Источник статьи: Журнал исследований в области сельскохозяйственной механизации;

Автор: Инъин Шань, Синьминь Шань, Сун Гу.

Арбуз, как типичная сельскохозяйственная культура, пользуется большим спросом на рынке и предъявляет высокие требования к качеству, однако его выращивание рассады, в отличие от дыни и баклажана, сопряжено с трудностями. Основная причина заключается в том, что арбуз — светолюбивая культура. Если после прорастания рассады арбуза не хватает света, она перерастает и образует высокорослые всходы, что серьезно влияет на качество рассады и последующий рост. Период от посева до посадки арбуза приходится на декабрь текущего года и февраль следующего, то есть на сезон с самой низкой температурой, самым слабым освещением и наиболее серьезными заболеваниями. Особенно в Южном Китае очень часто весной отсутствует солнце от 10 дней до половины месяца. Если же стоит непрерывная пасмурная и снежная погода, это может привести к гибели большого количества рассады, что нанесет фермерам значительный экономический ущерб.

Использование искусственных источников света, например, света от светодиодных фитоламп, для внесения «светового удобрения» в посевы, в том числе в рассаду арбузов, в условиях недостатка солнечного света, с целью повышения урожайности, эффективности, качества, устойчивости к болезням и экологичности, а также стимулирования роста и развития растений, уже много лет является ключевым направлением исследований ученых в области сельскохозяйственного производства.

В последние годы исследования показали, что различное соотношение красного и синего света также оказывает значительное влияние на рост рассады растений. Например, исследователь Тан Давэй и другие обнаружили, что соотношение красного и синего света R/b = 7:3 является оптимальным для роста рассады огурца; исследователь Гао И и другие в своей статье указали, что смешанный источник света R/b = 8:1 является наиболее подходящей конфигурацией дополнительного освещения для роста рассады люффы.

Ранее некоторые исследователи пытались использовать искусственные источники света, такие как люминесцентные и натриевые лампы, для проведения экспериментов с рассадой, но результаты были неудовлетворительными. С 1990-х годов проводятся исследования по выращиванию рассады с использованием светодиодных фитоламп в качестве дополнительных источников света.

Светодиодные фитолампы обладают преимуществами энергосбережения, экологичности, безопасности и надежности, длительного срока службы, малых размеров, малого веса, низкого тепловыделения и хорошего рассеивания света или комбинированного управления. В зависимости от потребностей можно получить чистый монохромный свет и комбинированный спектр, а коэффициент эффективного использования световой энергии может достигать 80–90%. Они считаются лучшим источником света для выращивания растений.

В настоящее время в Китае проведено большое количество исследований по выращиванию риса, огурцов и шпината с использованием исключительно светодиодного освещения, и достигнут определенный прогресс. Однако для рассады арбузов, выращивание которых сопряжено с трудностями, существующие технологии все еще находятся на стадии использования естественного освещения, а светодиоды используются только в качестве дополнительного источника света.

Ввиду вышеуказанных проблем, в данной работе будет предпринята попытка использовать светодиодное освещение в качестве чистого источника света для изучения возможности выращивания рассады арбуза и определения оптимального соотношения светового потока для улучшения качества рассады арбуза без использования солнечного света, чтобы обеспечить теоретическую основу и данные для управления освещением рассады арбуза в условиях теплицы.

A.Процесс тестирования и результаты

1. Экспериментальные материалы и световая обработка

В эксперименте использовался сорт арбуза ZAOJIA 8424, а в качестве субстрата для рассады — Jinhai Jinjin 3. Место проведения эксперимента было выбрано на территории питомника светодиодных светильников для выращивания растений в городе Цюйчжоу, а в качестве источника света использовалось светодиодное оборудование для выращивания растений. Эксперимент длился 5 циклов. Период одного эксперимента составлял 25 дней, начиная с замачивания семян, прорастания и заканчивая ростом рассады. Фотопериод составлял 8 часов. Температура в помещении составляла от 25° до 28° днем ​​(7:00-17:00) и от 15° до 18° вечером (17:00-7:00). Влажность воздуха составляла 60% – 80%.

В светильниках для выращивания растений используются красные и синие светодиоды с длиной волны красного света 660 нм и синего света 450 нм. В эксперименте для сравнения использовались красный и синий свет с соотношением светового потока 5:1, 6:1 и 7:13.

2. Показатель и метод измерения

В конце каждого цикла случайным образом отбирали 3 саженца для оценки их качества. Оценивались следующие показатели: сухая и свежая масса, высота растения, диаметр стебля, количество листьев, удельная площадь листьев и длина корней. При этом высоту растения, диаметр стебля и длину корней можно измерить штангенциркулем; количество листьев и корней можно подсчитать вручную; сухую и свежую массу и удельную площадь листьев можно рассчитать с помощью линейки.

3. Статистический анализ данных

4. Результаты

Результаты испытаний представлены в таблице 1 и на рисунках 1-5.

Из таблицы 1 и рисунков 1-5 видно, что с увеличением соотношения проходящей света сухая масса уменьшается, высота растения увеличивается (наблюдается явление «бесполезной длины»), стебель растения становится тоньше и меньше, удельная площадь листьев уменьшается, а длина корней становится все короче.

B.Анализ и оценка результатов

1. При соотношении количества света к количеству проходящего света 5:1 рост рассады арбуза оптимален.

2. Низкорослые саженцы, облученные светодиодным фитолампом с высоким содержанием синего света, показывают, что синий свет оказывает явное подавляющее воздействие на рост растений, особенно на стебель, и не оказывает заметного влияния на рост листьев; красный свет стимулирует рост растений, и растение растет быстрее при высоком содержании красного света, но его длина заметно увеличивается, как показано на рисунке 2.

3. Растению требуется разное соотношение красного и синего света в разные периоды роста. Например, рассаде арбуза на ранней стадии требуется больше синего света, что эффективно подавляет рост рассады; но на более поздней стадии ей требуется больше красного света. Если доля синего света будет высокой, рассада будет маленькой и низкорослой.

4. Интенсивность освещения для рассады арбуза на ранней стадии не должна быть слишком высокой, так как это повлияет на последующий рост рассады. Лучше использовать слабое освещение на ранней стадии, а затем усилить его.

5. Необходимо обеспечить разумное освещение светодиодными фитолампами. Установлено, что при слишком низкой интенсивности света рост рассады слабый, и она легко теряет потенциал для дальнейшего роста. Следует обеспечить, чтобы нормальная освещенность для роста рассады не была ниже 120 Вт/мл; однако при слишком высокой освещенности изменение тенденций роста рассады не является очевидным, а энергопотребление увеличивается, что не способствует дальнейшему применению на заводе.

CРезультаты

Результаты показали, что использование чистого светодиодного источника света для выращивания рассады арбуза в темном помещении вполне осуществимо, а световой поток 5:1 более благоприятен для роста рассады арбуза, чем 6 или 7-кратный. Существует три ключевых момента в применении светодиодной технологии в промышленном выращивании рассады арбуза.

1. Соотношение красного и синего света очень важно. Ранний рост рассады арбуза нельзя освещать светодиодными фитолампами с слишком высоким содержанием синего света, иначе это повлияет на последующий рост.

2. Интенсивность света оказывает важное влияние на дифференциацию клеток и органов рассады арбуза. Сильная интенсивность света способствует сильному росту рассады; слабая интенсивность света приводит к тому, что рассада растет бесплодно.

3. На стадии рассады, по сравнению с рассадой, выращенной при интенсивности освещения ниже 120 мкмоль/м²·с, рассада, выращенная при интенсивности освещения выше 150 мкмоль/м²·с, росла медленнее при перемещении на сельскохозяйственные угодья.

Наилучший рост рассады арбуза наблюдался при соотношении красного и синего света 5:1. В зависимости от различного воздействия синего и красного света на растения, оптимальный способ освещения заключается в соответствующем увеличении доли синего света на ранней стадии роста рассады и добавлении большего количества красного света на поздней стадии; использовании слабого света на ранней стадии и затем использовании сильного света на поздней стадии.