Artikkelin lähde: Journal of Agricultural Mechanization Research;

Kirjoittaja: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Vesimeloni on tyypillinen talouskasvi, jolla on suuri markkinakysyntä ja korkeat laatuvaatimukset, mutta sen taimien viljely on melonin ja munakoison osalta vaikeaa. Tärkein syy tähän on se, että vesimeloni on valoa rakastava sato. Jos valoa ei ole riittävästi vesimelonin taimen katkaisemisen jälkeen, se kasvaa umpeen ja muodostaa korkeita taimia, mikä vaikuttaa vakavasti taimien laatuun ja myöhempään kasvuun. Vesimelonin kylvöstä istutukseen tapahtuu joulukuun ja seuraavan vuoden helmikuun välisenä aikana, jolloin lämpötila on alhaisin, valo heikoin ja taudit vakavimmat. Erityisesti Etelä-Kiinassa on hyvin yleistä, että aikaisin keväällä ei ole auringonpaistetta 10 päivästä puoleen kuukauteen. Jatkuva pilvinen ja luminen sää voi jopa aiheuttaa suuren määrän kuolleita taimia, mikä aiheuttaa suurta vahinkoa viljelijöiden taloudellisille tappioille.

Maataloustuotannon tutkijoiden keskeinen tutkimussuunta on ollut jo vuosia keinotekoisen valonlähteen, esimerkiksi LED-kasvivalaisimien, käyttö "kevyen lannoitteen" levittämiseen viljelykasveille, mukaan lukien vesimelonin taimet, riittämättömässä auringonvalossa, jotta saavutetaan sadon lisääminen, korkea hyötysuhde, korkea laatu, taudinkestävyys ja saasteeton kehitys samalla, kun edistetään viljelykasvien kasvua ja kehitystä.

Viime vuosina tutkimukset ovat osoittaneet, että punaisen ja sinisen valon eri suhteilla on myös merkittävä vaikutus taimien kasvuun. Esimerkiksi tutkija Tang Dawei ja muut havaitsivat, että R/b = 7:3 on paras punaisen ja sinisen valon suhde kurkun taimien kasvulle; tutkija Gao Yi ja muut huomauttivat artikkelissaan, että R/b = 8:1 -sekavalonlähde on sopivin lisävalon konfiguraatio luffa-taimien kasvulle.

Aiemmin jotkut yrittivät käyttää keinotekoisia valonlähteitä, kuten loisteputkia ja natriumlamppuja, taimikokeissa, mutta tulokset eivät olleet hyviä. 1990-luvulta lähtien on tutkittu taimien viljelyä käyttämällä LED-kasvivaloja täydentävinä valonlähteinä.

LED-kasvivalaisimilla on etuja energiansäästö, ympäristönsuojelu, turvallisuus ja luotettavuus, pitkä käyttöikä, pieni koko, keveys, alhainen lämmöntuotto ja hyvä valon hajonta tai yhdistelmäohjaus. Niitä voidaan yhdistellä tarpeen mukaan puhtaan monokromaattisen valon ja komposiittispektrin aikaansaamiseksi, ja valoenergian tehokas käyttöaste voi nousta 80–90 prosenttiin. Sitä pidetään parhaana valonlähteenä viljelyssä.

Tällä hetkellä Kiinassa on tehty suuri määrä tutkimuksia riisin, kurkun ja pinaatin viljelystä puhtaalla LED-valonlähteellä, ja jonkin verran edistystä on tapahtunut. Vaikeasti kasvatettavien vesimelonin taimien osalta nykyinen teknologia pysyy kuitenkin vielä luonnonvalon tasolla, ja LED-valoa käytetään vain täydentävänä valonlähteenä.

Ottaen huomioon edellä mainitut ongelmat, tässä artikkelissa yritetään käyttää LED-valoa puhtaana valonlähteenä tutkiakseen vesimelonin taimien jalostuksen toteutettavuutta ja parasta valovirtasuhdetta vesimelonin taimien laadun parantamiseksi ilman auringonvaloa, jotta voidaan tarjota teoreettinen perusta ja datatukea vesimelonin taimien valonhallinnalle laitoksissa.

A.Testausprosessi ja tulokset

1. Koemateriaalit ja valokäsittely

Kokeessa käytettiin vesimelonia ZAOJIA 8424 ja taimikasvualustana oli Jinhai Jinjin 3. Testipaikaksi valittiin LED-kasvatusvalojen taimitarha Quzhoun kaupungissa, ja testivalonlähteenä käytettiin LED-kasvatusvalaistuslaitteistoa. Testi kesti viisi sykliä. Yksittäinen koejakso oli 25 päivää siementen liotuksesta itämiseen ja taimen kasvuun. Valoisa aika oli 8 tuntia. Sisälämpötila oli päivällä 25–28 °C (klo 7.00–17.00) ja illalla 15–18 °C (klo 17.00–19.00). Ilmankosteus oli 60–80 %.

LED-kasvivalaisimissa käytetään punaisia ​​ja sinisiä LED-helmiä, joiden punaisen aallonpituus on 660 nm ja sinisen 450 nm. Kokeessa vertailun vuoksi punaista ja sinistä valoa käytettiin valovirran suhteilla 5:1, 6:1 ja 7:13.

2. Mittausindeksi ja -menetelmä

Kunkin syklin lopussa valittiin satunnaisesti 3 tainta taimien laatutestiä varten. Indekseihin kuuluivat kuiva- ja tuorepaino, kasvin korkeus, varren halkaisija, lehtien lukumäärä, ominaislehtien pinta-ala ja juurien pituus. Näistä kasvin korkeus, varren halkaisija ja juurien pituus voidaan mitata työntömitalilla; lehtien lukumäärä ja juurien lukumäärä voidaan laskea manuaalisesti; kuiva- ja tuorepaino sekä ominaislehtien pinta-ala voidaan laskea viivaimella.

3. Tietojen tilastollinen analyysi

4. Tulokset

Testitulokset on esitetty taulukossa 1 ja kuvissa 1–5.

Taulukosta 1 ja kuvasta 1-5 voidaan nähdä, että valon ja läpäisyn suhteen kasvaessa kuivapaino pienenee, kasvin korkeus kasvaa (on ilmiö, jossa kasvin pituus on liian pieni), kasvin varsi ohenee ja pienenee, ominaislehtipinta-ala pienenee ja juurien pituus lyhenee.

B.Tulosten analysointi ja arviointi

1. Kun valon ja läpäisyn suhde on 5:1, vesimelonin taimi kasvaa parhaiten.

2. LED-kasvivalon säteilyttämä alhainen määrä taimia, jolla on korkea sinisen valon suhde, osoittaa, että sinisellä valolla on selvä tukahduttava vaikutus kasvien kasvuun, erityisesti kasvin varteen, eikä sillä ole ilmeistä vaikutusta lehtien kasvuun; punainen valo edistää kasvien kasvua, ja kasvi kasvaa nopeammin, kun punaisen valon suhde on suuri, mutta sen pituus on ilmeinen, kuten kuvassa 2 on esitetty.

3. Kasvi tarvitsee eri kasvukausina eri suhteen punaista ja sinistä valoa. Esimerkiksi vesimelonin taimet tarvitsevat alkuvaiheessa enemmän sinistä valoa, mikä voi tehokkaasti tukahduttaa taimen kasvua; mutta myöhemmässä vaiheessa ne tarvitsevat enemmän punaista valoa. Jos sinisen valon osuus pysyy korkeana, taimi kasvaa pieneksi ja lyhyeksi.

4. Vesimelonin taimen valon intensiteetti alkuvaiheessa ei saa olla liian voimakas, sillä se vaikuttaa taimien myöhempään kasvuun. Parempi tapa on käyttää heikkoa valoa alkuvaiheessa ja sitten voimakasta valoa myöhemmin.

5. Kohtuullisen LED-kasvivalojen valaistuksen on oltava riittävä. On havaittu, että jos valon voimakkuus on liian alhainen, taimet kasvavat heikosti ja helposti turhaan. On varmistettava, että taimien normaali kasvuvalaistus ei saa olla alle 120 W/ml. Liian voimakkaalla valaistuksella taimien kasvutrendin muutos ei kuitenkaan ole havaittavissa, ja energiankulutus kasvaa, mikä ei ole suotuisa tehtaan tulevalle käytölle.

CTulokset

Tulokset osoittivat, että puhdasta LED-valonlähdettä oli mahdollista käyttää vesimelonin taimien viljelyyn pimeässä huoneessa, ja 5:1-valovirta oli suotuisampi vesimelonin taimien kasvulle kuin 6 tai 7 kertaa suurempi valovirta. LED-teknologian soveltamisessa vesimelonin taimien teollisessa viljelyssä on kolme keskeistä kohtaa:

1. Punaisen ja sinisen valon suhde on erittäin tärkeä. Vesimelonin taimien varhaista kasvua ei voida valaista liian voimakkaalla sinisellä valolla varustetulla LED-kasvivalolla, koska se vaikuttaa myöhempään kasvuun.

2. Valon intensiteetillä on tärkeä vaikutus vesimelonin taimien solujen ja elinten erilaistumiseen. Voimakas valon intensiteetti saa taimet kasvamaan vahvoiksi; heikko valon intensiteetti saa taimet kasvamaan turhaan.

3. Taimivaiheessa, verrattuna alle 120 μmol/m2 · s valonvoimakkuuden omaaviin taimiin, yli 150 μmol/m2 · s valonvoimakkuuden omaavat taimet kasvoivat hitaasti viljelysmaalle siirrettyään.

Vesimelonin taimien kasvu oli parhaimmillaan, kun punaisen ja sinisen suhde oli 5:1. Sinisen ja punaisen valon erilaisten vaikutusten vuoksi kasveihin paras valaistustapa on lisätä sinisen valon osuutta asianmukaisesti taimen kasvun alkuvaiheessa ja lisätä punaista valoa taimen kasvun loppuvaiheessa; käyttää heikkoa valoa alkuvaiheessa ja sitten voimakasta valoa loppuvaiheessa.