtsupplementtijd van de testgroep is 6.30-17.00 uur; de tweede ronde van de experimentele plantdatum is 30 december 2019. De plantdatum is 17 januari 2020 en de aanvullingstijd van de experimentele groep is 4:00-17:00 uur
Bij zonnig weer in de winter opent de kas het schuifdak, de zijfolie en de ventilator voor dagelijkse ventilatie van 6.00-17.00 uur. Wanneer de temperatuur 's nachts laag is, sluit de kas het dakraam, de zijrolfolie en de ventilator om 17.00 - 6.00 uur (de volgende dag) en opent het thermische isolatiegordijn in de kas om de hitte 's nachts te behouden.

Gegevensverzameling

De planthoogte, het aantal bladeren en het versgewicht per plant werden verkregen na het oogsten van de bovengrondse delen van Qingjingcai en sla. Na het meten van het verse gewicht werd het in een oven geplaatst en 72 uur bij 75°C gedroogd. Na afloop werd het drooggewicht bepaald. De temperatuur in de kas en de Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) worden elke 5 minuten verzameld en geregistreerd door de temperatuursensor (RS-GZ-N01-2) en de fotosynthetisch actieve stralingssensor (GLZ-CG).

Gegevensanalyse

Bereken de lichtgebruiksefficiëntie (LUE, Light Use Efficiency) volgens de volgende formule:
LUE (g/mol) = groenteopbrengst per oppervlakte-eenheid/de totale cumulatieve hoeveelheid licht verkregen door groenten per oppervlakte-eenheid vanaf het planten tot de oogst
Bereken het drogestofgehalte volgens de volgende formule:
Drogestofgehalte (%) = drooggewicht per plant/versgewicht per plant x 100%
Gebruik Excel2016 en IBM SPSS Statistics 20 om de gegevens in het experiment te analyseren en de betekenis van het verschil te analyseren.

Materialen en methoden
Licht en temperatuur

De eerste experimentronde duurde 46 dagen, van planten tot oogsten, en de tweede ronde duurde 42 dagen, van planten tot oogsten. Tijdens de eerste experimentronde lag de dagelijkse gemiddelde temperatuur in de kas meestal tussen de 10 en 18℃; tijdens de tweede experimentronde was de fluctuatie van de daggemiddelde temperatuur in de kas ernstiger dan die tijdens de eerste experimentronde, met de laagste daggemiddelde temperatuur van 8,39 ℃ en de hoogste daggemiddelde temperatuur van 20,23 ℃. De dagelijkse gemiddelde temperatuur vertoonde tijdens het groeiproces een algemene opwaartse trend (Fig. 1).

Tijdens de eerste experimentronde schommelde de dagelijkse lichtintegraal (DLI) in de kas minder dan 14 mol/(㎡·D). Tijdens de tweede experimentronde vertoonde de dagelijkse cumulatieve hoeveelheid natuurlijk licht in de kas een algemene opwaartse trend, die hoger was dan 8 mol/(㎡·D), en de maximale waarde verscheen op 27 februari 2020, namelijk 26,1 mol. /(㎡·D). De verandering van de dagelijkse cumulatieve hoeveelheid natuurlijk licht in de kas tijdens de tweede experimentronde was groter dan die tijdens de eerste experimentronde (Fig. 2). Tijdens de eerste experimentronde was de totale dagelijkse cumulatieve lichthoeveelheid (de som van natuurlijk licht DLI en led-aanvullend licht DLI) van de aanvullende lichtgroep meestal hoger dan 8 mol/(㎡·D). Tijdens de tweede ronde van het experiment was de totale dagelijkse geaccumuleerde lichthoeveelheid van de aanvullende lichtgroep meestal meer dan 10 mol/(㎡·D). De totale geaccumuleerde hoeveelheid aanvullend licht in de tweede ronde was 31,75 mol/㎡ meer dan die in de eerste ronde.

Opbrengst van bladgroenten en efficiëntie van lichtenergiegebruik

●Eerste ronde testresultaten
Uit figuur 3 blijkt dat de met LED aangevulde pakchoi beter groeit, de plantvorm compacter is en de bladeren groter en dikker zijn dan de niet-aangevulde CK. De LB- en MB-pakchoibladeren zijn helderder en donkerder groen dan CK. Uit figuur 4 is te zien dat de sla met LED-bijvoeding beter groeit dan de CK zonder bijvoeding, het aantal bladeren is hoger en de plantvorm voller.

Uit Tabel 1 blijkt dat er geen significant verschil is in planthoogte, bladaantal, drogestofgehalte en lichtenergiegebruiksefficiëntie van pakchoi behandeld met CK, LB en MB, maar het verse gewicht van pakchoi behandeld met LB en MB is aanzienlijk hoger dan die van CK; Er was geen significant verschil in versgewicht per plant tussen de twee LED-kweeklampen met verschillende blauwlichtverhoudingen bij de behandeling van LB en MB.

Uit tabel 2 blijkt dat de planthoogte van sla bij de LB-behandeling significant hoger was dan die bij de CK-behandeling, maar er was geen significant verschil tussen de LB-behandeling en de MB-behandeling. Er waren significante verschillen in het aantal bladeren tussen de drie behandelingen, en het aantal bladeren bij de MB-behandeling was het hoogst, namelijk 27. Het versgewicht per plant van de LB-behandeling was het hoogst, namelijk 101 g. Er was ook een aanzienlijk verschil tussen de twee groepen. Er was geen significant verschil in drogestofgehalte tussen CK- en LB-behandelingen. Het MB-gehalte was 4,24% hoger dan bij CK- en LB-behandelingen. Er waren significante verschillen in de efficiëntie van het lichtgebruik tussen de drie behandelingen. De hoogste lichtgebruiksefficiëntie was bij de LB-behandeling, namelijk 13,23 g/mol, en de laagste was bij de CK-behandeling, die 10,72 g/mol was.

●Tweede ronde van testresultaten

Uit Tabel 3 blijkt dat de planthoogte van Pakchoi behandeld met MB aanzienlijk hoger was dan die van CK, en dat er geen significant verschil was tussen de behandeling met LB. Het aantal bladeren van Pakchoi behandeld met LB en MB was significant hoger dan dat met CK, maar er was geen significant verschil tussen de twee groepen aanvullende lichtbehandelingen. Er waren significante verschillen in het versgewicht per plant tussen de drie behandelingen. Het versgewicht per plant in CK was met 47 g het laagst en de MB-behandeling was met 116 g het hoogst. Er was geen significant verschil in het drogestofgehalte tussen de drie behandelingen. Er zijn aanzienlijke verschillen in de efficiëntie van het lichtenergiegebruik. CK is laag met 8,74 g/mol, en MB-behandeling is het hoogst met 13,64 g/mol.

Uit Tabel 4 blijkt dat er tussen de drie behandelingen geen significant verschil was in planthoogte van sla. Het aantal bladeren bij LB- en MB-behandelingen was aanzienlijk hoger dan bij CK. Onder hen was het aantal MB-bladeren het hoogst: 26. Er was geen significant verschil in het aantal bladeren tussen LB- en MB-behandelingen. Het versgewicht per plant van de twee groepen aanvullende lichtbehandelingen was aanzienlijk hoger dan dat van CK, en het versgewicht per plant was het hoogste bij de MB-behandeling, namelijk 133 g. Er waren ook significante verschillen tussen LB- en MB-behandelingen. Er waren significante verschillen in het drogestofgehalte tussen de drie behandelingen, en het drogestofgehalte van de LB-behandeling was het hoogst, namelijk 4,05%. De efficiëntie van het lichtenergiegebruik van MB-behandeling is aanzienlijk hoger dan die van CK- en LB-behandeling, namelijk 12,67 g/mol.

Tijdens de tweede experimentronde was de totale DLI van de aanvullende lichtgroep veel hoger dan de DLI tijdens hetzelfde aantal kolonisatiedagen tijdens de eerste experimentronde (Figuur 1-2), en de aanvullende lichttijd van het aanvullende licht behandelgroep in de tweede ronde van het experiment (4:00-00-17:00). Vergeleken met de eerste experimentronde (6.30-17.00 uur) nam deze met 2,5 uur toe. De oogsttijd van de twee rondes Pakchoi was 35 dagen na het planten. Het versgewicht van de individuele CK-planten in de twee rondes was vergelijkbaar. Het verschil in versgewicht per plant bij LB- en MB-behandeling vergeleken met CK in de tweede experimentronde was veel groter dan het verschil in versgewicht per plant vergeleken met CK in de eerste experimentronde (Tabel 1, Tabel 3). De oogsttijd van de tweede ronde experimentele sla was 42 dagen na het planten, en de oogsttijd van de eerste ronde experimentele sla was 46 dagen na het planten. Het aantal kolonisatiedagen toen de tweede ronde experimentele sla CK werd geoogst was 4 dagen minder dan dat van de eerste ronde, maar het versgewicht per plant is 1,57 maal dat van de eerste ronde van experimenten (Tabel 2 en Tabel 4). en de efficiëntie van het lichtenergiegebruik is vergelijkbaar. Het is te zien dat naarmate de temperatuur geleidelijk stijgt en het natuurlijke licht in de kas geleidelijk toeneemt, de productiecyclus van sla wordt verkort.

Materialen en methoden
De twee testrondes besloegen feitelijk de hele winter in Shanghai, en de controlegroep (CK) was in staat om de werkelijke productiestatus van groene stengels en sla op hydrocultuur in de kas relatief te herstellen bij lage temperaturen en weinig zonlicht in de winter. De experimentgroep met lichte supplementen had een significant promotie-effect op de meest intuïtieve data-index (vers gewicht per plant) in de twee experimenten. Onder hen werd het opbrengstverhogende effect van Pakchoi tegelijkertijd weerspiegeld in de grootte, kleur en dikte van de bladeren. Maar sla heeft de neiging het aantal bladeren te vergroten en de plantvorm ziet er voller uit. De testresultaten laten zien dat lichte suppletie het versgewicht en de productkwaliteit bij de aanplant van de twee groentecategorieën kan verbeteren, waardoor de commercialiteit van plantaardige producten toeneemt. Pakchoi aangevuld met De roodwitte, laagblauwe en roodwitte, middenblauwe LED-toplichtmodules zijn donkerder groen en glanzend van uiterlijk dan de bladeren zonder aanvullend licht, de bladeren zijn groter en dikker en de groeitrend van het hele planttype is compacter en krachtiger. “Mozaïeksla” behoort echter tot lichtgroene bladgroenten en er is geen duidelijk kleurveranderingsproces in het groeiproces. De verandering van bladkleur is niet duidelijk voor menselijke ogen. De juiste hoeveelheid blauw licht kan de bladontwikkeling en de fotosynthetische pigmentsynthese bevorderen en de verlenging van de internoden remmen. Daarom hebben de groenten in de groep met lichte supplementen meer de voorkeur van consumenten wat betreft uiterlijke kwaliteit.

Tijdens de tweede ronde van de test was de totale dagelijkse cumulatieve lichthoeveelheid van de aanvullende lichtgroep veel hoger dan de DLI tijdens hetzelfde aantal kolonisatiedagen tijdens de eerste ronde van het experiment (Figuur 1-2), en het aanvullende licht De tijd van de tweede ronde van de aanvullende lichtbehandelingsgroep (4: 00-17: 00), vergeleken met de eerste experimentronde (6:30-17: 00), nam toe met 2,5 uur. De oogsttijd van de twee rondes Pakchoi was 35 dagen na het planten. Het verse gewicht van CK in de twee ronden was vergelijkbaar. Het verschil in versgewicht per plant tussen LB- en MB-behandeling en CK in de tweede experimentronde was veel groter dan het verschil in versgewicht per plant met CK in de eerste experimentronde (Tabel 1 en Tabel 3). Daarom kan het verlengen van de lichtsupplementtijd de toename van de productie van hydrocultuur Pakchoi die in de winter binnenshuis wordt gekweekt, bevorderen. De oogsttijd van de tweede ronde experimentele sla was 42 dagen na het planten, en de oogsttijd van de eerste ronde experimentele sla was 46 dagen na het planten. Toen de tweede ronde experimentele sla werd geoogst, was het aantal kolonisatiedagen van de CK-groep 4 dagen minder dan dat van de eerste ronde. Het verse gewicht van een enkele plant was echter 1,57 maal dat van de eerste experimentronde (Tabel 2 en Tabel 4). De efficiëntie van het lichtenergiegebruik was vergelijkbaar. Het is duidelijk dat naarmate de temperatuur langzaam stijgt en het natuurlijke licht in de kas geleidelijk toeneemt (Figuur 1-2), de productiecyclus van sla dienovereenkomstig kan worden verkort. Daarom kan het toevoegen van aanvullende lichtapparatuur aan de kas in de winter met lage temperaturen en weinig zonlicht de productie-efficiëntie van sla effectief verbeteren en vervolgens de productie verhogen. In de eerste experimentronde bedroeg het lichtstroomverbruik aangevuld met bladmenuplanten 0,95 kWh, en in de tweede experimentronde bedroeg het lichtenergieverbruik aangevuld met bladmenuplanten 1,15 kWh. Vergeleken tussen de twee experimentronden, het lichtverbruik van de drie behandelingen van Pakchoi, was de efficiëntie van het energieverbruik in het tweede experiment lager dan die in het eerste experiment. De lichtenergiegebruiksefficiëntie van de aanvullende lichtbehandelingsgroepen sla CK en LB in het tweede experiment was iets lager dan die in het eerste experiment. Er wordt geconcludeerd dat de mogelijke reden is dat de lage dagelijkse gemiddelde temperatuur binnen een week na het planten de periode van langzame zaailingen langer maakt, en hoewel de temperatuur tijdens het experiment enigszins herstelde, was het bereik beperkt en was de algehele dagelijkse gemiddelde temperatuur nog steeds op een laag niveau, wat de efficiëntie van het lichtenergiegebruik tijdens de totale groeicyclus voor hydrocultuur van bladgroenten beperkte. (Figuur 1).

Tijdens het experiment was het zwembad met voedingsoplossingen niet uitgerust met verwarmingsapparatuur, zodat het wortelmilieu van hydrocultuur bladgroenten altijd op een laag temperatuurniveau lag en de dagelijkse gemiddelde temperatuur beperkt was, waardoor de groenten er niet in slaagden volledig gebruik te maken van het water. van het dagelijkse cumulatieve licht vergroot door uitbreiding van het LED-aanvullende licht. Daarom is het bij het aanvullen van licht in de kas in de winter noodzakelijk om passende maatregelen voor warmtebehoud en verwarming te overwegen om het effect van het aanvullen van licht op het verhogen van de productie te garanderen. Daarom is het noodzakelijk om passende maatregelen voor hittebehoud en temperatuurverhoging te overwegen om het effect van lichtsupplementen en opbrengstverhoging in de winterkas te garanderen. Het gebruik van aanvullend LED-licht zal de productiekosten tot op zekere hoogte verhogen, en de landbouwproductie zelf is geen industrie met hoge opbrengsten. Daarom, met betrekking tot hoe de aanvullende lichtstrategie kan worden geoptimaliseerd en kan worden samengewerkt met andere maatregelen bij de daadwerkelijke productie van bladgroenten op hydrocultuur in de winterkas, en hoe de aanvullende lichtapparatuur kan worden gebruikt om efficiënte productie te bereiken en de efficiëntie van het lichtenergiegebruik en de economische voordelen te verbeteren , er zijn nog verdere productie-experimenten nodig.

Auteurs: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.).
Bron artikel: Landbouwtechniek (Glastuinbouw).

Referenties:
[1] Jianfeng Dai, Philips tuinbouw-LED-toepassingspraktijk in de glastuinbouw [J]. Landbouwtechnische technologie, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Aanvraagstatus en vooruitzichten voor lichtsupplementtechnologie voor beschermde groenten en fruit [J]. Noordelijke tuinbouw, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Onderzoeks- en toepassingsstatus en ontwikkelingsstrategie van fabrieksverlichting [J]. Tijdschrift voor lichttechniek, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, et al. Toepassing van lichtbron- en lichtkwaliteitscontrole in de glasgroenteteelt [J]. Chinese groente, 2012 (2): 1-7