Fonte dell'articolo: Journal of Agricultural Mechanization Research;

Autore: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

L'anguria, in quanto tipica coltura economica, ha una forte domanda di mercato e requisiti di alta qualità, ma la sua coltivazione in semenzaio è difficile per melone e melanzana. Il motivo principale è che l'anguria è una coltura che ama la luce. Se non c'è abbastanza luce dopo la rottura della piantina di anguria, questa crescerà troppo e formerà piantine con un fusto alto, il che compromette seriamente la qualità delle piantine e la crescita successiva. Il periodo di semina dell'anguria dalla semina alla messa a dimora avviene tra dicembre di quell'anno e febbraio dell'anno successivo, che è la stagione con le temperature più basse, la luce più debole e le malattie più gravi. Soprattutto nella Cina meridionale, è molto comune che non ci sia sole per 10 giorni o quindici giorni all'inizio della primavera. Se il tempo è costantemente nuvoloso e nevoso, si verificherà anche la morte di un gran numero di piantine, con gravi danni economici per gli agricoltori.

Come utilizzare una fonte di luce artificiale, ad esempio la luce delle lampade a LED per la coltivazione, per applicare "fertilizzanti leggeri" alle colture, comprese le piantine di anguria, in condizioni di luce solare insufficiente, in modo da raggiungere l'obiettivo di aumentare la resa, l'elevata efficienza, l'alta qualità, la resistenza alle malattie e l'assenza di inquinamento, promuovendo al contempo la crescita e lo sviluppo delle colture, è stata per molti anni la direzione di ricerca chiave degli scienziati della produzione agricola.

Negli ultimi anni, la ricerca ha inoltre scoperto che anche diversi rapporti di luce rossa e blu hanno un effetto significativo sulla crescita delle piantine. Ad esempio, il ricercatore Tang Dawei e altri hanno scoperto che R/b = 7:3 è il miglior rapporto di luce rossa e blu per la crescita delle piantine di cetriolo; il ricercatore Gao Yi e altri hanno sottolineato nel loro articolo che una sorgente luminosa mista R/b = 8:1 è la configurazione di luce supplementare più adatta per la crescita delle piantine di Luffa.

In passato, alcuni hanno provato a utilizzare fonti di luce artificiale come lampade fluorescenti e lampade al sodio per condurre esperimenti sulle piantine, ma i risultati non sono stati soddisfacenti. Dagli anni '90, sono state condotte ricerche sulla coltivazione delle piantine utilizzando luci di coltivazione a LED come fonti di luce supplementari.

Le luci di coltivazione a LED offrono i vantaggi di risparmio energetico, protezione ambientale, sicurezza e affidabilità, lunga durata, dimensioni ridotte, peso ridotto, bassa generazione di calore e buona dispersione della luce o controllo combinato. Possono essere combinate in base alle esigenze per ottenere luce monocromatica pura e spettro composito, e il tasso di utilizzo effettivo dell'energia luminosa può raggiungere l'80% - 90%. Sono considerate la migliore fonte di luce per la coltivazione.

Attualmente, in Cina sono stati condotti numerosi studi sulla coltivazione di riso, cetriolo e spinaci con luce LED pura, e sono stati compiuti alcuni progressi. Tuttavia, per le piantine di anguria, difficili da coltivare, la tecnologia attuale si limita alla luce naturale e la luce LED viene utilizzata solo come fonte di luce supplementare.

Alla luce dei problemi sopra menzionati, questo articolo cercherà di utilizzare la luce LED come fonte di luce pura per studiare la fattibilità dell'allevamento di piantine di anguria e il miglior rapporto di flusso luminoso per migliorare la qualità delle piantine di anguria senza dipendere dalla luce solare, al fine di fornire basi teoriche e supporto di dati per il controllo della luce delle piantine di anguria nelle strutture.

A.Processo di test e risultati

1. Materiali sperimentali e trattamento della luce

Nell'esperimento è stata utilizzata l'anguria ZAOJIA 8424 e il substrato di coltura Jinhai Jinjin 3. Il sito di prova è stato selezionato nel vivaio di lampade a LED per la coltivazione nella città di Quzhou e l'apparecchiatura di illuminazione a LED per la coltivazione è stata utilizzata come sorgente luminosa di prova. Il test è durato 5 cicli. Il singolo periodo di esperimento è stato di 25 giorni, dall'ammollo dei semi, alla germinazione, fino alla crescita delle piantine. Il fotoperiodo è stato di 8 ore. La temperatura interna era compresa tra 25 e 28 °C durante il giorno (7:00-17:00) e tra 15 e 18 °C la sera (17:00-19:00). L'umidità ambientale era compresa tra il 60% e l'80%.

Le lampade a LED per la coltivazione utilizzano perle LED rosse e blu, con lunghezza d'onda del rosso di 660 nm e del blu di 450 nm. Nell'esperimento, sono state utilizzate per il confronto luce rossa e blu con un rapporto di flusso luminoso di 5:1, 6:1 e 7:13.

2. Indice e metodo di misurazione

Alla fine di ogni ciclo, 3 piantine sono state selezionate casualmente per il test di qualità. Gli indici includevano peso secco e fresco, altezza della pianta, diametro del fusto, numero di foglie, area fogliare specifica e lunghezza delle radici. Tra questi, altezza della pianta, diametro del fusto e lunghezza delle radici possono essere misurati con un calibro a corsoio; numero di foglie e numero di radici possono essere contati manualmente; peso secco e fresco e area fogliare specifica possono essere calcolati con un righello.

3. Analisi statistica dei dati

4. Risultati

I risultati dei test sono riportati nella Tabella 1 e nelle figure 1-5.

Dalla tabella 1 e dalla figura 1-5, si può osservare che con l'aumento del rapporto luce/passaggio, il peso fresco secco diminuisce, l'altezza della pianta aumenta (si verifica un fenomeno di lunghezza vana), il fusto della pianta diventa più sottile e piccolo, l'area fogliare specifica si riduce e la lunghezza della radice diventa sempre più corta.

B.Analisi e valutazione dei risultati

1. Quando il rapporto luce/luce passante è 5:1, la crescita delle piantine di anguria è ottimale.

2. La bassa irradiazione delle piantine da parte della luce LED con un elevato rapporto di luce blu indica che la luce blu ha un evidente effetto di soppressione sulla crescita delle piante, in particolare sullo stelo, e non ha alcuna influenza evidente sulla crescita delle foglie; la luce rossa favorisce la crescita delle piante, e la pianta cresce più velocemente quando il rapporto di luce rossa è elevato, ma la sua lunghezza è evidente, come mostrato nella Figura 2.

3. Una pianta necessita di un diverso rapporto tra luce rossa e blu nei diversi periodi di crescita. Ad esempio, le piantine di anguria necessitano di più luce blu nella fase iniziale, il che può effettivamente inibirne la crescita; ma nella fase successiva necessitano di più luce rossa. Se la proporzione di luce blu si mantiene elevata, la piantina sarà piccola e bassa.

4. L'intensità luminosa delle piantine di anguria nella fase iniziale non deve essere troppo forte, poiché ciò influirà sulla crescita successiva. Il modo migliore è utilizzare una luce debole nella fase iniziale e poi una luce intensa in seguito.

5. È necessario garantire un'illuminazione adeguata con lampade a LED per la crescita. È stato riscontrato che se l'intensità luminosa è troppo bassa, la crescita delle piantine è debole e la crescita risulta vana. È necessario garantire che l'illuminazione normale per la crescita delle piantine non sia inferiore a 120 W/mL; tuttavia, un'illuminazione troppo elevata non incide in modo evidente sulla crescita delle piantine e aumenta il consumo energetico, il che non favorisce il futuro utilizzo della fabbrica.

CRisultati

I risultati hanno dimostrato che è possibile utilizzare una sorgente luminosa a LED pura per coltivare piantine di anguria in una stanza buia, e che un flusso luminoso 5:1 è più favorevole alla crescita delle piantine di anguria rispetto a un flusso luminoso 6 o 7 volte superiore. Tre sono i punti chiave nell'applicazione della tecnologia LED alla coltivazione industriale di piantine di anguria.

1. Il rapporto tra luce rossa e blu è molto importante. La crescita iniziale delle piantine di anguria non può essere illuminata da una lampada a LED con una luce blu troppo intensa, altrimenti ne influenzerà la crescita successiva.

2. L'intensità luminosa ha un effetto importante sulla differenziazione delle cellule e degli organi delle piantine di anguria. Una forte intensità luminosa fa sì che le piantine crescano forti; una debole intensità luminosa le fa crescere invano.

3. Nella fase di piantina, rispetto alle piantine con intensità luminosa inferiore a 120 μ mol / m2 · s, le piantine con intensità luminosa superiore a 150 μ mol / m2 · s sono cresciute lentamente quando sono state spostate nel terreno agricolo.

La crescita delle piantine di anguria era migliore quando il rapporto tra rosso e blu era di 5:1. In base ai diversi effetti della luce blu e della luce rossa sulle piante, il modo migliore per illuminare è aumentare opportunamente la proporzione di luce blu nella fase iniziale di crescita delle piantine e aggiungere più luce rossa nella fase avanzata; utilizzare luce debole nella fase iniziale e poi luce forte nella fase avanzata.