Artikli allikas: Põllumajanduse mehhaniseerimise uuringute ajakiri;

Autor: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Arbuusil kui tüüpilisel majanduskultuuril on suur turunõudlus ja kõrged kvaliteedinõuded, kuid meloni ja baklažaani puhul on selle seemikute kasvatamine keeruline. Peamine põhjus on see, et arbuus on valguslembene kultuur. Kui pärast arbuusi seemiku murrumist pole piisavalt valgust, kasvab see üle ja moodustab kõrgeid seemikuid, mis mõjutab tõsiselt seemikute kvaliteeti ja hilisemat kasvu. Arbuusi külvamine ja istutamine toimub sama aasta detsembri ja järgmise aasta veebruari vahel, mis on madalaima temperatuuri, nõrgema valguse ja kõige tõsisemate haigustega aastaaeg. Eriti Lõuna-Hiinas on väga tavaline, et varakevadel pole 10 päeva kuni pool kuud päikest. Pideva pilvise ja lumise ilma korral võib see põhjustada isegi suure hulga surnud seemikute hukkumist, mis toob põllumeestele suurt majanduslikku kahju.

Põllumajandustootmise teadlaste peamine uurimissuund on aastaid olnud see, kuidas kasutada kunstlikku valgusallikat, nt LED-kasvulampide valgust, et anda põllukultuuridele, sealhulgas arbuusiseemnetele, „kerget väetist“ ebapiisava päikesevalguse tingimustes, et saavutada saagikuse suurendamise, kõrge efektiivsuse, kõrge kvaliteedi, haiguskindluse ja saastevaba kasvu eesmärk, soodustades samal ajal põllukultuuride kasvu ja arengut.

Viimastel aastatel on uuringud lisaks leidnud, et punase ja sinise valguse erinev suhe avaldas olulist mõju ka taimede seemikute kasvule. Näiteks leidsid teadlane Tang Dawei ja teised, et kurgi seemikute kasvuks on parim punase ja sinise valguse suhe R/b = 7:3; teadlane Gao Yi ja teised tõid oma artiklis välja, et R/b = 8:1 segavalgusallikas on Luffa seemikute kasvuks kõige sobivam täiendav valguskonfiguratsioon.

Varem prooviti seemikute kasvatamiseks kasutada kunstlikke valgusallikaid, näiteks luminofoorlampe ja naatriumlampe, kuid tulemused ei olnud head. Alates 1990. aastatest on uuritud seemikute kasvatamist, kasutades täiendava valgusallikana LED-kasvulampe.

LED-kasvulampide eelised on energiasäästlikkus, keskkonnakaitse, ohutus ja töökindlus, pikk kasutusiga, väike suurus, kerge kaal, madal soojuseraldus ning hea valguse hajumine või kombineeritud kontroll. Neid saab vastavalt vajadusele kombineerida, et saada puhast monokromaatilist valgust ja liitspektrit ning valgusenergia efektiivne kasutusmäär võib ulatuda 80–90%-ni. Seda peetakse parimaks valgusallikaks kasvatamisel.

Praegu on Hiinas tehtud palju uuringuid riisi, kurgi ja spinati kasvatamise kohta puhta LED-valgusallika abil ning on tehtud teatavaid edusamme. Raskesti kasvatatavate arbuusiistikute puhul jääb praegune tehnoloogia siiski loomuliku valguse tasemele ning LED-valgust kasutatakse vaid täiendava valgusallikana.

Eeltoodud probleeme silmas pidades püütakse käesolevas artiklis kasutada LED-valgust puhta valgusallikana, et uurida arbuusiseemnete aretamise teostatavust ja parimat valgusvoo suhet arbuusiseemnete kvaliteedi parandamiseks ilma päikesevalgust vajamata, et pakkuda teoreetilist alust ja andmete tuge arbuusiseemnete valguse kontrollimiseks rajatistes.

A.Testiprotsess ja tulemused

1. Katsematerjalid ja valgustöötlus

Katses kasutati arbuusi ZAOJIA 8424 ja seemiku kasvukeskkond oli Jinhai Jinjin 3. Katsekohaks valiti Quzhou linnas asuv LED-kasvuvalgustusega puukooli tehas ja katsevalgusallikana kasutati LED-kasvuvalgustusseadmeid. Katse kestis 5 tsüklit. Üks katseperiood oli 25 päeva seemnete leotamisest ja idanemisest kuni seemikute kasvuni. Fotoperiood oli 8 tundi. Sisetemperatuur oli päeval (7:00-17:00) 25–28 °C ja õhtul (17:00-19:00) 15–18 °C. Ümbritseva õhuniiskus oli 60–80%.

LED-kasvuvalgustites kasutatakse punaseid ja siniseid LED-helmeid, mille punase lainepikkus on 660 nm ja sinise lainepikkus 450 nm. Katses kasutati võrdluseks punast ja sinist valgust valgusvoo suhtega 5:1, 6:1 ja 7:13.

2. Mõõtmisindeks ja -meetod

Iga tsükli lõpus valiti seemikute kvaliteedikontrolliks juhuslikult 3 seemikut. Indeksite hulka kuulusid kuiv- ja värske kaal, taime kõrgus, varre läbimõõt, lehtede arv, lehtede eripindala ja juurte pikkus. Nende hulgas saab taime kõrgust, varre läbimõõtu ja juurte pikkust mõõta nihikmõõdikuga; lehtede arvu ja juurte arvu saab käsitsi lugeda; kuiv- ja värske kaalu ning lehtede eripindala saab arvutada joonlaua abil.

3. Andmete statistiline analüüs

4. Tulemused

Testi tulemused on esitatud tabelis 1 ja joonistel 1–5.

Tabelist 1 ja jooniselt 1-5 on näha, et valguse ja läbilaskva materjali suhte suurenemisega väheneb kuiv värske kaal, suureneb taime kõrgus (tekib nn. kasutu pikkus), taime vars muutub õhemaks ja väiksemaks, lehtede eripindala väheneb ning juurte pikkus lüheneb ja lüheneb.

B.Tulemuste analüüs ja hindamine

1. Kui valguse ja läbilaskvuse suhe on 5:1, on arbuusi seemiku kasv parim.

2. Madal sinise valguse osakaaluga LED-kasvuvalguse poolt istikutele langev kiirgus näitab, et sinisel valgusel on taimekasvule, eriti taimevarrele, ilmne pärssiv mõju ning lehtede kasvule puudub ilmne mõju; punane valgus soodustab taimekasvu ja taim kasvab kiiremini, kui punase valguse osakaal on suur, kuid selle pikkus on ilmne, nagu on näidatud joonisel 2.

3. Taim vajab erinevatel kasvuperioodidel erinevat punase ja sinise valguse suhet. Näiteks arbuusi seemikud vajavad algstaadiumis rohkem sinist valgust, mis võib seemiku kasvu tõhusalt pärssida; hilisemas staadiumis aga rohkem punast valgust. Kui sinise valguse osakaal püsib kõrge, on seemik väike ja lühike.

4. Arbuusi seemiku valguse intensiivsus algstaadiumis ei tohiks olla liiga tugev, see mõjutab seemikute hilisemat kasvu. Parem on kasutada algstaadiumis nõrka valgust ja hiljem tugevat valgust.

5. Tuleb tagada mõistlik LED-kasvuvalgustuse valgustus. On leitud, et liiga madala valguse intensiivsuse korral on seemikute kasv nõrk ja need kasvavad kergesti ja asjatult. Tuleb tagada, et seemikute normaalne kasvuvalgustus ei oleks alla 120 W/ml; liiga tugeva valgustuse korral ei ole seemikute kasvutrendi muutus siiski ilmne ja energiatarbimine suureneb, mis ei soodusta tehase edasist kasutamist.

CTulemused

Tulemused näitasid, et arbuusiseemnete kasvatamiseks pimedas ruumis oli võimalik kasutada puhast LED-valgusallikat ning 5:1 valgusvoog soodustas arbuusiseemnete kasvu paremini kui 6 või 7 korda suurem valgusvoog. LED-tehnoloogia rakendamisel arbuusiseemnete tööstuslikul kasvatamisel on kolm peamist punkti.

1. Punase ja sinise valguse suhe on väga oluline. Arbuusiistikute varajast kasvu ei tohiks valgustada liiga tugeva sinise valgusega LED-kasvuvalgusega, vastasel juhul mõjutab see hilisemat kasvu.

2. Valgustugevusel on oluline mõju arbuusi seemikute rakkude ja organite diferentseerumisele. Tugev valgustugevus paneb seemikud tugevaks kasvama; nõrk valgustugevus paneb seemikud asjatult kasvama.

3. Seemiku staadiumis, võrreldes seemikutega, mille valgustugevus oli alla 120 μ mol / m2 · s, kasvasid seemikud, mille valgustugevus oli üle 150 μ mol / m2 · s, põllumaale kolides aeglasemalt.

Arbuusi seemikute kasv oli parim, kui punase ja sinise suhe oli 5:1. Sinise ja punase valguse erineva mõju tõttu taimedele on parim valgustusviis seemikute kasvu algstaadiumis sinise valguse osakaalu suurendamine ja hilisemas staadiumis punase valguse lisamine; varajases staadiumis nõrk valgustus ja hilisemas staadiumis tugev valgustus.