Źródło artykułu: Journal of Agricultural Mechanization Research;

Autor: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Arbuz, jako typowa uprawa ekonomiczna, cieszy się dużym popytem rynkowym i wysokimi wymaganiami jakościowymi, ale jego uprawa z rozsady jest trudna w przypadku melona i bakłażana. Głównym powodem jest to, że arbuz jest rośliną światłolubną. Jeśli po zerwaniu rozsady nie będzie wystarczającej ilości światła, rozrośnie się ona i utworzy wysokie siewki, co poważnie wpłynie na jakość sadzonek i późniejszy wzrost. Okres między siewem a sadzeniem arbuza przypada na okres od grudnia danego roku do lutego następnego, czyli w okresie najniższych temperatur, najsłabszego światła i najpoważniejszych chorób. Szczególnie w południowych Chinach bardzo często wczesną wiosną przez 10 dni do pół miesiąca nie ma słońca. Ciągłe zachmurzenie i opady śniegu mogą nawet spowodować dużą liczbę martwych sadzonek, co znacznie zaszkodzi rolnikom.

Jak wykorzystać sztuczne źródło światła, np. światło z oświetlenia LED, do nawożenia upraw, w tym sadzonek arbuzów, w warunkach niewystarczającego światła słonecznego, aby zwiększyć plony, zwiększyć wydajność, jakość, odporność na choroby i uniknąć zanieczyszczeń, jednocześnie wspomagając wzrost i rozwój upraw, jest od wielu lat kluczowym kierunkiem badań naukowców zajmujących się produkcją rolną.

W ostatnich latach badania wykazały również, że różny stosunek światła czerwonego do niebieskiego ma również istotny wpływ na wzrost sadzonek roślin. Na przykład, badacz Tang Dawei i inni odkryli, że stosunek R / b = 7:3 to najlepszy stosunek światła czerwonego do niebieskiego dla wzrostu sadzonek ogórka; badacz Gao Yi i inni wskazali w swoim artykule, że mieszane źródło światła R / b = 8:1 to najodpowiedniejsza konfiguracja oświetlenia uzupełniającego dla wzrostu sadzonek luffy.

Wcześniej niektórzy próbowali wykorzystywać sztuczne źródła światła, takie jak świetlówki i lampy sodowe, do przeprowadzania eksperymentów z siewkami, ale rezultaty nie były zadowalające. Od lat 90. XX wieku prowadzone są badania nad uprawą sadzonek z wykorzystaniem lamp LED jako dodatkowego źródła światła.

Lampy LED do uprawy roślin charakteryzują się energooszczędnością, ochroną środowiska, bezpieczeństwem i niezawodnością, długą żywotnością, niewielkimi rozmiarami, niską wagą, niską emisją ciepła oraz dobrą dyspersją światła lub możliwością sterowania kombinowanego. Można je łączyć w zależności od potrzeb, aby uzyskać czyste światło monochromatyczne i widmo kompozytowe, a efektywny wskaźnik wykorzystania energii świetlnej może sięgać 80–90%. Są uważane za najlepsze źródło światła w uprawach.

Obecnie w Chinach przeprowadzono wiele badań nad uprawą ryżu, ogórków i szpinaku z wykorzystaniem czystego źródła światła LED, co przyniosło pewien postęp. Jednak w przypadku sadzonek arbuza, które są trudne w uprawie, obecna technologia nadal opiera się na świetle naturalnym, a światło LED jest wykorzystywane jedynie jako źródło uzupełniające.

I Biorąc pod uwagę powyższe problemy, w niniejszej pracy podjęto próbę wykorzystania światła LED jako czystego źródła światła do zbadania wykonalności hodowli sadzonek arbuza oraz najlepszego współczynnika strumienia świetlnego w celu poprawy jakości sadzonek arbuza bez polegania na świetle słonecznym, aby zapewnić podstawy teoretyczne i dane potwierdzające konieczność kontrolowania światła w uprawie sadzonek arbuza w obiektach.

A.Proces testowania i wyniki

1. Materiały eksperymentalne i leczenie światłem

W eksperymencie wykorzystano arbuza ZAOJIA 8424, a podłożem dla sadzonek było Jinhai Jinjin 3. Miejscem testowym była fabryka lamp LED w Quzhou, a źródłem światła było oświetlenie LED. Test trwał 5 cykli. Pojedynczy okres eksperymentu wynosił 25 dni od namoczenia nasion, kiełkowania do wzrostu sadzonek. Fotoperiod wynosił 8 godzin. Temperatura w pomieszczeniu wynosiła od 25°C do 28°C w ciągu dnia (7:00-17:00) i od 15°C do 18°C ​​wieczorem (17:00-19:00). Wilgotność powietrza wynosiła 60%-80%.

W oświetleniu LED do uprawy roślin zastosowano czerwone i niebieskie diody LED o długości fali czerwonej 660 nm i niebieskiej 450 nm. W eksperymencie, dla porównania, użyto czerwonego i niebieskiego światła o stosunku strumienia świetlnego 5:1, 6:1 i 7:13.

2. Wskaźnik i metoda pomiaru

Pod koniec każdego cyklu losowo wybierano 3 sadzonki do testu jakości. Wskaźniki obejmowały masę suchą i świeżą, wysokość rośliny, średnicę łodygi, liczbę liści, powierzchnię właściwą liści i długość korzeni. Wysokość rośliny, średnicę łodygi i długość korzeni można było zmierzyć suwmiarką; liczbę liści i korzeni można było obliczyć ręcznie; masę suchą i świeżą oraz powierzchnię właściwą liści można było obliczyć za pomocą linijki.

3. Analiza statystyczna danych

4. Wyniki

Wyniki testów przedstawiono w tabeli 1 i na rysunkach 1-5.

Z tabeli 1 i rysunku 1-5 wynika, że ​​wraz ze wzrostem stosunku światła do przepuszczalności zmniejsza się masa suchej i świeżej masy, wzrasta wysokość rośliny (występuje zjawisko bezowocnej długości), łodyga rośliny staje się cieńsza i mniejsza, powierzchnia właściwa liści ulega zmniejszeniu, a długość korzeni jest coraz krótsza.

B.Analiza i ocena wyników

1. Najlepszy wzrost siewek arbuza następuje, gdy stosunek światła do przepuszczalności wynosi 5:1.

2. Niska sadzonka oświetlona lampą LED o wysokim udziale światła niebieskiego wskazuje, że niebieskie światło ma wyraźny efekt hamujący na wzrost roślin, szczególnie na łodygę, i nie ma wyraźnego wpływu na wzrost liści; czerwone światło wspomaga wzrost roślin, a roślina rośnie szybciej, gdy udział światła czerwonego jest duży, ale jej długość jest oczywista, jak pokazano na rysunku 2.

3. Roślina potrzebuje różnych proporcji światła czerwonego i niebieskiego w różnych okresach wzrostu. Na przykład, sadzonki arbuza potrzebują więcej światła niebieskiego we wczesnej fazie wzrostu, co może skutecznie hamować ich wzrost; ale w późniejszym etapie potrzebują więcej światła czerwonego. Jeśli proporcja światła niebieskiego pozostanie wysoka, sadzonka będzie mała i niska.

4. Intensywność światła dla sadzonek arbuza we wczesnym stadium rozwoju nie może być zbyt duża, ponieważ mogłoby to wpłynąć na późniejszy wzrost sadzonek. Lepiej jest zastosować słabe światło na wczesnym etapie, a następnie zastosować silne światło później.

5. Należy zapewnić odpowiednie oświetlenie LED. Stwierdzono, że zbyt niskie natężenie światła osłabia wzrost sadzonek i może prowadzić do ich przedwczesnej uprawy. Należy upewnić się, że normalne natężenie oświetlenia sadzonek nie jest niższe niż 120 W/ml; jednak zmiana trendu wzrostu sadzonek przy zbyt wysokim natężeniu oświetlenia nie jest oczywista, a zużycie energii wzrasta, co nie sprzyja przyszłemu użytkowaniu fabryki.

C. Wyniki

Wyniki wykazały, że możliwe jest zastosowanie czystego źródła światła LED do uprawy sadzonek arbuza w ciemnym pomieszczeniu, a strumień świetlny 5:1 był bardziej sprzyjający wzrostowi sadzonek niż 6- lub 7-krotnie. Istnieją trzy kluczowe punkty w zastosowaniu technologii LED w przemysłowej uprawie sadzonek arbuza.

1. Stosunek światła czerwonego do niebieskiego jest bardzo ważny. Wczesne etapy wzrostu sadzonek arbuza nie powinny być oświetlane lampami LED o zbyt dużej intensywności światła niebieskiego, ponieważ może to wpłynąć na późniejszy wzrost.

2. Natężenie światła ma istotny wpływ na różnicowanie komórek i organów sadzonek arbuza. Duże natężenie światła powoduje silny wzrost sadzonek; słabe natężenie światła powoduje, że rosną one bezużytecznie.

3. W fazie siewki, w porównaniu z siewkami o natężeniu światła niższym niż 120 μ mol/m2 · s, siewki o natężeniu światła wyższym niż 150 μ mol/m2 · s rosły wolniej po przeniesieniu na grunty rolne.

Najlepszy wzrost sadzonek arbuza zaobserwowano, gdy stosunek światła czerwonego do niebieskiego wynosił 5:1. Biorąc pod uwagę różny wpływ światła niebieskiego i czerwonego na rośliny, najlepszym sposobem oświetlenia jest odpowiednie zwiększenie udziału światła niebieskiego we wczesnej fazie wzrostu sadzonek i dodanie większej ilości światła czerwonego w późniejszej fazie wzrostu sadzonek; należy stosować słabe światło we wczesnej fazie, a następnie silne światło w późniejszej fazie.