동절기 비닐하우스 수경재배 상추와 박초이의 수확량 증가에 미치는 LED 보조광의 영향에 관한 연구

동절기 비닐하우스 수경재배 상추와 박초이의 수확량 증가에 미치는 LED 보조광의 영향에 관한 연구
[요약] 상하이의 겨울은 종종 낮은 기온과 낮은 일조량에 직면하고 온실에서 수경 재배 잎이 많은 채소의 성장이 느리고 생산 주기가 길어 시장 공급 수요를 충족시킬 수 없습니다.최근 몇 년 동안 온실 재배 및 생산에 LED 식물 보조 조명이 어느 정도 사용되기 시작하여 자연광이 낮을 때 온실에 매일 축적되는 빛이 작물 성장의 요구를 충족시킬 수 없다는 단점을 보완했습니다. 불충분하다.실험에서는 겨울에 수경재배 상추와 푸른 줄기의 생산량을 늘리는 탐색 실험을 하기 위해 온실에 광질이 다른 2종의 LED 보조등을 설치하였다.그 결과 두 종류의 LED 조명이 박초이와 상추의 식물당 생중량을 크게 증가시킬 수 있음을 보여주었다.박초이의 수량증가 효과는 주로 엽비대, 비후 등 전반적인 관능품질의 향상에 반영되며, 상추의 수량증가 효과는 잎수 및 건물 함량의 증가에 주로 반영된다.

빛은 식물 성장에 없어서는 안 될 부분입니다.최근 몇 년 동안 LED 조명은 높은 광전 전환율, 맞춤형 스펙트럼 및 긴 수명으로 인해 온실 환경에서 재배 및 생산에 널리 사용되었습니다[1].외국에서는 관련 연구의 초기 시작과 성숙한 지원 시스템으로 인해 많은 대규모 꽃, 과일 및 채소 생산이 상대적으로 완전한 가벼운 보충 전략을 가지고 있습니다.대량의 실제 생산 데이터가 축적되어 생산자가 생산량 증가 효과를 명확하게 예측할 수 있습니다.동시에 LED 보조등 시스템을 사용한 후의 복귀를 평가한다[2].그러나 현재 보조광에 대한 국내 연구는 대부분 소규모 광질 및 스펙트럼 최적화에 편향되어 있어 실제 생산에 사용할 수 있는 보조광 전략이 부족하다[3].많은 국내 생산자들은 생산 지역의 기후 조건, 생산되는 야채의 종류, 시설 및 장비의 조건에 관계없이 보조 조명 기술을 생산에 적용할 때 기존의 외국 보조 ​​조명 솔루션을 직접 사용할 것입니다.또한 보조 조명 장비의 높은 비용과 높은 에너지 소비로 인해 실제 작물 수확량과 경제적 수익과 기대 효과 사이에 큰 격차가 발생하는 경우가 많습니다.이러한 현상은 나라에서 빛을 보충하고 생산량을 늘리는 기술의 발전과 진흥에 이바지하지 못한다.따라서 성숙한 LED 보조등 제품을 실제 국내 생산 환경에 합리적으로 투입하고 사용 전략을 최적화하며 관련 데이터를 축적하는 것이 시급하다.

겨울은 싱싱한 잎채소가 많이 필요한 계절입니다.온실은 야외 농경지보다 겨울에 잎이 많은 채소가 자라기에 더 적합한 환경을 제공할 수 있습니다.그러나 노후화되거나 청소상태가 불량한 일부 온실은 겨울에 빛 투과율이 50% 미만이라고 지적한 기사가 있다. 식물의 정상적인 성장에 영향을 미치는 온도 및 저조도 환경.빛은 겨울철 채소의 성장을 제한하는 요인이 되었습니다[4].실제 생산에 투입된 그린 큐브를 실험에 사용하였다.얕은 액체 흐름 잎이 많은 채소 심기 시스템은 Signify (China) Investment Co., Ltd.의 청색광 비율이 다른 두 개의 LED 탑 라이트 모듈과 일치합니다.시장 수요가 더 많은 두 가지 잎채소인 상추와 박초이 재배는 겨울 온실에서 LED 조명에 의한 수경 재배 잎채소 생산량의 실제 증가를 연구하는 것을 목표로 합니다.

재료 및 방법
테스트에 사용된 재료

실험에 사용된 시험재료는 상추와 박초야채였다.양상추 품종인 Green Leaf Lettuce는 Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd.에서, pakchoi 품종인 Brilliant Green은 Shanghai Agricultural Academy 원예 연구소에서 생산됩니다.

실험 방법

실험은 2019년 11월부터 2020년 2월까지 Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.의 Sunqiao base의 Wenluo type 유리온실에서 진행되었다. 반복실험은 총 2회 진행되었다.1차 실험은 2019년 말, 2차 실험은 2020년 초였다. 파종 후 실험재료는 인공조광기후실에 넣어 육묘를 하였고 조수관수를 이용하였다.육묘기에는 EC 1.5, pH 5.5인 수경재배 채소의 일반양액을 관수에 사용하였다.묘목이 3잎 1심기까지 성장한 후, 그린 큐브 트랙형 얕은 유수 잎채소 식재단에 식재하였다.식재 후 얕은 흐름 양액 순환 시스템은 매일 관개를 위해 EC 2 및 pH 6 양액을 사용했습니다.관수빈도는 물을 공급한 상태에서 10분, 물을 공급하지 않은 상태에서 20분으로 하였다.대조군(광 보조제 없음)과 치료군(LED 광 보조제)을 실험에 설정하였다.CK는 빛을 보충하지 않고 유리온실에 식재하였다.LB: drw-lb Ho(200W)는 유리 온실에 심은 후 빛을 보충하기 위해 사용되었습니다.수경 재배 채소 캐노피 표면의 광속밀도(PPFD)는 약 140μmol/(㎡·S)이었다.MB: 유리온실에 식재 후 drw-lb(200W)를 사용하여 빛을 보충하였고 PPFD는 약 140μmol/(㎡·S)이었다.

1차 실험식재일은 2019년 11월 8일, 식재일은 2019년 11월 25일이다.2차 실험식재일은 2019년 12월 30일, 식재일은 2020년 1월 17일, 실험군의 보충시간은 4:00-17:00이다.
겨울철 맑은 날씨에 온실은 매일 6시부터 17시까지 선루프, 사이드 필름, 팬을 열어 매일 환기를 시킵니다.밤에 온도가 낮을 ​​때 온실은 17:00-6:00(익일)에 채광창, 측면 롤 필름 및 팬을 닫고 야간 보온을 위해 온실에서 단열 커튼을 엽니다.

데이터 수집

Qingjingcai와 상추의 지상부를 수확한 후 식물체의 높이, 잎수 및 식물당 생중량을 얻었다.신선한 무게를 측정한 후 오븐에 넣고 75℃에서 72시간 동안 건조시켰다.종료 후, 건조 중량을 측정하였다.온실의 온도와 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density)는 온도 센서(RS-GZ-N01-2)와 광합성 활성 방사선 센서(GLZ-CG)에 의해 5분마다 수집되고 기록됩니다.

데이터 분석

다음 공식에 따라 빛 사용 효율(LUE, Light Use Efficiency)을 계산합니다.
LUE(g/mol) = 단위면적당 채소 수확량/재배에서 수확까지 단위면적당 채소가 얻은 총 누적 빛의 양
다음 공식에 따라 건조 물질 함량을 계산합니다.
건물 함량(%) = 식물당 건조 중량/식물당 신선 중량 x 100%
Excel2016 및 IBM SPSS Statistics 20을 사용하여 실험 데이터를 분석하고 차이의 유의성을 분석합니다.

재료 및 방법
빛과 온도

1차 실험은 파종에서 수확까지 46일, 2차 실험은 파종에서 수확까지 42일이 걸렸다.첫 번째 실험 동안 온실의 일일 평균 온도는 대부분 10-18℃ 범위였으며;2차 실험에서는 온실 일평균 기온의 변동이 1차 실험보다 더 심하여 일평균 최저기온은 8.39℃, 최고일평균기온은 20.23℃로 나타났다.일평균기온은 성장과정에서 전반적으로 상승하는 경향을 보였다(Fig. 1).

1차 실험 동안 온실의 일조량 적분(DLI)은 14 mol/(㎡·D) 미만으로 변동했습니다.2차 실험에서 온실의 일별 자연광 누적량은 전반적으로 8 mol/(㎡·D) 이상으로 상승하는 경향을 보였고, 2020년 2월 27일에 최대값인 26.1 mol로 나타났다. /(㎡·D).2차 실험 동안 온실의 일 누적 자연광량의 변화는 1차 실험 동안보다 컸다(Fig. 2).1차 실험에서 보조광 그룹의 일일 총 누적광량(자연광 DLI와 LED 보조광 DLI의 합)은 대부분 8 mol/(㎡·D) 이상이었다.2차 실험에서 보조광군의 일별 총 광량은 대부분 10 mol/(㎡·D) 이상이었다.2차의 총 보충광 축적량은 1차보다 31.75mol/㎡ 더 많았다.

엽채류 수확량 및 광에너지 이용 효율

●1차 테스트 결과
무첨가 CK에 비해 LED를 첨가한 박초이가 더 잘 자라고, 식물의 형태가 콤팩트해지고, 잎이 더 크고 두꺼워지는 것을 Fig. 3에서 알 수 있다.LB와 MB 박초이 잎은 CK보다 더 밝고 짙은 녹색입니다.그림 4에서 LED 보조광이 있는 상추는 보조광이 없는 CK보다 더 잘 자라며, 잎의 수가 더 많고, 식물의 형태가 더 풍성하다는 것을 알 수 있습니다.

표 1에서 CK, LB, MB로 처리한 박초이의 초장, 엽수, 건물 함량 및 광에너지 이용 효율에는 유의한 차이가 없음을 알 수 있지만, LB와 MB로 처리한 박초이의 생중량은 CK보다 상당히 높음;LB와 MB 처리에서 청색광 비율이 다른 두 개의 LED 재배 조명 간에 식물당 생중량의 유의한 차이는 없었습니다.

표 2에서 상추의 초고는 LB 처리구가 CK 처리구에 비해 유의하게 높았으나 LB 처리구와 MB 처리구 간에는 유의한 차이가 없음을 알 수 있다.엽수는 3가지 처리구에서 유의한 차이가 있었으며 MB처리구가 27개로 가장 많았다.두 그룹 사이에도 상당한 차이가 있었다.CK 처리구와 LB 처리구 간에 건조물 함량에는 유의한 차이가 없었다.MB의 함량은 CK 및 LB 처리보다 4.24% 높았다.세 가지 처리 간에 빛 사용 효율에 상당한 차이가 있었습니다.광이용 효율이 가장 높은 것은 LB 처리에서 13.23 g/mol이었고, 가장 낮은 것은 CK 처리에서 10.72 g/mol이었다.

●2차 테스트 결과

Table 3에서 MB를 처리한 박초이가 CK보다 초고가 유의하게 높았으며 LB 처리와 큰 차이가 없음을 알 수 있다.LB와 MB를 처리한 박초이 잎의 수는 CK를 처리한 것보다 유의하게 많았으나 광보조 처리군 간에 유의한 차이는 없었다.3가지 처리 중에서 식물당 생중량에 상당한 차이가 있었다.1주당 생중량은 CK가 47g으로 가장 낮았고, MB 처리가 116g으로 가장 높았다.3가지 처리 사이에 건조 물질 함량에는 큰 차이가 없었다.빛 에너지 이용 효율에는 상당한 차이가 있습니다.CK는 8.74g/mol로 낮고 MB 처리는 13.64g/mol로 가장 높습니다.

표 4에서 3가지 처리구 간에 상추의 초고에 큰 차이가 없음을 알 수 있다.잎의 수는 LB와 MB 처리구가 CK 처리구보다 유의하게 높았다.그 중 MB 잎의 수가 26개로 가장 많았다. 잎의 수는 LB 처리와 MB 처리 간에 유의한 차이가 없었다.식물당 생중량은 광보충 처리구 2군이 CK보다 유의하게 높았고, 식물당 생중량은 MB 처리구가 133g으로 가장 높았다.LB와 MB 치료 간에도 상당한 차이가 있었습니다.건물 함량은 3가지 처리구 간에 유의한 차이가 있었으며, LB 처리구의 건물 함량이 4.05%로 가장 높았다.MB 처리의 광에너지 이용 효율은 CK 및 LB 처리의 12.67 g/mol보다 훨씬 더 높다.

두 번째 실험에서 보조광 그룹의 총 DLI는 첫 번째 실험에서 동일한 식민지 일수 동안 DLI보다 훨씬 높았으며(그림 1-2), 보조광의 보조광 시간은 2차 실험(4:00-00-17:00)의 처리군.1차 실험(6:30~17:00)과 비교하면 2.5시간 늘어났다.박초이 2회 수확시기는 식재 후 35일이었다.두 라운드에서 CK 개별 식물의 생중량은 유사하였다.2차 실험에서 CK와 비교하여 LB 및 MB 처리에서 식물당 생체중의 차이는 실험 1차에서 CK와 비교하여 식물체당 생체중의 차이보다 훨씬 더 컸다(표 1, 표 3).2차 실험 상추의 수확 시기는 식재 후 42일이었고, 1차 실험 상추의 수확 시기는 식재 후 46일이었다.2차 실험상추 CK를 수확했을 때 식생일수는 1차보다 4일 적었지만, 1주당 생중량은 1차 실험보다 1.57배(표 2 및 표 4), 빛 에너지 이용 효율은 비슷합니다.온도가 점차 따뜻해지고 온실의 자연 채광이 점차 증가함에 따라 양상추의 생산 주기가 단축되는 것을 볼 수 있습니다.

재료 및 방법
2회의 시험은 기본적으로 상하이의 겨울 전체를 대상으로 하였으며, 대조군(CK)은 겨울에 저온 및 저일조 조건에서 온실에서 수경재배 녹색 줄기와 상추의 실제 생산 상태를 상대적으로 복원할 수 있었다.가벼운 보충제 실험군은 두 번의 실험에서 가장 직관적인 데이터 지표(식물당 생중량)에 유의미한 촉진 효과가 있었습니다.그 중 박초이의 수확량 증가 효과는 잎의 크기, 색상, 굵기에 동시에 반영되었다.하지만 상추는 잎의 수가 늘어나는 경향이 있어 식물의 형태가 더 풍성해 보입니다.테스트 결과는 가벼운 보충이 두 가지 야채 카테고리의 파종에서 신선한 무게와 제품 품질을 향상시켜 야채 제품의 상품성을 높일 수 있음을 보여줍니다.적백, 저청, 적백, 중청색 LED 탑라이트 모듈은 보조광이 없는 잎에 비해 짙은 녹색을 띠며 외관상 광택이 나며, 잎이 크고 굵으며, 성장추세가 전체 식물 유형은 더 작고 활발합니다.그러나 "모자이크 상추"는 연녹색 잎채소에 속하며 성장 과정에서 뚜렷한 색상 변화 과정이 없습니다.잎 색깔의 변화는 사람의 눈에는 분명하지 않습니다.청색광의 적절한 비율은 잎 발달과 광합성 색소 합성을 촉진하고 절간 신장을 억제할 수 있습니다.따라서 가벼운 보충제 그룹의 야채는 외관 품질에서 소비자가 더 선호합니다.

2차 실험에서는 1차 실험에서 동일한 식민지 일수 동안 보조광군의 총 일 누적 광량이 DLI보다 월등히 높았으며(그림 1-2), 보조광군은 광보충군 2차(4:00-17:00)의 시간은 1차 실험(6:30-17:00)에 비해 2.5시간 증가하였다.박초이 2회 수확시기는 식재 후 35일이었다.두 라운드에서 CK의 신선한 무게는 비슷했습니다.두 번째 실험에서 LB와 MB 처리 및 CK 사이의 식물당 생중량 차이는 실험의 첫 번째 라운드에서 CK를 사용한 식물당 생중량 차이보다 훨씬 컸다(표 1 및 표 3).따라서 빛 보충 시간을 연장하면 겨울철 실내에서 재배되는 수경재배 박초이의 생산량 증가를 촉진할 수 있다.2차 실험 상추의 수확 시기는 식재 후 42일이었고, 1차 실험 상추의 수확 시기는 식재 후 46일이었다.실험 상추 2차 수확 시 CK군의 군집일수는 1차 수확보다 4일 적었다.그러나 단일 식물의 생중량은 1차 실험의 1.57배였다(표 2 및 표 4).빛 에너지 이용 효율은 비슷했다.온도가 서서히 상승하고 온실의 자연광이 점차 증가함에 따라(그림 1-2) 그에 따라 상추의 생산 주기가 단축될 수 있음을 알 수 있습니다.따라서 온도가 낮고 일조량이 적은 겨울에 온실에 보조 조명 장비를 추가하면 상추의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 이후 생산량을 늘릴 수 있습니다.1차 실험에서 잎사귀식물 보조조명의 소비전력은 0.95 kw-h였으며, 2차 실험에서는 잎사귀식물 보조조명의 전력사용량은 1.15 kw-h였다.두 차례의 실험을 비교하면, 박초이의 세 가지 처리의 빛 소비량은 두 번째 실험에서 에너지 이용 효율이 첫 번째 실험보다 낮았다.2차 실험에서 상추 CK와 LB 보충 광 처리군의 광에너지 이용 효율은 1차 실험보다 약간 낮았다.이는 파종 후 1주일 이내의 낮은 일평균기온으로 인해 유묘가 더딘 기간이 길어졌고, 실험 중 온도가 약간 반등하긴 했지만 범위가 제한적이었고 전체적인 일평균기온은 여전히 ​​일정했던 것으로 추정된다. 낮은 수준에서 잎이 많은 채소의 수경재배를 위한 전체 성장 주기 동안 빛 에너지 이용 효율을 제한했습니다.(그림 1).

실험 중 양액풀에는 보온장치가 설치되어 있지 않아 수경재배 잎채소의 뿌리 환경이 항상 낮은 온도 수준에 머물고 일평균 기온이 제한되어 채소가 충분히 활용되지 못하였다. LED 보조등을 연장하여 일별 누적광량이 증가했습니다.따라서 겨울철 비닐하우스에 빛을 보충할 때 적절한 보온 및 난방 대책을 고려하여 빛을 보충하여 생산량을 늘리는 효과를 확보할 필요가 있다.따라서 겨울 온실의 광보충 효과와 수확량 증가를 위해서는 적절한 보온 및 온도 상승 대책을 고려할 필요가 있다.LED 보조등을 사용하면 생산 비용이 어느 정도 증가하고 농업 생산 자체가 고수익 산업이 아닙니다.따라서 겨울 온실에서 수경재배 잎채소의 실제 생산에서 보조광 전략을 최적화하고 다른 조치들과 협력하는 방법과 보조등 장비를 사용하여 효율적인 생산을 달성하고 빛 에너지 이용 효율과 경제적 이익을 향상시키는 방법에 대해 , 여전히 추가 생산 실험이 필요합니다.

저자: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao(Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.).
기사 출처: 농업 공학 기술(온실 원예).

참조:
[1] Jianfeng Dai, 필립스 온실 생산에서의 원예 LED 적용 실습 [J].농업공학기술, 2017, 37(13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin 등.보호 과일 및 채소를 위한 가벼운 보충제 기술의 적용 상태 및 전망[J].북부 원예, 2018(17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, 외.식물 조명의 연구 및 적용 현황 및 개발 전략 [J].조명공학회지, 013, 24(4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi 등.온실 야채 생산에 광원 및 광 품질 관리 적용 [J].중국 야채, 2012(2): 1-7


게시 시간: 2021년 5월 21일