Onderzoek naar het effect van LED-aanvullend licht op het opbrengstverhogende effect van hydrocultuursla en paksoi in kas in de winter
[Abstract] De winter in Shanghai heeft vaak te maken met lage temperaturen en weinig zonneschijn, en de groei van hydroponische bladgroenten in de kas is traag en de productiecyclus is lang, wat niet kan voldoen aan de vraag op de markt.In de afgelopen jaren zijn LED-aanvullende lampen voor planten tot op zekere hoogte gebruikt in de glastuinbouw en productie, om het gebrek te compenseren dat het dagelijkse verzamelde licht in de kas niet kan voldoen aan de behoeften van gewasgroei wanneer het natuurlijke licht 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 stengel in de winter te verhogen.De resultaten toonden aan dat de twee soorten LED-lampen het versgewicht per plant van paksoi en sla aanzienlijk kunnen verhogen.Het opbrengstverhogende effect van paksoi 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.In 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 hebben veel grootschalige bloemen-, fruit- en groenteproductie, vanwege de vroege start van gerelateerd onderzoek en het volwassen ondersteunende systeem, relatief complete strategieën voor lichtsupplementen.De accumulatie van een grote hoeveelheid feitelijke productiegegevens stelt producenten ook in staat om het effect van een toenemende productie duidelijk te voorspellen.Tegelijkertijd wordt het rendement na gebruik van het LED-aanvullingslichtsysteem geëvalueerd [2].Het meeste van het huidige binnenlandse onderzoek naar aanvullend licht is echter gericht op kleinschalige lichtkwaliteit en spectrale optimalisatie, en het ontbreekt aan aanvullende lichtstrategieën die kunnen worden gebruikt in daadwerkelijke productie[3].Veel binnenlandse producenten zullen bestaande buitenlandse aanvullende verlichtingsoplossingen direct gebruiken bij het toepassen van aanvullende verlichtingstechnologie op de productie, ongeacht de klimatologische omstandigheden van het productiegebied, de soorten geproduceerde groenten en de omstandigheden van faciliteiten en apparatuur.Bovendien resulteren de hoge kosten van aanvullende lichtapparatuur 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 promotie van de technologie voor het aanvullen van licht en het verhogen van de productie in het land.Daarom is het dringend nodig om volwassen LED-aanvullende lichtproducten redelijkerwijs in daadwerkelijke huishoudelijke 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 akkers buiten.In een artikel werd er echter op gewezen dat sommige verouderde of slecht gereinigde kassen in de winter een lichtdoorlatendheid van minder dan 50% hebben. Daarnaast kan in de winter ook langdurig regenachtig weer voorkomen, waardoor de kas in een lage- temperatuur en omgeving met weinig licht, wat de normale groei van planten beïnvloedt.Licht is een beperkende factor geworden voor de groei van groenten in de winter [4].In het experiment wordt de in productie genomen Green Cube gebruikt.Het bladgroenteplantsysteem met ondiepe vloeistofstroom is afgestemd op de twee LED-toplichtmodules van Signify (China) Investment Co., Ltd. met verschillende blauwlichtverhoudingen.Het planten van sla en paksoi, twee bladgroenten waar meer vraag naar is, heeft tot doel de daadwerkelijke toename van de productie van bladgroenten op hydrocultuur door LED-verlichting in de winterkas te bestuderen.

Materialen en methodes
Materialen gebruikt voor test

De testmaterialen die in het experiment werden gebruikt, waren sla en paksoi-groenten.Slavariëteit, Green Leaf Lettuce, komt van Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., en pakchoivariëteit, Brilliant Green, komt van Horticulture Institute of Shanghai Academy of Agricultural Sciences.

Experimentele methode

Het experiment werd uitgevoerd in de glazen kas van het Wenluo-type van de Sunqiao-basis van Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd. van november 2019 tot februari 2020. Er werden in totaal twee rondes van herhaalde experimenten uitgevoerd.De eerste ronde van het experiment was eind 2019 en de tweede ronde was begin 2020. Na het zaaien werden de experimentele materialen in de kunstlichtklimaatkamer geplaatst voor het kweken van zaailingen en werd gebruik gemaakt van getijdenirrigatie.Tijdens de kweekperiode van de zaailingen werd de algemene voedingsoplossing van hydrocultuurgroenten met een EC van 1,5 en een pH van 5,5 gebruikt voor irrigatie.Nadat de zaailingen waren gegroeid tot 3 bladeren en 1 hartstadium, werden ze geplant op het green cube track type ondiepe stroming bladgroente plantbed.Na het planten gebruikte het circulatiesysteem met ondiepe voedingsoplossing EC 2 en pH 6 voedingsoplossing voor dagelijkse irrigatie.De irrigatiefrequentie was 10 min met watertoevoer en 20 min met gestopte watertoevoer.De controlegroep (geen lichtsupplement) en de behandelingsgroep (LED-lichtsupplement) werden in het experiment ingesteld.CK is zonder lichtsupplement in glazen kas geplant.LB: drw-lb Ho (200W) werd gebruikt als aanvulling op het licht na het planten in een glazen kas.De lichtstroomdichtheid (PPFD) op het oppervlak van het bladerdak van hydroponische groenten was ongeveer 140 μmol/(㎡·S).MB: na het planten in de glazen kas werd de drw-lb (200W) gebruikt als aanvulling op het licht en de PPFD was ongeveer 140 μmol/(㎡·S).

De eerste ronde van experimentele plantdatum is 8 november 2019 en de plantdatum is 25 november 2019. De lichtsupplementtijd van de testgroep is 6:30-17:00;de tweede ronde van experimentele plantdatum is 30 december 2019 Dag, de plantdatum is 17 januari 2020 en de aanvullende tijd van de experimentele groep is 4:00-17:00
Bij zonnig weer in de winter opent de kas het zonnedak, 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 zijrolfilm en de ventilator om 17:00-6:00 uur (de volgende dag) en opent het thermische isolatiegordijn in de kas voor behoud van de nachtelijke hitte.

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 gedroogd bij 75°C.Na afloop werd het drooggewicht bepaald.De temperatuur in de kas en Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) worden elke 5 min 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 van planten tot oogsten
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 significantie van het verschil te analyseren.

Materialen en methodes
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 10-18 ℃;tijdens de tweede experimentronde was de fluctuatie van de daggemiddelde temperatuur in de kas groter dan tijdens de eerste experimentronde, met de laagste daggemiddelde temperatuur van 8,39 ℃ en de hoogste daggemiddelde temperatuur van 20,23 ℃.De daggemiddelde temperatuur vertoonde een algehele opwaartse trend tijdens het groeiproces (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 algehele 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 hoeveelheid licht (de som van natuurlijk licht DLI en led-aanvullend licht DLI) van de groep met aanvullend licht 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 in de eerste ronde.

Opbrengst van bladgroenten en efficiëntie van lichtenergiegebruik

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

Uit tabel 1 blijkt dat er geen significant verschil is in planthoogte, aantal bladeren, drogestofgehalte en lichtenergiebenuttingsefficiëntie van paksoi behandeld met CK, LB en MB, maar het versgewicht van paksoi behandeld met LB en MB is aanzienlijk hoger dan die van CK;Bij de behandeling van LB en MB was er geen significant verschil in versgewicht per plant tussen de twee LED kweeklampen met verschillende blauwlichtverhoudingen.

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

●Tweede ronde testresultaten

Uit tabel 3 blijkt dat de planthoogte van Pakchoi behandeld met MB significant hoger was dan die van CK, en er was geen significant verschil tussen deze en LB-behandeling.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 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 gebruik van lichtenergie.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 geen significant verschil was in planthoogte van sla tussen de drie behandelingen.Het aantal bladeren bij LB- en MB-behandelingen was significant hoger dan dat bij CK.Onder hen was het aantal MB-verloven met 26 het hoogst. 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 significant hoger dan dat van CK, en het versgewicht per plant was het hoogst bij MB-behandeling, namelijk 133g.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 lichtenergiebenuttingsefficiëntie 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 de aanvullende licht behandelingsgroep in de tweede ronde van het experiment (4:00-00-17:00).Vergeleken met de eerste experimentronde (6.30-17.00 uur) is dit met 2,5 uur toegenomen.De oogsttijd van de twee rondes Pakchoi was 35 dagen na het planten.Het verse gewicht van de individuele CK-planten in de twee rondes was vergelijkbaar.Het verschil in versgewicht per plant bij LB- en MB-behandeling in vergelijking met CK in de tweede reeks experimenten was veel groter dan het verschil in versgewicht per plant in vergelijking met CK in de eerste reeks experimenten (tabel 1, tabel 3).De oogsttijd van de tweede ronde proefsla was 42 dagen na aanplant en de oogsttijd van de eerste ronde proefsla was 46 dagen na aanplant.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 keer dat van de eerste ronde experimenten (Tabel 2 en Tabel 4), en de efficiëntie van het gebruik van lichte energie is vergelijkbaar.Het is te zien dat naarmate de temperatuur geleidelijk opwarmt en het natuurlijke licht in de kas geleidelijk toeneemt, de productiecyclus van sla wordt verkort.

Materialen en methodes
De twee testrondes besloegen in principe de hele winter in Shanghai, en de controlegroep (CK) was in staat om de werkelijke productiestatus van hydroponische groene stengel en sla in de kas relatief te herstellen bij lage temperaturen en weinig zonlicht in de winter.De experimentgroep lichtsupplement had een significant promotie-effect op de meest intuïtieve data-index (versgewicht per plant) in de twee experimentrondes.Onder hen werd het opbrengstverhogende effect van Pakchoi tegelijkertijd weerspiegeld in de grootte, kleur en dikte van de bladeren.Maar sla heeft de neiging om 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 groenteproducten toeneemt.Pakchoi aangevuld met De rood-witte, laag-blauwe en rood-witte, middenblauwe LED-toplichtmodules zijn donkerder groen en glanzender 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 voor het menselijk oog niet duidelijk.De juiste hoeveelheid blauw licht kan bladontwikkeling en fotosynthetische pigmentsynthese bevorderen en de verlenging van de internodiën remmen.Daarom zijn de groenten in de light-supplementengroep meer favoriet bij de consument 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 gedurende hetzelfde aantal kolonisatiedagen tijdens de eerste ronde van het experiment (Figuur 1-2), en de aanvullende lichthoeveelheid tijd van de tweede ronde van de aanvullende lichtbehandelingsgroep (4: 00-17: 00), vergeleken met de eerste ronde van het experiment (6: 30-17: 00), nam het 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 rondes 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 bevorderen die in de winter binnen wordt gekweekt.De oogsttijd van de tweede ronde proefsla was 42 dagen na aanplant en de oogsttijd van de eerste ronde proefsla was 46 dagen na aanplant.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 keer dat van de eerste reeks experimenten (tabel 2 en tabel 4).De efficiëntie van het gebruik van lichtenergie was vergelijkbaar.Het is te zien 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 was het stroomverbruik van het bladmenu plant aangevuld met licht 0,95 kWh, en in de tweede experimentronde was het stroomverbruik van bladmenu plant aangevuld licht 1,15 kWh.Vergeleken tussen de twee ronden van experimenten was het lichtverbruik van de drie behandelingen van Pakchoi, de efficiëntie van het energiegebruik in het tweede experiment lager dan die in het eerste experiment.De lichtenergiebenuttingsefficiëntie van de sla CK- en LB-aanvullende lichtbehandelingsgroepen in het tweede experiment was iets lager dan die in het eerste experiment.Er wordt geconcludeerd dat de mogelijke reden is dat de lage daggemiddelde temperatuur binnen een week na het planten de langzame zaailingperiode langer maakt, en hoewel de temperatuur tijdens het experiment een beetje herstelde, was het bereik beperkt en was de algehele daggemiddelde temperatuur nog steeds op een laag niveau, waardoor de efficiëntie van het gebruik van lichtenergie tijdens de algehele groeicyclus voor hydrocultuur van bladgroenten werd beperkt.(Figuur 1).

Tijdens het experiment was de pool met voedingsoplossing niet uitgerust met verwarmingsapparatuur, zodat de wortelomgeving van bladgroenten op hydrocultuur altijd op een laag temperatuurniveau was en de dagelijkse gemiddelde temperatuur beperkt was, waardoor de groenten niet volledig konden worden benut van het dagelijkse cumulatieve licht verhoogd door het LED-bijlicht te verlengen.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 lichtsupplementen te waarborgen om de productie te verhogen.Daarom is het noodzakelijk om passende maatregelen voor warmtebehoud en temperatuurverhoging te overwegen om het effect van lichtsupplement en opbrengstverhoging in de winterkas te waarborgen.Het gebruik van aanvullend LED-licht zal de productiekosten tot op zekere hoogte verhogen, en de landbouwproductie zelf is geen industrie met een hoog rendement.Daarom, met betrekking tot hoe de aanvullende lichtstrategie te optimaliseren en samen te werken met andere maatregelen bij de daadwerkelijke productie van hydrocultuur bladgroenten in de winterkas, en hoe de aanvullende lichtapparatuur te gebruiken om een ​​efficiënte productie te bereiken en de efficiëntie van het gebruik van lichtenergie en 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: Agrarische Techniek (Glastuinbouw).

Referenties:
[1] Jianfeng Dai, praktijk voor LED-toepassing in de tuinbouw van Philips in de glastuinbouw [J].Landbouwtechniek, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al.Status aanvraag en vooruitzicht op 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 plantenverlichting [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 kasgroenteteelt [J].Chinese groente, 2012 (2): 1-7