Riset babagan Pengaruh Lampu Tambahan LED marang Pengaruh Peningkatan Hasil Selada Hidroponik lan Pakchoi ing Omah Kaca ing Mangsa Dingin
[Abstrak] Mangsa adhem ing Shanghai asring ngalami suhu sing kurang lan srengenge sing kurang, lan tuwuhing sayuran godhong hidroponik ing omah kaca alon lan siklus produksi dawa, sing ora bisa nyukupi panjaluk pasokan pasar. Ing taun-taun pungkasan, lampu tambahan tanduran LED wis wiwit digunakake ing budidaya lan produksi omah kaca, nganti sawetara, kanggo nutupi kekurangan yen cahya sing dikumpulake saben dina ing omah kaca ora bisa nyukupi kabutuhan tuwuhing tanduran nalika cahya alami ora cukup. Ing eksperimen kasebut, rong jinis lampu tambahan LED kanthi kualitas cahya sing beda dipasang ing omah kaca kanggo nindakake eksperimen eksplorasi kanggo nambah produksi selada hidroponik lan batang ijo ing mangsa adhem. Asil kasebut nuduhake yen rong jinis lampu LED bisa nambah bobot seger saben tanduran pakchoi lan selada kanthi signifikan. Efek nambah panen pakchoi utamane katon ing peningkatan kualitas sensorik sakabèhé kayata pembesaran lan penebalan godhong, lan efek nambah panen selada utamane katon ing peningkatan jumlah godhong lan kandungan bahan garing.

Cahya minangka bagean penting saka tuwuhing tanduran. Ing taun-taun pungkasan, lampu LED wis digunakake sacara wiyar ing budidaya lan produksi ing lingkungan omah kaca amarga tingkat konversi fotoelektrik sing dhuwur, spektrum sing bisa disesuaikan, lan umur layanan sing dawa [1]. Ing negara manca, amarga wiwitan awal riset sing gegandhengan lan sistem pendukung sing wis diwasa, akeh produksi kembang, woh-wohan, lan sayuran skala gedhe duwe strategi suplemen cahya sing relatif lengkap. Akumulasi data produksi nyata sing akeh uga ngidini produsen bisa prédhiksi kanthi jelas efek saka peningkatan produksi. Ing wektu sing padha, bali sawise nggunakake sistem lampu suplemen LED dievaluasi [2]. Nanging, umume riset domestik saiki babagan lampu tambahan condong menyang kualitas cahya skala cilik lan optimasi spektral, lan ora duwe strategi lampu tambahan sing bisa digunakake ing produksi nyata [3]. Akeh produsen domestik bakal langsung nggunakake solusi lampu tambahan manca sing wis ana nalika ngetrapake teknologi lampu tambahan kanggo produksi, preduli saka kahanan iklim area produksi, jinis sayuran sing diprodhuksi, lan kahanan fasilitas lan peralatan. Kajaba iku, biaya peralatan lampu tambahan sing dhuwur lan konsumsi energi sing dhuwur asring nyebabake kesenjangan sing gedhe antarane asil panen nyata lan bali ekonomi lan efek sing diarepake. Kahanan kaya ngene iki ora kondusif kanggo pangembangan lan promosi teknologi suplemen cahya lan nambah produksi ing negara kasebut. Mulane, penting banget kanggo ngetrapake produk lampu tambahan LED sing wis diwasa menyang lingkungan produksi domestik sing nyata, ngoptimalake strategi panggunaan, lan nglumpukake data sing relevan.

Mangsa adhem iku mangsa nalika sayuran godhong seger akeh dibutuhake. Omah kaca bisa nyedhiyakake lingkungan sing luwih cocog kanggo tuwuhing sayuran godhong ing mangsa adhem tinimbang sawah pertanian ruangan. Nanging, ana artikel sing nudingake manawa sawetara omah kaca sing wis tuwa utawa ora resik duwe transmitansi cahya kurang saka 50% ing mangsa adhem. Kajaba iku, cuaca udan jangka panjang uga rawan kedadeyan ing mangsa adhem, sing ndadekake omah kaca ana ing lingkungan suhu rendah lan cahya kurang, sing mengaruhi tuwuhing tanduran normal. Cahya wis dadi faktor pembatas kanggo tuwuhing sayuran ing mangsa adhem [4]. Green Cube sing wis dilebokake ing produksi nyata digunakake ing eksperimen kasebut. Sistem tanduran sayuran godhong aliran cairan cethek dicocogake karo rong modul lampu ndhuwur LED Signify (China) Investment Co., Ltd. kanthi rasio cahya biru sing beda. Nandur selada lan pakchoi, yaiku rong sayuran godhong kanthi panjaluk pasar sing luwih gedhe, tujuane kanggo nyinaoni peningkatan nyata ing produksi sayuran godhong hidroponik kanthi lampu LED ing omah kaca mangsa adhem.

Bahan lan Metode
Bahan sing digunakake kanggo tes

Bahan uji sing digunakake ing eksperimen iki yaiku selada lan sayuran pakchoi. Varietas selada, Green Leaf Lettuce, asale saka Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., lan varietas pakchoi, Brilliant Green, asale saka Institut Hortikultura Akademi Ilmu Pertanian Shanghai.

Metode eksperimen

Eksperimen iki ditindakake ing omah kaca kaca tipe Wenluo saka basis Sunqiao saka Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd. wiwit November 2019 nganti Februari 2020. Total rong babak eksperimen bola-bali ditindakake. Babak pertama eksperimen ditindakake ing pungkasan taun 2019, lan babak kapindho ing awal taun 2020. Sawise disebar, bahan eksperimen diselehake ing ruang iklim cahya buatan kanggo budidaya bibit, lan irigasi pasang surut digunakake. Sajrone periode budidaya bibit, larutan nutrisi umum sayuran hidroponik kanthi EC 1,5 lan pH 5,5 digunakake kanggo irigasi. Sawise bibit tuwuh nganti 3 godhong lan 1 tahap jantung, ditandur ing bedengan tanduran sayuran godhong aliran cethek tipe jalur kubus ijo. Sawise ditandur, sistem sirkulasi larutan nutrisi aliran cethek nggunakake larutan nutrisi EC 2 lan pH 6 kanggo irigasi saben dina. Frekuensi irigasi yaiku 10 menit kanthi pasokan banyu lan 20 menit kanthi pasokan banyu mandheg. Kelompok kontrol (tanpa suplemen cahya) lan kelompok perawatan (suplemen cahya LED) disetel ing eksperimen. CK ditandur ing omah kaca tanpa suplemen cahya. LB: drw-lb Ho (200W) digunakake kanggo nambah cahya sawise ditandur ing omah kaca. Kapadhetan fluks cahya (PPFD) ing permukaan kanopi sayuran hidroponik udakara 140 μmol/(㎡·S). MB: sawise ditandur ing omah kaca, drw-lb (200W) digunakake kanggo nambah cahya, lan PPFD udakara 140 μmol/(㎡·S).

Babak pertama tanggal tanam eksperimen yaiku 8 November 2019, lan tanggal tanam yaiku 25 November 2019. Wektu suplemen cahya klompok uji coba yaiku 6:30-17:00; babak kapindho tanggal tanam eksperimen yaiku 30 Desember 2019, tanggal tanam yaiku 17 Januari 2020, lan wektu suplemen klompok eksperimen yaiku 4:00-17:00
Ing cuaca cerah ing mangsa dingin, omah kaca bakal mbukak sunroof, film samping, lan kipas kanggo ventilasi saben dina saka jam 6:00-17:00. Nalika suhu kurang ing wayah wengi, omah kaca bakal nutup skylight, film gulung samping, lan kipas saka jam 17:00-6:00 (dina sabanjure), lan mbukak gorden insulasi termal ing omah kaca kanggo njaga panas ing wayah wengi.

Pangumpulan Data

Dhuwure tanduran, cacahe godhong, lan bobot seger saben tanduran dijupuk sawise panen bagean ndhuwur lemah saka Qingjingcai lan selada. Sawise ngukur bobot seger, dilebokake ing oven lan dikeringake ing suhu 75℃ sajrone 72 jam. Sawise rampung, bobot garing ditemtokake. Suhu ing omah kaca lan Kapadhetan Fluks Fotosintetik (PPFD, Kapadhetan Fluks Fotosintetik) dikumpulake lan direkam saben 5 menit dening sensor suhu (RS-GZ-N01-2) lan sensor radiasi aktif fotosintetik (GLZ-CG).

Analisis Data

Hitung efisiensi panggunaan cahya (LUE, Efisiensi Panggunaan Cahya) miturut rumus ing ngisor iki:
LUE (g/mol) = hasil sayuran per unit area/jumlah kumulatif cahya sing dipikolehi sayuran per unit area wiwit ditandur nganti panen
Hitung kandungan bahan kering menggunakan rumus berikut:
Kandungan bahan garing (%) = bobot garing saben tanduran/bobot seger saben tanduran x 100%
Gunakna Excel2016 lan IBM SPSS Statistics 20 kanggo nganalisis data ing eksperimen lan nganalisis signifikansi bedane.

Bahan lan Metode
Cahya lan Suhu

Babak pisanan eksperimen mbutuhake wektu 46 dina saka tandur nganti panen, lan babak kapindho mbutuhake wektu 42 dina saka tandur nganti panen. Sajrone babak pisanan eksperimen, suhu rata-rata saben dina ing omah kaca umume ana ing kisaran 10-18 ℃; sajrone babak kapindho eksperimen, fluktuasi suhu rata-rata saben dina ing omah kaca luwih parah tinimbang sajrone babak pisanan eksperimen, kanthi suhu rata-rata saben dina paling endhek yaiku 8,39 ℃ lan suhu rata-rata saben dina paling dhuwur yaiku 20,23 ℃. Suhu rata-rata saben dina nuduhake tren munggah sakabèhé sajrone proses pertumbuhan (Gambar 1).

Sajrone babak pertama eksperimen, integral cahya saben dina (DLI) ing omah kaca fluktuasi kurang saka 14 mol/(㎡·D). Sajrone babak kapindho eksperimen, jumlah kumulatif cahya alami saben dina ing omah kaca nuduhake tren munggah sakabèhé, sing luwih dhuwur tinimbang 8 mol/(㎡·D), lan nilai maksimum katon tanggal 27 Februari 2020, yaiku 26,1 mol/(㎡·D). Owah-owahan jumlah kumulatif cahya alami saben dina ing omah kaca sajrone babak kapindho eksperimen luwih gedhe tinimbang sajrone babak pertama eksperimen (Gambar 2). Sajrone babak pertama eksperimen, total jumlah cahya kumulatif saben dina (jumlah cahya alami DLI lan cahya tambahan LED DLI) saka klompok cahya tambahan luwih dhuwur tinimbang 8 mol/(㎡·D) umume wektu. Sajrone babak kapindho eksperimen, total jumlah cahya akumulasi saben dina saka klompok cahya tambahan luwih saka 10 mol/(㎡·D) umume wektu. Jumlah total cahya tambahan sing dikumpulake ing babak kapindho yaiku 31,75 mol/㎡ luwih akeh tinimbang ing babak pertama.

Asil Sayuran Godhong lan Efisiensi Pemanfaatan Energi Ringan

●Asil tes babak pertama
Saka Gambar 3, bisa dideleng yen pakchoi sing diwenehi lampu LED thukul luwih apik, wujud tanduran luwih kompak, lan godhonge luwih gedhe lan luwih kandel tinimbang CK sing ora diwenehi lampu. Godhong pakchoi LB lan MB luwih padhang lan ijo luwih peteng tinimbang CK. Saka Gambar 4, bisa dideleng yen selada sing diwenehi lampu LED thukul luwih apik tinimbang CK tanpa lampu suplemen, jumlah godhong luwih akeh, lan wujud tanduran luwih lengkap.

Saka Tabel 1 bisa dideleng yen ora ana bedane sing signifikan ing dhuwur tanduran, jumlah godhong, kandungan bahan garing lan efisiensi pemanfaatan energi cahya pakcoy sing diwenehi CK, LB lan MB, nanging bobot seger pakcoy sing diwenehi LB lan MB luwih dhuwur tinimbang CK; Ora ana bedane sing signifikan ing bobot seger saben tanduran antarane rong lampu tuwuh LED kanthi rasio cahya biru sing beda ing perawatan LB lan MB.

Saka tabel 2 bisa dideleng yen dhuwure tanduran selada ing perawatan LB luwih dhuwur tinimbang perawatan CK, nanging ora ana bedane sing signifikan antarane perawatan LB lan perawatan MB. Ana bedane sing signifikan ing jumlah godhong ing antarane telung perawatan, lan jumlah godhong ing perawatan MB paling dhuwur, yaiku 27. Bobot seger saben tanduran perawatan LB paling dhuwur, yaiku 101g. Uga ana bedane sing signifikan antarane rong klompok. Ora ana bedane sing signifikan ing kandungan bahan garing antarane perawatan CK lan LB. Kandungan MB 4,24% luwih dhuwur tinimbang perawatan CK lan LB. Ana bedane sing signifikan ing efisiensi panggunaan cahya ing antarane telung perawatan. Efisiensi panggunaan cahya paling dhuwur ana ing perawatan LB, yaiku 13,23 g/mol, lan sing paling endhek ana ing perawatan CK, yaiku 10,72 g/mol.

●Asil tes babak kapindho

Saka Tabel 3 bisa dideleng yen dhuwure tanduran Pakchoi sing diwenehi MB luwih dhuwur tinimbang CK, lan ora ana bedane sing signifikan antarane CK lan perawatan LB. Jumlah godhong Pakchoi sing diwenehi LB lan MB luwih dhuwur tinimbang CK, nanging ora ana bedane sing signifikan antarane rong klompok perawatan cahya tambahan. Ana bedane sing signifikan ing bobot seger saben tanduran ing antarane telung perawatan. Bobot seger saben tanduran ing CK paling endhek yaiku 47 g, lan perawatan MB paling dhuwur yaiku 116 g. Ora ana bedane sing signifikan ing kandungan bahan garing antarane telung perawatan. Ana bedane sing signifikan ing efisiensi pemanfaatan energi cahya. CK kurang yaiku 8,74 g/mol, lan perawatan MB paling dhuwur yaiku 13,64 g/mol.

Saka Tabel 4 bisa dideleng yen ora ana bedane sing signifikan ing dhuwur tanduran selada ing antarane telung perawatan. Jumlah godhong ing perawatan LB lan MB luwih dhuwur tinimbang ing CK. Ing antarane, jumlah godhong MB paling dhuwur yaiku 26. Ora ana bedane sing signifikan ing jumlah godhong antarane perawatan LB lan MB. Bobot seger saben tanduran saka rong klompok perawatan cahya tambahan luwih dhuwur tinimbang CK, lan bobot seger saben tanduran paling dhuwur ing perawatan MB, yaiku 133g. Ana uga bedane sing signifikan antarane perawatan LB lan MB. Ana bedane sing signifikan ing kandungan bahan garing ing antarane telung perawatan, lan kandungan bahan garing saka perawatan LB paling dhuwur, yaiku 4,05%. Efisiensi pemanfaatan energi cahya saka perawatan MB luwih dhuwur tinimbang perawatan CK lan LB, yaiku 12,67 g/mol.

Sajrone babak kapindho eksperimen, total DLI saka klompok cahya tambahan luwih dhuwur tinimbang DLI sajrone jumlah dina kolonisasi sing padha sajrone babak pisanan eksperimen (Gambar 1-2), lan wektu cahya tambahan saka klompok perawatan cahya tambahan ing babak kapindho eksperimen (4:00-00-17:00). Dibandhingake karo babak pisanan eksperimen (6:30-17:00), mundhak 2,5 jam. Wektu panen rong babak Pakchoi yaiku 35 dina sawise ditandur. Bobot seger tanduran CK individu ing rong babak padha. Bentenane bobot seger saben tanduran ing perawatan LB lan MB dibandhingake karo CK ing babak kapindho eksperimen luwih gedhe tinimbang bedane bobot seger saben tanduran dibandhingake karo CK ing babak pisanan eksperimen (Tabel 1, Tabel 3). Wektu panen selada eksperimen babak kapindho yaiku 42 dina sawise ditandur, lan wektu panen selada eksperimen babak pisanan yaiku 46 dina sawise ditandur. Cacahing dina kolonisasi nalika panen selada CK uji coba puteran kapindho luwih sithik 4 dina tinimbang puteran pertama, nanging bobot seger saben tanduran 1,57 kali lipat saka puteran pertama uji coba (Tabel 2 lan Tabel 4), lan efisiensi panggunaan energi cahya padha. Bisa dideleng yen suhu saya suwe saya anget lan cahya alami ing omah kaca saya tambah, siklus produksi selada saya cendhak.

Bahan lan Metode
Rong babak uji coba umume nyakup kabeh mangsa ing Shanghai, lan klompok kontrol (CK) bisa mulihake status produksi nyata batang ijo hidroponik lan selada ing omah kaca kanthi suhu rendah lan sinar srengenge sing kurang ing mangsa dingin. Klompok eksperimen suplemen cahya duwe efek promosi sing signifikan ing indeks data sing paling intuitif (bobot seger saben tanduran) ing rong babak eksperimen. Antarane, efek paningkatan panen Pakchoi katon ing ukuran, warna lan kekandelan godhong ing wektu sing padha. Nanging selada cenderung nambah jumlah godhong, lan bentuk tanduran katon luwih kebak. Asil tes nuduhake yen suplemen cahya bisa nambah bobot seger lan kualitas produk ing tanduran rong kategori sayuran, saengga nambah komersialitas produk sayuran. Pakchoi sing ditambah karo Modul lampu ndhuwur LED abang-putih, biru endhek lan abang-putih, biru tengah katon ijo peteng lan mengkilat tinimbang godhong tanpa cahya tambahan, godhonge luwih gedhe lan luwih kandel, lan tren pertumbuhan kabeh jinis tanduran luwih kompak lan kuat. Nanging, "selada mosaik" kalebu sayuran godhong ijo enom, lan ora ana proses owah-owahan warna sing jelas ing proses pertumbuhan. Owah-owahan warna godhong ora katon jelas kanggo mripat manungsa. Proporsi cahya biru sing cocog bisa ningkatake perkembangan godhong lan sintesis pigmen fotosintesis, lan nyegah pemanjangan ruas. Mulane, sayuran ing klompok suplemen cahya luwih disenengi konsumen ing kualitas penampilan.

Sajrone babak kapindho uji coba, total jumlah cahya kumulatif saben dina saka klompok cahya tambahan luwih dhuwur tinimbang DLI sajrone jumlah dina kolonisasi sing padha sajrone babak pertama eksperimen (Gambar 1-2), lan wektu cahya tambahan saka babak kapindho klompok perawatan cahya tambahan (4:00-17:00), dibandhingake karo babak pertama eksperimen (6:30-17:00), mundhak 2,5 jam. Wektu panen rong babak Pakchoi yaiku 35 dina sawise ditandur. Bobot seger CK ing rong babak kasebut padha. Bedane bobot seger saben tanduran antarane perawatan LB lan MB lan CK ing babak kapindho eksperimen luwih gedhe tinimbang bedane bobot seger saben tanduran karo CK ing babak pertama eksperimen (Tabel 1 lan Tabel 3). Mulane, ngluwihi wektu suplemen cahya bisa ningkatake peningkatan produksi Pakchoi hidroponik sing dibudidayakake ing njero ruangan ing mangsa dingin. Wektu panen selada uji coba babak kapindho yaiku 42 dina sawise ditandur, lan wektu panen selada uji coba babak pertama yaiku 46 dina sawise ditandur. Nalika selada uji coba babak kapindho dipanen, jumlah dina kolonisasi klompok CK luwih sithik 4 dina tinimbang babak pertama. Nanging, bobot seger siji tanduran yaiku 1,57 kali lipat saka babak pertama eksperimen (Tabel 2 lan Tabel 4). Efisiensi pemanfaatan energi cahya padha. Bisa dideleng yen suhu mundhak alon-alon lan cahya alami ing omah kaca saya tambah (Gambar 1-2), siklus produksi selada bisa disingkat. Mulane, nambahake peralatan cahya tambahan menyang omah kaca ing mangsa adhem kanthi suhu rendah lan sinar srengenge sing kurang bisa ningkatake efisiensi produksi selada kanthi efektif, banjur nambah produksi. Ing babak pertama eksperimen, tanduran menu godhong sing nambah konsumsi daya cahya yaiku 0,95 kw-jam, lan ing babak kapindho eksperimen, tanduran menu godhong sing nambah konsumsi daya cahya yaiku 1,15 kw-jam. Dibandhingake antarane rong babak eksperimen, konsumsi cahya saka telung perawatan Pakchoi, efisiensi pemanfaatan energi ing eksperimen kapindho luwih murah tinimbang ing eksperimen pertama. Efisiensi pemanfaatan energi cahya saka klompok perawatan cahya tambahan selada CK lan LB ing eksperimen kapindho rada luwih murah tinimbang ing eksperimen pertama. Disimpulake yen alesan sing bisa uga yaiku suhu rata-rata saben dina sing kurang sajrone seminggu sawise ditandur ndadekake periode tunas sing alon luwih dawa, lan sanajan suhu rada mundhak sajrone eksperimen, kisaran kasebut diwatesi, lan suhu rata-rata saben dina sakabèhé isih ana ing tingkat sing kurang, sing mbatesi efisiensi pemanfaatan energi cahya sajrone siklus pertumbuhan sakabèhé kanggo hidroponik sayuran godhong. (Gambar 1).

Sajrone eksperimen, larutan nutrisi ora dilengkapi peralatan pemanas, saengga lingkungan oyot sayuran godhong hidroponik tansah ana ing tingkat suhu sing endhek, lan suhu rata-rata saben dina winates, sing nyebabake sayuran ora bisa nggunakake kanthi maksimal cahya kumulatif saben dina sing ditambah kanthi nambah cahya tambahan LED. Mulane, nalika nambah cahya ing omah kaca ing mangsa dingin, perlu nimbang langkah-langkah pengawetan panas lan pemanasan sing cocog kanggo njamin efek saka nambah cahya kanggo nambah produksi. Mulane, perlu nimbang langkah-langkah pengawetan panas lan kenaikan suhu sing cocog kanggo njamin efek saka nambah cahya lan nambah asil ing omah kaca mangsa dingin. Panggunaan cahya tambahan LED bakal nambah biaya produksi nganti tingkat tartamtu, lan produksi pertanian dhewe dudu industri kanthi asil dhuwur. Mulane, babagan carane ngoptimalake strategi cahya tambahan lan kerja sama karo langkah-langkah liyane ing produksi sayuran godhong hidroponik ing omah kaca mangsa dingin, lan carane nggunakake peralatan cahya tambahan kanggo entuk produksi sing efisien lan nambah efisiensi panggunaan energi cahya lan keuntungan ekonomi, isih butuh eksperimen produksi luwih lanjut.

Penulis: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.).
Sumber artikel: Teknologi Teknik Pertanian (Hortikultura Rumah Kaca).

Referensi:
[1] Jianfeng Dai, praktik aplikasi LED hortikultura Philips ing produksi omah kaca [J]. Teknologi teknik pertanian, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, dkk. Status aplikasi lan Prospek teknologi suplemen cahya kanggo woh-wohan lan sayuran sing dilindhungi [J]. Hortikultura Lor, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, dkk. Riset lan status aplikasi sarta strategi pangembangan cahya tanduran [J]. Jurnal teknik cahya, 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, dkk. Aplikasi sumber cahya lan kontrol kualitas cahya ing produksi sayuran omah kaca [J]. Sayuran Cina, 2012 (2): 1-7