溫室植物對不同光源的生長研究

溫室植物對不同光源的生長研究

在北緯度地區(qū)，年輕的植物生產(chǎn)者面臨著冬季和春季高峰期普遍發(fā)生的低環(huán)境光水平的挑戰(zhàn)。 雖然每天光合作用的光組成10至12摩爾（DLI）·米-2·ð-1已被推薦為生產(chǎn)高品質(zhì)的幼苗，在這幾個(gè)月在今年DLI可跌低至1至5摩爾· 米-2·ð-1。
這些低DLI最終可導(dǎo)致生產(chǎn)問題，例如延遲，不一致和過度延長生長，以及移植后的性能差。 因此，重要的是在生產(chǎn)期間為年輕植物提供充足的光合作用光以確保產(chǎn)生高質(zhì)量和一致的產(chǎn)物。
克服光限制條件的最常見的方法是通過向作物提供補(bǔ)充照明。 高強(qiáng)度放電（HID）燈，例如高壓鈉（HPS）燈，是用于提供補(bǔ)充照明的當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 然而，隨著新照明技術(shù)的發(fā)展，使用這些舊燈的一些缺點(diǎn)包括它們的電效率低，產(chǎn)生輻射熱，以及相對短的燈泡壽命，這受到燈開啟和關(guān)閉的次數(shù)的影響。 當(dāng)向作物提供額外的光合光時(shí)，由于這些各種缺點(diǎn)，操作成本可能很高。
發(fā)光二極管（LED）技術(shù)已經(jīng)在受控環(huán)境應(yīng)用的照明領(lǐng)域中處于前沿。 對于那些可能不熟悉的LED，LED是能夠產(chǎn)生非常窄光譜范圍內(nèi)的光的固態(tài)半導(dǎo)體器件。
雖然這種形式的照明已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)照明源的溫室生產(chǎn)中的許多原因，其中最顯著的涉及能量消耗。 對于任何商業(yè)種植者，減少能量消耗，同時(shí)保持或改善作物的價(jià)值顯然是非常有意義的。
以前的研究表明了LED技術(shù)的局限性
直到最近，LED技術(shù)在通過補(bǔ)充照明增強(qiáng)溫室生產(chǎn)方面的應(yīng)用有限。 主要問題之一涉及為環(huán)境光提供有意義的補(bǔ)充所必需的燈具的密度。 在2013年11月溫室種植者的文章（閱讀文章goo.gl/3XG4dp ）由韋斯利·蘭德爾和羅伯托·洛佩斯寫，作者討論了雖然LED均適宜床上用品廠插頭補(bǔ)光，這種陣列本身引起的過度陰影。 因此，來自太陽的環(huán)境光被減少，導(dǎo)致補(bǔ)充照明的一些適得其反的和限制性的解決方案。
一些新的高強(qiáng)度補(bǔ)充LED陣列現(xiàn)在市場上。 這些LED陣列被設(shè)計(jì)成提供類似于或高于來自典型的400瓦HID燈具的輸出并且以更節(jié)能的方式。
LED照明和HPS燈的比較
隨著高強(qiáng)度LED陣列的引入，我們的目標(biāo)是評估LED照明作為替代傳統(tǒng)HPS燈在溫室中的補(bǔ)充照明應(yīng)用的使用。 具體來說，我們想研究這兩種年輕植物的生產(chǎn)，以及在這兩種補(bǔ)充光源下整理植物材料，以確定對于各種一年生植物種類使用一種植物是否有任何差異或好處。
我們在Galema’s Greenhouse進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，Galhouse’s Greenhouse是位于IN拉法葉市西部的年輕和成品工廠的商業(yè)批發(fā)生產(chǎn)商。 盡管該設(shè)置存在限制，例如溫度設(shè)定點(diǎn)控制和受精選項(xiàng)，但是在商業(yè)生產(chǎn)情況中評估補(bǔ)充光源的機(jī)會(huì)是可取的。
這七個(gè)品種這項(xiàng)研究評估包括法國萬壽菊’富礦深橙色，“ 非洲菊 ”秦俑“，新幾內(nèi)亞鳳仙”神州藍(lán)珍珠，觀賞谷子’小丑，“小辣椒”熱龍紅薄卡宴，“矮牽牛 ”單身夢白， “和百日草 ’扎哈拉火”。
將種子播種到128個(gè)細(xì)胞盤中并置于16小時(shí)光周期下，使用三種補(bǔ)充照明處理之一： 
1）70微摩爾∙米-2∙-1由HPS燈（600瓦）提供的; 
2）70微摩爾∙米-2∙-1由LED toplighting（飛利浦200瓦的GreenPower LED toplighting模塊提供;深紅/藍(lán)）; 要么 
3）無補(bǔ)充照明（環(huán)境）。
兩個(gè)補(bǔ)充光源的光譜分布如圖1所示（見幻燈片），每個(gè)補(bǔ)充照明處理的實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖2a和2b所示（見幻燈片）。 塞子在恒定的73°F空氣溫度下生長，并用提供100ppm氮（N）的水溶性肥料灌溉。 在萌發(fā)后兩周（萬壽菊/小米），三周（胡椒/矮牽牛/百日菊），四周（鳳仙花）或五周（非洲菊）收集數(shù)據(jù)。
除了評估光源對柱塞生產(chǎn)的影響之外，我們還希望確定成品植物材料在單獨(dú)溫室中在這三種處理下的表現(xiàn)。 具體來說，我們想看看在年輕和成品植物階段期間如何更改或維持補(bǔ)充光源可能會(huì)影響關(guān)鍵的生產(chǎn)變量，如花時(shí)間。 為了測試這一目的，將來自每種處理的栓塞移植到4 1/2英寸的容器中并置于上述三種照明處理之一（圖3，參見幻燈片）。 對于這種整理環(huán)境，植物在65°F / 59°F日/夜溫度設(shè)定點(diǎn)下生長，并用提供200ppm N的水溶性肥料（20-10-20）灌溉。在這些植物上收集一次第一朵花完全反射或在預(yù)定的日期（小米和胡椒）。
 
插頭質(zhì)量相似在LED照明和HPS燈下
通常，兩個(gè)補(bǔ)充光源之間的插頭質(zhì)量沒有顯著不同（圖4，參見幻燈片）。 具體來說，在HPS燈或LED照明下生長的插頭之間幾乎沒有差異用于測量，例如桿長度，桿厚度，根干重或枝干量。 然而，當(dāng)將在補(bǔ)充照明（由HPS燈或LED照明提供）下生長的插頭與在環(huán)境光下生長的插頭進(jìn)行比較時(shí)，觀察到顯著差異。
通常，在補(bǔ)充照明下生長的插頭更早上市，具有更厚的莖，更大的質(zhì)量，并且質(zhì)量更高。 因此，這些結(jié)果重申的是，雖然輔助光的來源似乎不具有插頭質(zhì)量太大影響，另外的70微摩爾∙米-2∙-1（4摩爾的補(bǔ)充DLI∙米-2∙D- 1）的光 
非常有利。
對于在這些相同的補(bǔ)充照明處理下的成品植物階段，觀察到類似的結(jié)果。 一般來說，雖然結(jié)果并不總是顯著的，植物較早開花，并且在補(bǔ)充照明下具有更大的干質(zhì)量，在HPS燈下產(chǎn)生的那些與在LED照明下產(chǎn)生的差異可忽略不計(jì)。 然而，在HPS燈下完成的裝飾小米比在LED照明下完成的那些植物具有更高的干質(zhì)量，但是不清楚這種干質(zhì)量的增加是否是由于HPS燈發(fā)射的不同光譜或輻射熱。
選擇補(bǔ)充光源之前要考慮的因素
我們從這項(xiàng)研究得出結(jié)論，LED照明可以用作HPS燈的等效補(bǔ)充光源，用于溫室生產(chǎn)床上用品植物插頭和整理植物材料。
雖然植物質(zhì)量，生長和發(fā)展在我們調(diào)查的兩個(gè)光源下是相似的，但在決定操作應(yīng)當(dāng)利用哪個(gè)燈具之前，仍然需要考慮一些重要事實(shí)。 這些變量中的一些包括節(jié)能，回扣或稅收抵免，固定裝置的價(jià)格，固定裝置將被使用的年數(shù)，固定裝置的壽命和輻射熱輸出的潛力。 此外，重要的是要注意，電子鎮(zhèn)流器和雙端HPS燈燈具比老技術(shù)更節(jié)能。