Rechèch sou efè limyè siplemantè LED sou efè ogmantasyon sede leti idwoponik ak pakchoi nan sèr nan sezon ivè
[Rezime] Nan sezon ivè a nan Shanghai, souvan gen tanperati ki ba ak solèy ki ba, epi kwasans legim fèy idwoponik nan sèr la ralanti epi sik pwodiksyon an long, sa ki pa ka satisfè demann mache a. Nan dènye ane yo, yo te kòmanse itilize limyè siplemantè LED pou plant nan kiltivasyon ak pwodiksyon sèr, nan yon sèten mezi, pou konpanse defo limyè ki akimile chak jou nan sèr la pa ka satisfè bezwen kwasans rekòt lè limyè natirèl la pa ase. Nan eksperyans lan, yo te enstale de kalite limyè siplemantè LED ak diferan kalite limyè nan sèr la pou fè eksperyans eksplorasyon pou ogmante pwodiksyon leti idwoponik ak tij vèt nan sezon ivè. Rezilta yo te montre ke de kalite limyè LED yo ka ogmante anpil pwa fre pakchoi ak leti pou chak plant. Efè ogmantasyon sede pakchoi a reflete sitou nan amelyorasyon kalite sansoryèl jeneral tankou elajisman ak epesman fèy, epi efè ogmantasyon sede leti a reflete sitou nan ogmantasyon kantite fèy ak kontni matyè sèk.

Limyè se yon pati endispansab nan kwasans plant yo. Nan dènye ane yo, limyè LED yo te lajman itilize nan kiltivasyon ak pwodiksyon nan yon anviwònman sèr akòz gwo pousantaj konvèsyon fotoelektrik yo, spectre personnalisable, ak lavi sèvis long [1]. Nan peyi etranje yo, akòz kòmansman bonè nan rechèch ki gen rapò ak sistèm sipò ki gen matirite, anpil pwodiksyon flè, fwi ak legim sou gwo echèl gen estrateji sipleman limyè relativman konplè. Akimilasyon yon gwo kantite done pwodiksyon reyèl pèmèt tou pwodiktè yo predi klèman efè ogmantasyon pwodiksyon an. An menm tan, yo evalye retou apre yo fin itilize sistèm limyè siplemantè LED la [2]. Sepandan, pifò nan rechèch domestik aktyèl la sou limyè siplemantè gen yon patipri anvè kalite limyè sou ti echèl ak optimize spectre, epi li manke estrateji limyè siplemantè ki ka itilize nan pwodiksyon reyèl [3]. Anpil pwodiktè domestik pral dirèkteman itilize solisyon ekleraj siplemantè etranje ki deja egziste lè y ap aplike teknoloji ekleraj siplemantè nan pwodiksyon, kèlkeswa kondisyon klimatik zòn pwodiksyon an, kalite legim ki pwodui yo, ak kondisyon enstalasyon ak ekipman yo. Anplis de sa, gwo pri ekipman limyè siplemantè ak gwo konsomasyon enèji souvan lakòz yon gwo diferans ant sede rekòt reyèl la ak retou ekonomik la ak efè espere a. Sitiyasyon aktyèl sa a pa fezab pou devlopman ak pwomosyon teknoloji pou konplete limyè ak ogmante pwodiksyon nan peyi a. Se poutèt sa, li ijan pou mete pwodwi siplemantè limyè LED ki byen devlope yo nan anviwònman pwodiksyon domestik reyèl, optimize estrateji itilizasyon yo, epi rasanble done ki enpòtan yo.

Ivè se sezon kote legim fèy fre yo an gwo demann. Sèr yo ka bay yon anviwònman ki pi apwopriye pou kwasans legim fèy nan sezon ivè pase jaden agrikòl deyò. Sepandan, yon atik te fè remake ke kèk sèr ki fin vye oswa ki pa byen pwòp gen yon transmisyon limyè mwens pase 50% nan sezon ivè. Anplis de sa, move tan lapli alontèm gen tandans rive tou nan sezon ivè, sa ki fè sèr la nan yon anviwònman ki gen tanperati ki ba ak limyè ki ba, ki afekte kwasans nòmal plant yo. Limyè vin tounen yon faktè limitatif pou kwasans legim nan sezon ivè [4]. Kib Vèt ki te mete an pwodiksyon aktyèl la itilize nan eksperyans lan. Sistèm plante legim fèy ki koule likid sifasyal la matche ak de modil limyè LED anlè Signify (Lachin) Investment Co., Ltd. ak diferan rapò limyè ble. Plante leti ak pakchoi, ki se de legim fèy ki gen pi gwo demann sou mache a, gen pou objaktif pou etidye ogmantasyon aktyèl nan pwodiksyon legim fèy idwoponik pa ekleraj LED nan sèr ivè a.

Materyèl ak Metòd
Materyèl yo itilize pou tès la

Materyèl tès yo te itilize nan eksperyans lan se te leti ak legim packchoi. Varyete leti Green Leaf Lettuce la soti nan Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., epi varyete pakchoi Brilliant Green la soti nan Enstiti Ortikilti Akademi Syans Agrikòl Shanghai la.

Metòd eksperimantal

Eksperyans lan te fèt nan sèr an vè tip Wenluo nan baz Sunqiao nan Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd. soti Novanm 2019 rive Fevriye 2020. Yo te fè yon total de seri eksperyans repete. Premye seri eksperyans lan te fèt nan fen 2019, epi dezyèm seri a te fèt nan kòmansman 2020. Apre simen, yo te mete materyèl eksperimantal yo nan yon chanm klima ak limyè atifisyèl pou plante plantules, epi yo te itilize irigasyon mare. Pandan peryòd plante plantules la, yo te itilize solisyon eleman nitritif jeneral legim idwoponik ak yon EC 1.5 ak yon pH 5.5 pou irigasyon. Apre plantules yo te grandi rive nan 3 fèy ak 1 etap kè, yo te plante yo sou yon kabann plante legim fèy tip green cube track shallow flow. Apre plante, sistèm sikilasyon solisyon eleman nitritif shallow flow la te itilize solisyon eleman nitritif EC 2 ak pH 6 pou irigasyon chak jou. Frekans irigasyon an te 10 minit ak rezèv dlo a ak 20 minit ak rezèv dlo a koupe. Yo te mete gwoup kontwòl la (san sipleman limyè) ak gwoup tretman an (sipleman limyè LED) nan eksperyans lan. Yo te plante CK nan yon sèr an vè san sipleman limyè. LB: Yo te itilize drw-lb Ho (200W) pou konplete limyè a apre yo te fin plante nan sèr an vè a. Dansite flux limyè (PPFD) sou sifas canopy legim idwoponik la te anviwon 140 μmol/(㎡·S). MB: apre yo te fin plante nan sèr an vè a, yo te itilize drw-lb (200W) pou konplete limyè a, epi PPFD a te anviwon 140 μmol/(㎡·S).

Premye seri plante eksperimantal la se 8 novanm 2019, epi dat plante a se 25 novanm 2019. Gwoup tès la ap bay sipleman limyè a ant 6:30 ak 17:00; dezyèm seri plante eksperimantal la se 30 desanm 2019, dat plante a se 17 janvye 2020, epi lè sipleman gwoup eksperimantal la se 4:00 ak 17:00.
Nan tan solèy nan sezon ivè, sèr la ap louvri twati ouvè a, fim bò a ak vantilatè a pou vantilasyon chak jou soti 6:00 rive 17:00. Lè tanperati a ba nan mitan lannwit, sèr la ap fèmen fenèt twati a, fim bò woulo a ak vantilatè a soti 17:00 rive 6:00 (jou kap vini an), epi li ap louvri rido izolasyon tèmik ki nan sèr la pou prezève chalè lannwit.

Koleksyon Done

Yo te jwenn wotè plant lan, kantite fèy, ak pwa fre pou chak plant apre yo te fin rekòlte pati Qingjingcai ak leti ki anlè tè a. Apre yo te mezire pwa fre a, yo te mete l nan yon fou epi yo te seche l a 75 ℃ pandan 72 èdtan. Apre sa, yo te detèmine pwa sèk la. Yo kolekte epi anrejistre tanperati ki nan sèr la ak dansite flux foton fotosentetik (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) chak 5 minit pa detèktè tanperati a (RS-GZ-N01-2) ak detèktè radyasyon fotosentetik aktif la (GLZ-CG).

Analiz Done

Kalkile efikasite itilizasyon limyè a (LUE, Light Use Efficiency) dapre fòmil sa a:
LUE (g/mol) = sede legim pou chak inite sifas/kantite total limyè kimilatif legim yo jwenn pou chak inite sifas depi plante rive nan rekòt
Kalkile kontni matyè sèk la dapre fòmil sa a:
Kontni matyè sèk (%) = pwa sèk pa plant/pwa fre pa plant x 100%
Sèvi ak Excel2016 ak IBM SPSS Statistics 20 pou analize done yo nan eksperyans lan epi analize siyifikasyon diferans lan.

Materyèl ak Metòd
Limyè ak Tanperati

Premye seri eksperyans lan te pran 46 jou, soti nan plante rive nan rekòt, epi dezyèm seri a te pran 42 jou, soti nan plante rive nan rekòt. Pandan premye seri eksperyans lan, tanperati mwayèn chak jou nan sèr la te sitou nan seri 10-18 ℃; pandan dezyèm seri eksperyans lan, varyasyon tanperati mwayèn chak jou nan sèr la te pi grav pase pandan premye seri eksperyans lan, ak tanperati mwayèn chak jou ki pi ba a te 8.39 ℃ ak tanperati mwayèn chak jou ki pi wo a te 20.23 ℃. Tanperati mwayèn chak jou a te montre yon tandans jeneral anlè pandan pwosesis kwasans lan (Fig. 1).

Pandan premye tou eksperyans lan, entegral limyè chak jou a (DLI) nan sèr la te varye mwens pase 14 mol/(㎡·D). Pandan dezyèm tou eksperyans lan, kantite kimilatif limyè natirèl chak jou nan sèr la te montre yon tandans jeneral anlè, ki te pi wo pase 8 mol/(㎡·D), epi valè maksimòm lan te parèt nan dat 27 fevriye 2020, ki te 26.1 mol/(㎡·D). Chanjman nan kantite kimilatif limyè natirèl chak jou nan sèr la pandan dezyèm tou eksperyans lan te pi gwo pase sa ki te pandan premye tou eksperyans lan (Fig. 2). Pandan premye tou eksperyans lan, kantite total limyè kimilatif chak jou a (sòm DLI limyè natirèl ak DLI limyè siplemantè led) nan gwoup limyè siplemantè a te pi wo pase 8 mol/(㎡·D) pifò nan tan an. Pandan dezyèm tou eksperyans lan, kantite total limyè akimile chak jou nan gwoup limyè siplemantè a te plis pase 10 mol/(㎡·D) pifò nan tan an. Kantite total limyè siplemantè ki te akimile nan dezyèm tou an te 31.75 mol/㎡ plis pase sa ki te nan premye tou an.

Rannman Legim Fèy ak Efikasite Itilizasyon Enèji Limyè

● Premye seri rezilta tès yo
Nou ka wè nan Figi 3 ke pakchoi ki gen sipleman LED a grandi pi byen, fòm plant lan pi kontra, epi fèy yo pi gwo ak pi epè pase CK ki pa gen sipleman an. Fèy pakchoi LB ak MB yo gen yon vèt pi klere ak pi fonse pase CK. Nou ka wè nan Figi 4 ke leti ki gen limyè siplemantè LED a grandi pi byen pase CK ki pa gen limyè siplemantè a, kantite fèy li yo pi wo, epi fòm plant lan pi plen.

Nou ka wè nan Tablo 1 ke pa gen okenn diferans siyifikatif nan wotè plant, kantite fèy, kontni matyè sèk ak efikasite itilizasyon enèji limyè nan pakchoi trete ak CK, LB ak MB, men pwa fre pakchoi trete ak LB ak MB siyifikativman pi wo pase sa ki nan CK; Pa te gen okenn diferans siyifikatif nan pwa fre pa plant ant de limyè kwasans LED yo ak diferan rapò limyè ble nan tretman LB ak MB.

Nou ka wè nan tablo 2 a ke wotè plant leti a nan tretman LB te siyifikativman pi wo pase sa ki te nan tretman CK a, men pa te gen okenn diferans siyifikatif ant tretman LB ak tretman MB. Te gen diferans siyifikatif nan kantite fèy pami twa tretman yo, epi kantite fèy nan tretman MB a te pi wo a, ki te 27. Pwa fre pa plant nan tretman LB a te pi wo a, ki te 101g. Te gen tou yon diferans siyifikatif ant de gwoup yo. Pa te gen okenn diferans siyifikatif nan kontni matyè sèk ant tretman CK ak LB yo. Kontni MB a te 4.24% pi wo pase tretman CK ak LB yo. Te gen diferans siyifikatif nan efikasite itilizasyon limyè pami twa tretman yo. Pi gwo efikasite itilizasyon limyè a te nan tretman LB a, ki te 13.23 g/mol, epi pi ba a te nan tretman CK a, ki te 10.72 g/mol.

●Rezilta dezyèm tou tès yo

Nou ka wè nan Tablo 3 ke wotè plant Pakchoi ki te trete ak MB te siyifikativman pi wo pase wotè CK, epi pa te gen okenn diferans enpòtan ant li menm ak tretman LB. Kantite fèy Pakchoi ki te trete ak LB ak MB te siyifikativman pi wo pase wotè CK, men pa te gen okenn diferans enpòtan ant de gwoup tretman limyè siplemantè yo. Te gen diferans enpòtan nan pwa fre pa plant pami twa tretman yo. Pwa fre pa plant nan CK te pi ba a ak 47 g, epi tretman MB a te pi wo a ak 116 g. Pa te gen okenn diferans enpòtan nan kontni matyè sèk ant twa tretman yo. Gen diferans enpòtan nan efikasite itilizasyon enèji limyè. CK ba a ak 8.74 g/mol, epi tretman MB a se pi wo a ak 13.64 g/mol.

Tablo 4 la montre pa gen okenn diferans enpòtan nan wotè plant leti ant twa tretman yo. Kantite fèy nan tretman LB ak MB te siyifikativman pi wo pase sa ki nan CK. Pami yo, kantite fèy MB te pi wo a, 26. Pa te gen okenn diferans enpòtan nan kantite fèy ant tretman LB ak MB yo. Pwa fre pa plant nan de gwoup tretman limyè siplemantè yo te siyifikativman pi wo pase sa ki nan CK, epi pwa fre pa plant te pi wo a nan tretman MB, ki te 133g. Te gen diferans enpòtan tou ant tretman LB ak MB yo. Te gen diferans enpòtan nan kontni matyè sèk ant twa tretman yo, epi kontni matyè sèk nan tretman LB a te pi wo a, ki te 4.05%. Efikasite itilizasyon enèji limyè nan tretman MB a siyifikativman pi wo pase sa ki nan tretman CK ak LB, ki se 12.67 g/mol.

Pandan dezyèm tou eksperyans lan, DLI total gwoup limyè siplemantè a te pi wo pase DLI pandan menm kantite jou kolonizasyon pandan premye tou eksperyans lan (Figi 1-2), ak tan limyè siplemantè gwoup tretman limyè siplemantè a nan dezyèm tou eksperyans lan (4:00-00- 17:00). Konpare ak premye tou eksperyans lan (6:30-17:00), li ogmante pa 2.5 èdtan. Tan rekòt de tou Pakchoi yo te 35 jou apre plante. Pwa fre chak plant CK nan de tou yo te sanble. Diferans nan pwa fre pa plant nan tretman LB ak MB konpare ak CK nan dezyèm tou eksperyans yo te pi plis pase diferans nan pwa fre pa plant konpare ak CK nan premye tou eksperyans yo (Tablo 1, Tablo 3). Tan rekòt dezyèm tou leti eksperimantal la te 42 jou apre plante, epi tan rekòt premye tou leti eksperimantal la te 46 jou apre plante. Kantite jou kolonizasyon lè yo te rekòlte dezyèm seri leti eksperimantal CK a te 4 jou mwens pase premye seri a, men pwa fre pa plant se 1.57 fwa pwa premye seri eksperyans yo (Tablo 2 ak Tablo 4), epi efikasite itilizasyon enèji limyè a sanble. Nou ka wè ke pandan tanperati a ap chofe piti piti epi limyè natirèl nan sèr la ap ogmante piti piti, sik pwodiksyon leti a vin pi kout.

Materyèl ak Metòd
De seri tès yo te kouvri tout sezon ivè a nan Shanghai, epi gwoup kontwòl la (CK) te kapab retabli relativman estati pwodiksyon aktyèl tij vèt idwoponik ak leti nan sèr anba tanperati ki ba ak limyè solèy ki ba nan sezon ivè a. Gwoup eksperyans sipleman limyè a te gen yon efè pwomosyon siyifikatif sou endèks done ki pi entwitif la (pwa fre pa plant) nan de seri eksperyans yo. Pami yo, efè ogmantasyon sede Pakchoi a te reflete nan gwosè, koulè ak epesè fèy yo an menm tan. Men, leti a gen tandans ogmante kantite fèy, epi fòm plant lan parèt pi plen. Rezilta tès yo montre ke sipleman limyè ka amelyore pwa fre ak kalite pwodwi nan plante de kategori legim yo, kidonk ogmante komèsyalizasyon pwodwi legim yo. Modil limyè LED wouj-blan, ble ba ak wouj-blan, ble mwayen Pakchoi sipleman an gen yon vèt pi fonse ak klere nan aparans pase fèy san limyè siplemantè, fèy yo pi gwo ak pi epè, epi tandans kwasans tout kalite plant lan pi kontra ak vigoureux. Sepandan, "leti mozayik" fè pati legim ki gen fèy vèt pal, epi pa gen okenn chanjman koulè aparan nan pwosesis kwasans lan. Chanjman koulè fèy la pa evidan pou je imen. Pwopòsyon limyè ble ki apwopriye a ka ankouraje devlopman fèy ak sentèz pigman fotosentetik, epi anpeche elongasyon internode yo. Se poutèt sa, legim ki nan gwoup sipleman limyè yo pi renmen konsomatè yo an tèm de kalite aparans.

Pandan dezyèm tou tès la, kantite total limyè kimilatif chak jou gwoup limyè siplemantè a te pi wo pase DLI a pandan menm kantite jou kolonizasyon pandan premye tou eksperyans lan (Figi 1-2), epi tan limyè siplemantè dezyèm tou gwoup tretman limyè siplemantè a (4:00-17:00), konpare ak premye tou eksperyans lan (6:30-17:00), li te ogmante pa 2.5 èdtan. Tan rekòt de tou Pakchoi yo te 35 jou apre plante. Pwa fre CK nan de tou yo te sanble. Diferans nan pwa fre pa plant ant tretman LB ak MB ak CK nan dezyèm tou eksperyans yo te pi gwo pase diferans nan pwa fre pa plant ak CK nan premye tou eksperyans yo (Tablo 1 ak Tablo 3). Se poutèt sa, pwolonje tan sipleman limyè a ka ankouraje ogmantasyon nan pwodiksyon Pakchoi idwoponik kiltive andedan kay la nan sezon ivè. Rekòlt dezyèm seri leti eksperimantal la te 42 jou apre plante, epi rekòlt premye seri leti eksperimantal la te 46 jou apre plante. Lè yo te rekòlte dezyèm seri leti eksperimantal la, kantite jou kolonizasyon gwoup CK a te 4 jou mwens pase premye seri a. Sepandan, pwa fre yon sèl plant te 1.57 fwa pwa premye seri eksperyans yo (Tablo 2 ak Tablo 4). Efikasite itilizasyon enèji limyè a te menm jan an. Nou ka wè ke pandan tanperati a ap monte dousman epi limyè natirèl la nan sèr la ap ogmante piti piti (Figi 1-2), sik pwodiksyon leti a ka diminye kòmsadwa. Se poutèt sa, ajoute ekipman limyè siplemantè nan sèr la nan sezon ivè ak tanperati ki ba ak limyè solèy ki ba ka efektivman amelyore efikasite pwodiksyon leti a, epi answit ogmante pwodiksyon an. Nan premye seri eksperyans lan, konsomasyon enèji limyè plant meni fèy la te 0.95 kw-h, epi nan dezyèm seri eksperyans lan, konsomasyon enèji limyè plant meni fèy la te 1.15 kw-h. Konpare ant de seri eksperyans yo, konsomasyon limyè twa tretman Pakchoi yo, efikasite itilizasyon enèji nan dezyèm eksperyans lan te pi ba pase nan premye eksperyans lan. Efikasite itilizasyon enèji limyè gwoup tretman limyè siplemantè leti CK ak LB nan dezyèm eksperyans lan te yon ti kras pi ba pase nan premye eksperyans lan. Yo konkli ke rezon posib la se ke tanperati mwayèn chak jou ki ba nan yon semèn apre plante a fè peryòd plantules yo pi long, epi byenke tanperati a te remonte yon ti kras pandan eksperyans lan, seri a te limite, epi tanperati mwayèn chak jou a te toujou nan yon nivo ba, sa ki te limite efikasite itilizasyon enèji limyè pandan sik kwasans jeneral pou idwoponik legim fèy yo. (Figi 1).

Pandan eksperyans lan, pisin solisyon eleman nitritif la pa t ekipe ak ekipman chofaj, sa ki te fè anviwònman rasin legim fèy idwoponik yo te toujou nan yon nivo tanperati ki ba, epi tanperati mwayèn chak jou a te limite, sa ki te lakòz legim yo pa t rive byen itilize ogmantasyon limyè kimilatif chak jou a lè yo te pwolonje limyè siplemantè LED la. Se poutèt sa, lè w ap ajoute limyè nan sèr nan sezon ivè, li nesesè pou konsidere mezi prezèvasyon chalè ak chofaj ki apwopriye pou asire efè siplemantè limyè a pou ogmante pwodiksyon an. Se poutèt sa, li nesesè pou konsidere mezi prezèvasyon chalè ak ogmantasyon tanperati ki apwopriye pou asire efè siplemantè limyè a ak ogmantasyon sede nan sèr ivè a. Itilizasyon limyè siplemantè LED ap ogmante pri pwodiksyon an nan yon sèten mezi, epi pwodiksyon agrikòl li menm pa yon endistri ki gen gwo sede. Se poutèt sa, konsènan kijan pou optimize estrateji limyè siplemantè a epi kolabore ak lòt mezi nan pwodiksyon aktyèl legim fèy idwoponik nan sèr ivè a, epi kijan pou itilize ekipman limyè siplemantè a pou reyalize yon pwodiksyon efikas epi amelyore efikasite itilizasyon enèji limyè ak benefis ekonomik yo, li toujou bezwen plis eksperyans pwodiksyon.

Otè: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai vèt kib Devlopman Agrikòl co, Ltd).
Sous atik la: Teknoloji Jeni Agrikòl (Ortikilti anba sèr).

Referans:
[1] Jianfeng Dai, Pratik aplikasyon LED ortikòl Philips nan pwodiksyon sèr [J]. Teknoloji jeni agrikòl, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Sitiyasyon aplikasyon ak pèspektiv teknoloji sipleman limyè pou fwi ak legim pwoteje [J]. Ortikilti Nò, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Rechèch ak sitiyasyon aplikasyon ak estrateji devlopman ekleraj plant [J]. Journal of lighting engineering, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, et al. Aplikasyon sous limyè ak kontwòl kalite limyè nan pwodiksyon legim anba sèr [J]. Legim Chinwa, 2012 (2): 1-7