Πηγή άρθρου: Journal of Agricultural Mechanization Research;

Συγγραφέας: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Το καρπούζι, ως τυπική οικονομική καλλιέργεια, έχει μεγάλη ζήτηση στην αγορά και υψηλές απαιτήσεις ποιότητας, αλλά η καλλιέργεια σπορόφυτων είναι δύσκολη για το πεπόνι και τη μελιτζάνα. Ο κύριος λόγος είναι ότι: το καρπούζι είναι μια καλλιέργεια που αγαπά το φως. Εάν δεν υπάρχει αρκετό φως μετά το σπάσιμο του σπορόφυτου καρπουζιού, θα υπεραναπτυχθεί και θα σχηματίσει σπορόφυτα με ψηλά πόδια, γεγονός που επηρεάζει σοβαρά την ποιότητα των σπορόφυτων και την μετέπειτα ανάπτυξη. Το καρπούζι από τη σπορά έως τη φύτευση συμβαίνει μεταξύ Δεκεμβρίου εκείνου του έτους και Φεβρουαρίου του επόμενου έτους, που είναι η εποχή με τη χαμηλότερη θερμοκρασία, το πιο αδύναμο φως και τις πιο σοβαρές ασθένειες. Ειδικά στη νότια Κίνα, είναι πολύ συνηθισμένο να μην υπάρχει ηλιοφάνεια για 10 ημέρες έως μισό μήνα στις αρχές της άνοιξης. Εάν υπάρχει συνεχής συννεφιά και χιονόπτωση, θα προκληθεί ακόμη και μεγάλος αριθμός νεκρών σπορόφυτων, γεγονός που θα προκαλέσει μεγάλη ζημιά στην οικονομική ζημία των αγροτών.

Ο τρόπος χρήσης τεχνητής πηγής φωτός, π.χ. φωτός από τα φώτα LED για την καλλιέργεια, για την εφαρμογή «ελαφρού λιπάσματος» σε καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένων των σπορόφυτων καρπουζιού, υπό την προϋπόθεση ανεπαρκούς ηλιακού φωτός, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο στόχος της αύξησης της απόδοσης, της υψηλής απόδοσης, της υψηλής ποιότητας, της αντοχής στις ασθένειες και της απαλλαγής από τη ρύπανση, προωθώντας παράλληλα την ανάπτυξη των καλλιεργειών, αποτελεί την βασική ερευνητική κατεύθυνση των επιστημόνων της γεωργικής παραγωγής εδώ και πολλά χρόνια.

Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα διαπίστωσε περαιτέρω ότι η διαφορετική αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είχε επίσης σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών. Για παράδειγμα, ο ερευνητής Tang Dawei και άλλοι διαπίστωσαν ότι η αναλογία R / b = 7:3 είναι η καλύτερη αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός για την ανάπτυξη φυτών αγγουριού. Ο ερευνητής Gao Yi και άλλοι επεσήμαναν στην εργασία τους ότι η μικτή πηγή φωτός R / b = 8:1 είναι η καταλληλότερη διαμόρφωση συμπληρωματικού φωτός για την ανάπτυξη φυτών Luffa.

Προηγουμένως, ορισμένοι προσπάθησαν να χρησιμοποιήσουν τεχνητές πηγές φωτός όπως λάμπες φθορισμού και λάμπες νατρίου για να πραγματοποιήσουν πειράματα με σπορόφυτα, αλλά το αποτέλεσμα δεν ήταν καλό. Από τη δεκαετία του 1990, έχουν γίνει έρευνες σχετικά με την καλλιέργεια σπορόφυτων χρησιμοποιώντας φώτα ανάπτυξης LED ως συμπληρωματικές πηγές φωτός.

Τα φώτα ανάπτυξης LED έχουν τα πλεονεκτήματα της εξοικονόμησης ενέργειας, της προστασίας του περιβάλλοντος, της ασφάλειας και της αξιοπιστίας, της μεγάλης διάρκειας ζωής, του μικρού μεγέθους, του ελαφρού βάρους, της χαμηλής παραγωγής θερμότητας και του καλού ελέγχου διασποράς φωτός ή συνδυασμού. Μπορούν να συνδυαστούν ανάλογα με τις ανάγκες για την απόκτηση καθαρού μονοχρωματικού φωτός και σύνθετου φάσματος, και ο αποτελεσματικός ρυθμός αξιοποίησης της φωτεινής ενέργειας μπορεί να φτάσει το 80% - 90%. Θεωρούνται η καλύτερη πηγή φωτός στην καλλιέργεια.

Προς το παρόν, έχει διεξαχθεί μεγάλος αριθμός μελετών σχετικά με την καλλιέργεια ρυζιού, αγγουριού και σπανακιού με καθαρή πηγή φωτός LED στην Κίνα και έχει σημειωθεί κάποια πρόοδος. Ωστόσο, για τα σπορόφυτα καρπουζιού που είναι δύσκολο να καλλιεργηθούν, η τρέχουσα τεχνολογία παραμένει στο στάδιο του φυσικού φωτός και το φως LED χρησιμοποιείται μόνο ως συμπληρωματική πηγή φωτός.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω προβλήματα, η παρούσα εργασία θα προσπαθήσει να χρησιμοποιήσει το φως LED ως καθαρή πηγή φωτός για να μελετήσει τη σκοπιμότητα της αναπαραγωγής σπορόφυτων καρπουζιού και τον καλύτερο λόγο φωτεινής ροής για τη βελτίωση της ποιότητας των σπορόφυτων καρπουζιού χωρίς να βασίζεται στο ηλιακό φως, προκειμένου να παράσχει θεωρητική βάση και υποστήριξη δεδομένων για τον έλεγχο του φωτός των σπορόφυτων καρπουζιού σε εγκαταστάσεις.

A.Διαδικασία και αποτελέσματα δοκιμών

1. Πειραματικά υλικά και επεξεργασία με φως

Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε το καρπούζι ZAOJIA 8424 και το μέσο σποράς ήταν το Jinhai Jinjin 3. Η τοποθεσία δοκιμής επιλέχθηκε στο εργοστάσιο φωτισμού ανάπτυξης LED στην πόλη Quzhou και ο εξοπλισμός φωτισμού ανάπτυξης LED χρησιμοποιήθηκε ως πηγή φωτός δοκιμής. Η δοκιμή διήρκεσε 5 κύκλους. Η μεμονωμένη περίοδος πειράματος ήταν 25 ημέρες από τον εμποτισμό των σπόρων, τη βλάστηση έως την ανάπτυξη των σπορόφυτων. Η φωτοπερίοδος ήταν 8 ώρες. Η εσωτερική θερμοκρασία ήταν 25° έως 28° κατά τη διάρκεια της ημέρας (7:00-17:00) και 15° έως 18° το βράδυ (17:00-7:00). Η υγρασία περιβάλλοντος ήταν 60% - 80%.

Κόκκινες και μπλε χάντρες LED χρησιμοποιούνται σε φωτιστικά LED για καλλιέργεια, με κόκκινο μήκος κύματος 660nm και μπλε μήκος κύματος 450nm. Στο πείραμα, χρησιμοποιήθηκαν κόκκινο και μπλε φως με λόγο φωτεινής ροής 5:1, 6:1 και 7:13 για σύγκριση.

2. Δείκτης και μέθοδος μέτρησης

Στο τέλος κάθε κύκλου, επιλέχθηκαν τυχαία 3 σπορόφυτα για έλεγχο ποιότητας σπορόφυτων. Οι δείκτες περιελάμβαναν το ξηρό και νωπό βάρος, το ύψος του φυτού, τη διάμετρο του στελέχους, τον αριθμό των φύλλων, την ειδική επιφάνεια των φύλλων και το μήκος της ρίζας. Μεταξύ αυτών, το ύψος του φυτού, η διάμετρος του στελέχους και το μήκος της ρίζας μπορούν να μετρηθούν με βερνιέρο πάχος. Ο αριθμός των φύλλων και ο αριθμός των ριζών μπορούν να μετρηθούν χειροκίνητα. Το ξηρό και νωπό βάρος και η ειδική επιφάνεια των φύλλων μπορούν να υπολογιστούν με χάρακα.

3. Στατιστική ανάλυση δεδομένων

4. Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα των δοκιμών παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 και στα σχήματα 1-5.

Από τον πίνακα 1 και το σχήμα 1-5, φαίνεται ότι με την αύξηση του λόγου φωτός προς διέλευση, το ξηρό νωπό βάρος μειώνεται, το ύψος του φυτού αυξάνεται (υπάρχει το φαινόμενο του μάταιου μήκους), ο μίσχος του φυτού γίνεται λεπτότερος και μικρότερος, η ειδική επιφάνεια των φύλλων μειώνεται και το μήκος της ρίζας γίνεται όλο και μικρότερο.

B.Ανάλυση και αξιολόγηση αποτελεσμάτων

1. Όταν η αναλογία φωτός προς διέλευση είναι 5:1, η ανάπτυξη των σπορόφυτων του καρπουζιού είναι η καλύτερη.

2. Η χαμηλή ακτινοβολία δενδρυλλίων από το φως ανάπτυξης LED με υψηλή αναλογία μπλε φωτός υποδεικνύει ότι το μπλε φως έχει εμφανή κατασταλτική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών, ειδικά στο στέλεχος του φυτού, και δεν έχει εμφανή επίδραση στην ανάπτυξη των φύλλων. Το κόκκινο φως προάγει την ανάπτυξη των φυτών και το φυτό αναπτύσσεται ταχύτερα όταν η αναλογία του κόκκινου φωτός είναι μεγάλη, αλλά το μήκος του είναι εμφανές, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

3. Ένα φυτό χρειάζεται διαφορετική αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός σε διαφορετικές περιόδους ανάπτυξης. Για παράδειγμα, τα σπορόφυτα καρπουζιού χρειάζονται περισσότερο μπλε φως στο αρχικό στάδιο, το οποίο μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά την ανάπτυξη των σπορόφυτων. Αλλά στο μεταγενέστερο στάδιο, χρειάζονται περισσότερο κόκκινο φως. Εάν η αναλογία του μπλε φωτός παραμείνει υψηλή, το σπορόφυτο θα είναι μικρό και κοντό.

4. Η ένταση του φωτός των δενδρυλλίων καρπουζιού στα αρχικά στάδια δεν πρέπει να είναι πολύ δυνατή, κάτι που θα επηρεάσει την μετέπειτα ανάπτυξη των δενδρυλλίων. Ο καλύτερος τρόπος είναι να χρησιμοποιείτε ασθενές φως στα αρχικά στάδια και στη συνέχεια ισχυρό φως αργότερα.

5. Πρέπει να εξασφαλίζεται λογικός φωτισμός με φως ανάπτυξης LED. Διαπιστώνεται ότι εάν η ένταση του φωτός είναι πολύ χαμηλή, η ανάπτυξη των δενδρυλλίων είναι αδύναμη και η ανάπτυξή τους είναι εύκολη. Πρέπει να διασφαλιστεί ότι ο κανονικός φωτισμός ανάπτυξης των δενδρυλλίων δεν μπορεί να είναι χαμηλότερος από 120wml. Ωστόσο, η αλλαγή στην τάση ανάπτυξης των δενδρυλλίων με πολύ υψηλό φωτισμό δεν είναι εμφανής και η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται, κάτι που δεν ευνοεί τη μελλοντική εφαρμογή του εργοστασίου.

CΑποτελέσματα

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ήταν εφικτό να χρησιμοποιηθεί καθαρή πηγή φωτός LED για την καλλιέργεια σπορόφυτων καρπουζιού σε σκοτεινό δωμάτιο και η φωτεινή ροή 5:1 ήταν πιο ευνοϊκή για την ανάπτυξη σπορόφυτων καρπουζιού από 6 ή 7 φορές. Υπάρχουν τρία βασικά σημεία στην εφαρμογή της τεχνολογίας LED στη βιομηχανική καλλιέργεια σπορόφυτων καρπουζιού

1. Η αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός είναι πολύ σημαντική. Η πρώιμη ανάπτυξη των σπορόφυτων καρπουζιού δεν μπορεί να φωτιστεί με φως ανάπτυξης LED με πολύ έντονο μπλε φως, διαφορετικά θα επηρεάσει την μετέπειτα ανάπτυξη.

2. Η ένταση του φωτός έχει σημαντική επίδραση στη διαφοροποίηση των κυττάρων και των οργάνων των σπορόφυτων καρπουζιού. Η ισχυρή ένταση φωτός κάνει τα σπορόφυτα να αναπτύσσονται δυνατά, ενώ η ασθενής ένταση φωτός κάνει τα σπορόφυτα να αναπτύσσονται μάταια.

3. Στο στάδιο του δενδρυλλίου, σε σύγκριση με τα δενδρύλλια με ένταση φωτός χαμηλότερη από 120 μ mol / m2 · s, τα δενδρύλλια με ένταση φωτός υψηλότερη από 150 μ mol / m2 · s αναπτύχθηκαν αργά όταν μετακινήθηκαν στο γεωργικό έδαφος.

Η ανάπτυξη των σπορόφυτων καρπουζιού ήταν η καλύτερη όταν η αναλογία κόκκινου προς μπλε ήταν 5:1. Σύμφωνα με τις διαφορετικές επιδράσεις του μπλε και του κόκκινου φωτός στα φυτά, ο καλύτερος τρόπος φωτισμού είναι να αυξηθεί κατάλληλα η αναλογία του μπλε φωτός στο πρώιμο στάδιο ανάπτυξης των σπορόφυτων και να προστεθεί περισσότερο κόκκινο φως στο μεταγενέστερο στάδιο ανάπτυξης των σπορόφυτων. Να χρησιμοποιηθεί ασθενές φως στο πρώιμο στάδιο και στη συνέχεια ισχυρό φως στο μεταγενέστερο στάδιο.