Sumber Artikel: Jurnal Penyelidikan Mekanisasi Pertanian;

Pengarang: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Tembikai, sebagai tanaman ekonomi biasa, mempunyai permintaan pasaran yang besar dan keperluan kualiti yang tinggi, tetapi penanaman anak benihnya sukar untuk tembikai dan terung. Sebab utamanya ialah: tembikai adalah tanaman yang menyukai cahaya. Jika cahaya tidak mencukupi selepas anak benih tembikai dipatahkan, ia akan tumbuh terlalu banyak dan membentuk anak benih berkaki tinggi, yang menjejaskan kualiti anak benih dan pertumbuhan kemudian. Tembikai dari menyemai hingga menanam berlaku antara Disember tahun itu dan Februari tahun berikutnya, iaitu musim dengan suhu terendah, cahaya paling lemah dan penyakit paling serius. Terutamanya di selatan China, adalah sangat biasa bahawa tiada cahaya matahari selama 10 hari hingga setengah bulan pada awal musim bunga. Jika terdapat cuaca mendung dan bersalji yang berterusan, ia juga akan menyebabkan sejumlah besar anak benih mati, yang akan membawa kerugian besar kepada kerugian ekonomi petani.

Cara menggunakan sumber cahaya tiruan, contohnya cahaya daripada lampu tanam LED, untuk menggunakan "baja ringan" pada tanaman termasuk anak benih tembikai di bawah keadaan cahaya matahari yang tidak mencukupi, bagi mencapai tujuan meningkatkan hasil, kecekapan tinggi, kualiti tinggi, rintangan penyakit dan bebas pencemaran sambil menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan tanaman, telah menjadi hala tuju penyelidikan utama saintis pengeluaran pertanian selama bertahun-tahun.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kajian selanjutnya mendapati bahawa nisbah cahaya merah dan biru yang berbeza juga mempunyai kesan yang ketara terhadap pertumbuhan anak benih tumbuhan. Contohnya, penyelidik Tang Dawei dan lain-lain mendapati bahawa R/b = 7:3 adalah nisbah cahaya merah dan biru terbaik untuk pertumbuhan anak benih timun; penyelidik Gao Yi dan lain-lain menunjukkan dalam kertas kerja mereka bahawa sumber cahaya campuran R/b = 8:1 adalah konfigurasi cahaya tambahan yang paling sesuai untuk pertumbuhan anak benih Luffa.

Sebelum ini, sesetengah orang cuba menggunakan sumber cahaya tiruan seperti lampu pendarfluor dan lampu natrium untuk menjalankan eksperimen anak benih, tetapi hasilnya tidak begitu baik. Sejak tahun 1990-an, terdapat kajian mengenai penanaman anak benih menggunakan lampu pertumbuhan LED sebagai sumber cahaya tambahan.

Lampu pertumbuhan LED mempunyai kelebihan penjimatan tenaga, perlindungan alam sekitar, keselamatan dan kebolehpercayaan, jangka hayat yang panjang, saiz kecil, ringan, penjanaan haba yang rendah dan penyebaran cahaya yang baik atau kawalan gabungan. Ia boleh digabungkan mengikut keperluan untuk mendapatkan cahaya monokromatik tulen dan spektrum komposit, dan kadar penggunaan tenaga cahaya yang berkesan boleh mencapai 80% - 90%. Ia dianggap sebagai sumber cahaya terbaik dalam penanaman.

Pada masa ini, sejumlah besar kajian telah dibuat mengenai penanaman padi, timun dan bayam dengan sumber cahaya LED tulen di China, dan beberapa kemajuan telah dicapai. Walau bagaimanapun, untuk anak benih tembikai yang sukar ditanam, teknologi semasa masih kekal pada tahap cahaya semula jadi, dan cahaya LED hanya digunakan sebagai sumber cahaya tambahan.

Memandangkan masalah di atas, kertas kerja ini akan cuba menggunakan cahaya LED sebagai sumber cahaya tulen untuk mengkaji kemungkinan pembiakan anak benih tembikai dan nisbah fluks bercahaya terbaik untuk meningkatkan kualiti anak benih tembikai tanpa bergantung pada cahaya matahari, bagi menyediakan asas teori dan sokongan data untuk kawalan cahaya anak benih tembikai di kemudahan.

A.Proses dan keputusan ujian

1. Bahan eksperimen dan rawatan cahaya

Tembikai ZAOJIA 8424 telah digunakan dalam eksperimen ini, dan medium anak benih ialah Jinhai Jinjin 3. Tapak ujian telah dipilih di kilang nurseri lampu tanam LED di Bandar Quzhou dan peralatan lampu tanam LED telah digunakan sebagai sumber cahaya ujian. Ujian ini berlangsung selama 5 kitaran. Tempoh eksperimen tunggal adalah 25 hari dari perendaman benih, percambahan hingga pertumbuhan anak benih. Fotokala adalah 8 jam. Suhu dalaman adalah 25° hingga 28° pada waktu siang (7:00-17:00) dan 15° hingga 18° pada waktu petang (17:00-7:00). Kelembapan ambien adalah 60% – 80%.

Manik LED merah dan biru digunakan dalam lekapan lampu pertumbuhan LED, dengan panjang gelombang merah 660nm dan panjang gelombang biru 450nm. Dalam eksperimen ini, cahaya merah dan biru dengan nisbah fluks bercahaya 5:1, 6:1 dan 7:13 telah digunakan sebagai perbandingan.

2. Indeks dan kaedah pengukuran

Pada akhir setiap kitaran, 3 anak benih telah dipilih secara rawak untuk ujian kualiti anak benih. Indeks tersebut merangkumi berat kering dan segar, ketinggian tumbuhan, diameter batang, bilangan daun, luas daun spesifik dan panjang akar. Antaranya, ketinggian tumbuhan, diameter batang dan panjang akar boleh diukur dengan angkup vernier; bilangan daun dan bilangan akar boleh dikira secara manual; berat kering dan segar serta luas daun spesifik boleh dikira dengan pembaris.

3. Analisis statistik data

4. Keputusan

Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 1 dan rajah 1-5.

Daripada jadual 1 dan rajah 1-5, dapat dilihat bahawa dengan peningkatan nisbah cahaya kepada laluan, berat segar kering berkurangan, ketinggian tumbuhan meningkat (terdapat fenomena panjang sia-sia), tangkai tumbuhan menjadi lebih nipis dan lebih kecil, luas daun spesifik berkurangan, dan panjang akar semakin pendek.

B.Analisis dan penilaian keputusan

1. Apabila nisbah cahaya kepada laluan ialah 5:1, pertumbuhan anak benih tembikai adalah yang terbaik.

2. Anak benih yang rendah yang disinari oleh lampu pertumbuhan LED dengan nisbah cahaya biru yang tinggi menunjukkan bahawa cahaya biru mempunyai kesan penindasan yang jelas terhadap pertumbuhan tumbuhan, terutamanya pada batang tumbuhan, dan tidak mempunyai pengaruh yang jelas terhadap pertumbuhan daun; cahaya merah menggalakkan pertumbuhan tumbuhan, dan tumbuhan tumbuh lebih cepat apabila nisbah cahaya merah besar, tetapi panjangnya jelas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

3. Sesuatu tumbuhan memerlukan nisbah cahaya merah dan biru yang berbeza dalam tempoh pertumbuhan yang berbeza. Contohnya, anak benih tembikai memerlukan lebih banyak cahaya biru pada peringkat awal, yang boleh menyekat pertumbuhan anak benih dengan berkesan; tetapi pada peringkat kemudian, ia memerlukan lebih banyak cahaya merah. Jika kadar cahaya biru kekal tinggi, anak benih akan menjadi kecil dan pendek.

4. Keamatan cahaya anak benih tembikai pada peringkat awal tidak boleh terlalu kuat, yang akan menjejaskan pertumbuhan anak benih kemudian. Cara yang lebih baik adalah menggunakan cahaya yang lemah pada peringkat awal dan kemudian menggunakan cahaya yang kuat kemudian.

5. Pencahayaan lampu pertumbuhan LED yang munasabah hendaklah dipastikan. Didapati bahawa jika keamatan cahaya terlalu rendah, pertumbuhan anak benih adalah lemah dan mudah tumbuh sia-sia. Pencahayaan pertumbuhan normal anak benih harus dipastikan tidak boleh lebih rendah daripada 120wml; walau bagaimanapun, perubahan trend pertumbuhan anak benih dengan pencahayaan yang terlalu tinggi tidak jelas, dan penggunaan tenaga meningkat, yang tidak kondusif untuk aplikasi kilang pada masa hadapan.

CKeputusan

Keputusan menunjukkan bahawa adalah sesuai untuk menggunakan sumber cahaya LED tulen untuk menanam anak benih tembikai di dalam bilik gelap, dan fluks bercahaya 5:1 lebih kondusif untuk pertumbuhan anak benih tembikai daripada 6 atau 7 kali. Terdapat tiga perkara utama dalam aplikasi teknologi LED dalam penanaman industri anak benih tembikai.

1. Nisbah cahaya merah dan biru adalah sangat penting. Pertumbuhan awal anak benih tembikai tidak boleh diterangi oleh lampu pertumbuhan LED dengan cahaya biru yang terlalu tinggi, jika tidak, ia akan menjejaskan pertumbuhan kemudian.

2. Keamatan cahaya mempunyai kesan penting terhadap pembezaan sel dan organ anak benih tembikai. Keamatan cahaya yang kuat menjadikan anak benih tumbuh dengan kuat; keamatan cahaya yang lemah menjadikan anak benih tumbuh dengan sia-sia.

3. Pada peringkat anak benih, berbanding dengan anak benih dengan keamatan cahaya lebih rendah daripada 120 μ mol/m2 · s, anak benih dengan keamatan cahaya lebih tinggi daripada 150 μ mol/m2 · s tumbuh dengan perlahan apabila ia berpindah ke tanah ladang.

Pertumbuhan anak benih tembikai adalah yang terbaik apabila nisbah merah kepada biru ialah 5:1. Mengikut kesan cahaya biru dan cahaya merah yang berbeza pada tumbuhan, cara pencahayaan terbaik adalah dengan meningkatkan kadar cahaya biru dengan sewajarnya pada peringkat awal pertumbuhan anak benih, dan menambah lebih banyak cahaya merah pada peringkat akhir pertumbuhan anak benih; gunakan cahaya lemah pada peringkat awal, dan kemudian gunakan cahaya kuat pada peringkat akhir.