冬の温室における水耕栽培レタスとパッコイの収量の増加効果に対するLED補足光の効果に関する研究
[要約]上海の冬はしばしば低温と低太陽の光に遭遇し、温室での水耕栽培の緑豊かな野菜の成長は遅く、生産サイクルが長く、市場の需要ととりを満たすことができません。近年、LEDプラントの補足ライトは、温室の栽培と生産にある程度、温室に毎日蓄積された光が自然光があるときに作物の成長のニーズを満たすことができないという欠陥を補うために、ある程度使用され始めています。不十分。実験では、温室に異なる光品質の2種類のLED補足ライトが設置され、冬の水耕栽培レタスと緑の茎の生産が増加する調査実験を実施しました。結果は、2種類のLEDライトがパッコイとレタスの植物ごとの新鮮な重量を大幅に増加させることができることを示しました。パッコイの収量増加効果は、主に葉の拡大や肥厚などの全体的な感覚品質の改善に反映されており、レタスの収量増加効果は、主に葉の数と乾物含有量の増加に反映されています。

光は植物の成長の不可欠な部分です。近年、LEDライトは、光電気変換速度、カスタマイズ可能なスペクトル、および長いサービス寿命のために、温室環境での栽培と生産に広く使用されています[1]。外国では、関連する研究と成熟した支援システムの初期の始まりにより、多くの大規模な花、果物、野菜の生産が比較的完全な光補助補助戦略を持っています。大量の実際の生産データの蓄積により、生産者は生産の増加の影響を明確に予測することができます。同時に、LEDサプリメントライトシステムを使用した後のリターンが評価されます[2]。しかし、補足光に関する現在の国内の研究のほとんどは、小規模な光の品質とスペクトルの最適化に偏っており、実際の生産で使用できる補足光戦略がありません[3]。多くの国内生産者は、生産エリアの気候条件、生産された野菜の種類、および施設と機器の条件に関係なく、補足照明技術を生産に適用する際に、既存の外国補助照明ソリューションを直接使用します。さらに、補足的な光機器と高エネルギー消費の高コストは、実際の作物収量と経済的利益と予想される効果の間に大きなギャップをもたらすことがよくあります。このような現在の状況は、国の光を補充し、生産の増加の技術の開発と促進に役立ちません。したがって、成熟したLED補足光製品を実際の国内生産環境に合理的に配置し、使用戦略を最適化し、関連データを蓄積することが緊急の必要性です。

冬は、新鮮な緑豊かな野菜が非常に需要がある季節です。温室は、屋外の農業分野よりも冬の緑豊かな野菜の成長に適した環境を提供できます。しかし、記事では、一部の老化または清潔な温室が冬に50％未満の軽い透過率があることを指摘しました。さらに、冬には長期の雨天も発生する傾向があり、温室は低いものになります。植物の通常の成長に影響を与える温度と低光環境。光は、冬の野菜の成長の制限要因となっています[4]。実際の生産に入れられたグリーンキューブは、実験で使用されます。浅い液体フローの葉状野菜植栽システムは、青色光比が異なる2つのLEDトップライトモジュールのSignify（China）Investment Co.と一致しています。冬の温室でのLED照明による水耕葉野菜の生産の実際の増加を研究することを目的としています。

材料と方法
テストに使用される材料

実験で使用されたテスト材料は、レタスとパックチョイ野菜でした。レタスの種類であるグリーンリーフレタスは、北京Dingfeng Modern Agriculture Development Co.、Ltd。、およびBrilliang GreenのPakchoi品種から来ています。

実験方法

この実験は、2019年11月から2020年2月まで、Shanghai Green Cube Agricultural Development Co.、Ltd。のSunqiao BaseのWenluo Type Glass Greenhouseで実施されました。合計2ラウンドの繰り返し実験が行われました。実験の最初のラウンドは2019年の終わりであり、第2ラウンドは2020年の初めでした。播種後、実験材料は苗の育成のために人工光気候室に置かれ、潮灌漑が使用されました。苗の飼育期間中、EC 1.5と5.5のpHを持つ水耕野菜の一般的な栄養溶液を灌漑に使用しました。苗木が3つの葉と1つのハートステージに成長した後、それらは緑のキューブトラックタイプの浅い流れの緑豊かな野菜の植栽ベッドに植えられました。植え付け後、浅い流れ栄養溶液循環システムは、毎日の灌漑にEC 2およびpH 6栄養溶液を使用しました。灌漑頻度は、給水で10分、給水が停止した状態で20分でした。対照群（光補助食品なし）と治療群（LEDライトサプリメント）が実験で設定されました。 CKは、ライトサプリメントなしでガラス温室に植えられました。 LB：Glass温室で植えた後、DRW-LB HO（200W）を使用して光を補完しました。水耕植物性天蓋の表面上の光磁束密度（PPFD）は、約140μmol/（㎡・s）でした。 MB：Glass温室に植えた後、DRW-LB（200W）を使用して光を補完し、PPFDは約140μmol/（㎡）でした。

実験植え付け日の最初のラウンドは2019年11月8日で、植栽日は2019年11月25日です。テストグループの光補足時間は6：30-17：00です。実験植え付け日の第2ラウンドは2019年12月30日、植え付け日は2020年1月17日で、実験グループのサプリメント時間は4：00-17：00です
冬の晴れた天気では、温室は6：00-17：00から毎日の換気のためにサンルーフ、サイドフィルム、ファンを開きます。温度が夜に低くなると、温室は17：00-6：00（翌日）に天窓、サイドロールフィルム、ファンを閉じ、温室で断熱カーテンを開き、夜間熱保存のために開きます。

データ収集

植物の高さ、葉の数、および植物あたりの新鮮な重量は、青管とレタスの地上部分を収穫した後に得られました。新鮮な重量を測定した後、オーブンに入れ、75℃で72時間乾燥させました。終了後、乾燥重量が決定されました。温室の温度と光合成光子フラックス密度（PPFD、光合成光子フラックス密度）は、温度センサー（RS-GZ-N01-2）および光合成的に活性な放射センサー（GLZ-CG）によって5分ごとに収集および記録されます。

データ分析

次の式に従って、光の使用効率（LUE、光の使用効率）を計算します。
lue（g/mol）=単位面積あたりの野菜収量/植え付けから収穫までの単位面積あたりの野菜によって得られる総累積量の光
次の式に従って乾物の内容を計算します。
乾物含有量（％）=植物あたりの乾燥重量/植物あたりの新鮮な重量x 100％
Excel2016およびIBM SPSS Statistics 20を使用して、実験のデータを分析し、差の重要性を分析します。

材料と方法
光と温度

実験の最初のラウンドは植え付けから収穫まで46日かかり、第2ラウンドは植え付けから収穫まで42日かかりました。実験の最初のラウンドでは、温室の1日の平均温度は、主に10〜18℃の範囲でした。実験の第2ラウンドでは、温室での1日の平均温度の変動は、実験の第1ラウンドでそれよりも深刻であり、1日の平均温度が8.39℃で、1日平均温度が最も高く、20.23℃でした。 1日の平均温度は、成長プロセス中の全体的な上昇傾向を示しました（図1）。

実験の最初のラウンドでは、温室の毎日の光積分（DLI）が14 mol/（㎡・D）未満で変動しました。実験の第2ラウンドでは、温室での毎日の累積自然光の量は全体的な上昇傾向を示しました。これは8 mol/（㎡・d）を超えており、最大値は2020年2月27日に現れました。 /（㎡・d）。実験の第2ラウンド中の温室での毎日の累積量の自然光の変化は、実験の第1ラウンド中のそれよりも大きかった（図2）。実験の最初のラウンドでは、補足光グループの毎日の累積光量（自然光DLIとLED補足光DLIの合計）は、ほとんどの場合8 mol/（㎡・D）を超えていました。実験の第2ラウンドでは、補足光グループの総蓄積量の合計は、ほとんどの場合10 mol/（㎡・d）を超えていました。第2ラウンドでの補足光の総量は、第1ラウンドの補足光よりも31.75 mol/㎡/㎡でした。

緑豊かな野菜の収量と軽いエネルギー利用効率

●テスト結果の最初のラウンド
図3から、導かれた添加パッコイの成長が良くなり、植物の形状がよりコンパクトで、葉が非補充CKよりも大きく厚くなっていることがわかります。 LBおよびMBパッコイの葉は、CKよりも明るく暗い緑です。図4から、LEDサプリメント光を備えたレタスは、補足光のないCKよりも優れており、葉の数は高く、植物の形状はより充実していることがわかります。

表1から、植物の高さ、葉の数、乾物含有量、およびCK、LB、MBで処理されたパッコイの光エネルギー利用効率に有意な違いはないことがわかりますが、LBおよびMBで処理されたパッコイの新鮮な重量はCKのそれよりも大幅に高くなっています。 LBとMBの処理において、2つのLED成長ライトの間に植物あたりの新鮮な重量に有意差はありませんでした。

表2から、LB治療中のレタスの植物の高さはCK治療のレタスの高さよりも有意に高かったことがわかりますが、LB治療とMB治療の間に有意な差はありませんでした。 3つの処理の間で葉の数に有意差があり、MB治療の葉の数は最高であり、27でした。LB処理の植物あたりの新鮮な体重は最高であり、101gでした。 2つのグループにも大きな違いがありました。 CK治療とLB治療の間で乾物含有量に有意な違いはありませんでした。 MBの含有量は、CKおよびLB治療よりも4.24％高かった。 3つの治療法の中で光の使用効率に大きな違いがありました。最も高い光使用効率は、13.23 g/molであり、最低は10.72 g/molでした。

●テスト結果の第2ラウンド

表3から、MBで処理されたパッコイの植物の高さはCKの植物の高さよりも有意に高く、LB治療とLB治療の間に有意な差はなかったことがわかります。 LBおよびMBで処理したパッコイの葉の数は、CKの葉よりも有意に高かったが、補足光処理の2つのグループの間に有意差はなかった。 3つの治療法の中で、植物あたりの新鮮な重量に大きな違いがありました。 CKの植物あたりの新鮮な重量は47 gで最も低く、MB処理は116 gで最高でした。 3つの治療法の間に乾物含有量に有意な違いはありませんでした。光エネルギー利用効率には大きな違いがあります。 CKは8.74 g/molで低く、MB治療は13.64 g/molで最高です。

表4から、3つの治療法の中でレタスの植物の高さに有意な差はなかったことがわかります。 LBおよびMB治療の葉の数は、CKの葉よりも有意に高かった。その中で、MB葉の数は26で最高でした。LB治療とMB治療の間の葉の数に有意な差はありませんでした。補足光処理の2つのグループの植物あたりの新鮮な重量は、CKのそれよりも有意に高く、植物あたりの新鮮な重量はMB処理で最も高く、133gでした。また、LB治療とMB治療の間にも大きな違いがありました。 3つの治療法の中で乾物含有量に有意差があり、LB治療の乾物含有量は最高であり、4.05％でした。 MB処理の光エネルギー利用効率は、12.67 g/molであるCKおよびLB治療のそれよりも有意に高くなっています。

実験の第2ラウンドでは、補足光グループの総DLIは、実験第1ラウンド（図1-2）の植民地化日の数日間（図1-2）と補足光の補足的な光時間中のDLIよりもはるかに高かった実験の第2ラウンドの治療グループ（4：00-00-17：00）。実験の最初のラウンド（6：30-17：00）と比較して、2.5時間増加しました。パッコイの2ラウンドの収穫時間は、植え付け後35日でした。 2ラウンドでのCK個々の植物の新鮮な重量は似ていました。実験の第2ラウンドでのCKと比較したLBおよびMB治療の植物あたりの新鮮な体重の違いは、実験の第1ラウンドでのCKと比較して、植物あたりの新鮮な重量の差よりもはるかに大きかった（表1、表3）。実験レタスの第2ラウンドの収穫時間は、植え付け後42日後であり、実験レタスの第1ラウンドの収穫時間は植え付け後46日でした。実験的レタスCKの第2ラウンドが収穫された植民地化日数の数は、最初のラウンドのそれよりも4日少ないものでしたが、植物あたりの新鮮な重量は、実験の最初のラウンドの1.57倍です（表2および表4）、そして、軽いエネルギー利用効率も似ています。温度が徐々に温められ、温室の自然光が徐々に増加すると、レタスの生産サイクルが短くなることがわかります。

材料と方法
2ラウンドのテストは基本的に上海での冬の全体をカバーし、コントロールグループ（CK）は、冬の低温と低日光の下で温室で水耕栽培の緑の茎とレタスの実際の生産状態を比較的回復することができました。ライトサプリメント実験グループは、2ラウンドの実験で最も直感的なデータインデックス（植物ごとの新鮮な重量）に大きなプロモーション効果がありました。その中で、パッコイの収量増加効果は、同時に葉のサイズ、色、厚さに反映されていました。しかし、レタスは葉の数を増やす傾向があり、植物の形はより完全に見えます。テスト結果は、光の補給が2つの野菜カテゴリの植え付けにおける新鮮な体重と製品の品質を改善し、それにより野菜製品の商業性を高めることを示しています。赤白く、低青色で赤白の中間青色のLEDトップライトモジュールが補充されたパッコイは、補足光のない葉よりも濃い緑で光沢があり、葉は大きくて厚く、成長傾向植物の種類全体がよりコンパクトで活発です。ただし、「モザイクレタス」は薄緑色の葉野菜に属し、成長プロセスに明らかな色の変化プロセスはありません。葉の色の変化は、人間の目では明らかではありません。青色光の適切な割合は、葉の発達と光合成色素合成を促進し、節間伸長を阻害する可能性があります。したがって、軽いサプリメントグループの野菜は、外観の質が消費者により好まれています。

テストの第2ラウンドでは、実験の第1ラウンド（図1-2）の植民地化日の数日間（図1-2）、および補足光の1日の累積光量の合計がDLIよりもはるかに高かった補足光治療グループ（4：00-17：00）の第2ラウンドの時間（6：30-17：00）と比較して、2.5時間増加しました。パッコイの2ラウンドの収穫時間は、植え付け後35日でした。 2ラウンドでのCKの新鮮な重量は似ていました。実験の第2ラウンドでのLBとMB治療とCKの間の植物あたりの新鮮な重量の違いは、実験の第1ラウンドでCKを含む植物あたりの新鮮な重量の差よりもはるかに大きかった（表1および表3）。したがって、光のサプリメント時間を延長することで、冬に屋内で栽培された水耕栽培の生産の増加を促進することができます。実験レタスの第2ラウンドの収穫時間は、植え付け後42日後であり、実験レタスの第1ラウンドの収穫時間は植え付け後46日でした。実験レタスの第2ラウンドが収穫されたとき、CKグループの植民地化日数は最初のラウンドの植民地時代よりも4日少なかった。ただし、単一の植物の新鮮な重量は、実験の最初のラウンドの1.57倍でした（表2および表4）。軽いエネルギー利用効率は似ていました。温度がゆっくりと上昇し、温室の自然光が徐々に増加すると（図1-2）、レタスの生産サイクルがそれに応じて短縮できることがわかります。したがって、冬の温室に補助光機器を低温と低太陽光で加えると、レタスの生産効率を効果的に改善し、生産を増加させることができます。実験の第1ラウンドでは、葉の消費電力を補充したリーフメニュープラントは0.95 kW-Hであり、実験の第2ラウンドでは、葉のメニュープラントが補充されたライト電力消費量は1.15 kW-Hでした。 2ラウンドの実験、パッコイの3つの治療の軽い消費量の間で比較して、2番目の実験でのエネルギー利用効率は、最初の実験のエネルギー効率よりも低かった。 2番目の実験におけるレタスCKおよびLBの補足光処理グループの光エネルギー利用効率は、最初の実験でそれよりわずかに低かった。考えられる理由は、植え付け後1週間以内の1日の平均温度が低く、苗の期間が遅くなることであり、実験中に温度が少しリバウンドしたが、範囲は限られており、毎日の平均温度はまだ低レベルでは、葉の多い野菜の水耕栽培の全体的な成長サイクル中に光エネルギー利用効率を制限しました。 （図1）。

実験中、栄養溶液プールには温暖化装置が装備されていなかったため、水耕栽培の緑豊かな野菜の根環境は常に低い温度レベルになり、1日の平均温度が限られていたため、野菜は完全に使用できなくなりました。 LED補足光を延長することにより、毎日の累積光の増加しました。したがって、冬に温室で光を補充する場合、生産を増やすために光を補充する効果を確保するために、適切な熱保存と加熱措置を考慮する必要があります。したがって、冬の温室における光補足と収量の増加の影響を確保するために、熱保存と温度上昇の適切な尺度を考慮する必要があります。 LED補足ライトを使用すると、生産コストがある程度増加し、農業生産自体は高利回りの産業ではありません。したがって、補足光戦略を最適化し、冬の温室での水耕栽培葉野菜の実際の生産における他の手段と協力する方法、および補足光機器を使用して効率的な生産を達成し、光エネルギーの利用と経済的利益の効率を改善する方法について、さらに多くの生産実験が必要です。

著者：Yiming Ji、Kang Liu、Xianping Zhang、Honglei Mao（Shanghai Green Cube Agricultural Development Co.、Ltd。）。
記事ソース：農業工学技術（温室園芸栽培）。

参考文献：
[1] Jianfeng Dai、Philips Horticultural LED温室生産におけるアプリケーションの実践[J]。農業工学技術、2017、37（13）：28-32
[2] Xiaoling Yang、Lanfang Song、Zhengli Jin、et al。保護された果物や野菜のための光補足技術のアプリケーションステータスと見通し[J]。北部園芸、2018（17）：166-170
[3] Xiaoying Liu、Zhigang Xu、Xuelei Jiao、他植物照明の研究とアプリケーションのステータスと開発戦略[J]。 Journal of Lighting Engineering、013、24（4）：1-7
[4] Jing Xie、Hou Cheng Liu、Wei Song Shi、et al。温室野菜生産における光源と光の品質制御の適用[J]。中国野菜、2012年（2）：1-7