ที่มาของบทความ: วารสารวิจัยด้านกลไกการเกษตร (Journal of Agricultural Mechanization Research)

ผู้แต่ง: หยิงหยิงซาน, ซินหมินซาน, ซ่งกู่

แตงโมเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ มีความต้องการในตลาดสูงและมีมาตรฐานคุณภาพสูง แต่การเพาะปลูกต้นกล้าแตงโมนั้นยากกว่าพืชชนิดอื่น ๆ สาเหตุหลักคือ แตงโมเป็นพืชที่ชอบแสงแดด หากต้นกล้าแตงโมไม่ได้รับแสงแดดเพียงพอหลังจากเพาะเมล็ดแล้ว ต้นกล้าจะเจริญเติบโตสูงเกินไปและเกิดเป็นต้นกล้าที่มีโคนสูง ซึ่งส่งผลเสียต่อคุณภาพของต้นกล้าและการเจริญเติบโตในภายหลัง ช่วงเวลาตั้งแต่การเพาะเมล็ดจนถึงการปลูกแตงโมมักอยู่ระหว่างเดือนธันวาคมของปีนั้นถึงเดือนกุมภาพันธ์ของปีถัดไป ซึ่งเป็นช่วงที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุด แสงแดดน้อยที่สุด และมีโรคระบาดรุนแรงที่สุด โดยเฉพาะในภาคใต้ของจีน มักไม่มีแสงแดดเลยเป็นเวลา 10 วันถึงครึ่งเดือนในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิ หากมีสภาพอากาศครึ้มฟ้าครึ้มฝนและมีหิมะตกต่อเนื่อง อาจทำให้ต้นกล้าตายเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะสร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมากแก่เกษตรกร

วิธีการใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ เช่น แสงจากไฟปลูกพืช LED เพื่อใช้ "ปุ๋ยแสง" แก่พืชผล รวมถึงต้นกล้าแตงโม ภายใต้สภาวะที่มีแสงแดดไม่เพียงพอ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการเพิ่มผลผลิต ประสิทธิภาพสูง คุณภาพสูง ต้านทานโรค และปราศจากมลพิษ พร้อมทั้งส่งเสริมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช เป็นทิศทางการวิจัยที่สำคัญของนักวิทยาศาสตร์ด้านการผลิตทางการเกษตรมาหลายปีแล้ว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา งานวิจัยเพิ่มเติมพบว่าอัตราส่วนที่แตกต่างกันของแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินมีผลอย่างมากต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้าพืช ตัวอย่างเช่น นักวิจัย Tang Dawei และคณะ พบว่าอัตราส่วน R/b = 7:3 เป็นอัตราส่วนแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินที่ดีที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของต้นกล้าแตงกวา ในขณะที่นักวิจัย Gao Yi และคณะ ชี้ให้เห็นในงานวิจัยของพวกเขาว่าแหล่งกำเนิดแสงผสม R/b = 8:1 เป็นรูปแบบแสงเสริมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของต้นกล้าบวบ

ก่อนหน้านี้ มีบางคนพยายามใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดโซเดียมในการทดลองเพาะต้นกล้า แต่ผลลัพธ์ไม่ดีนัก ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา มีการวิจัยเกี่ยวกับการเพาะต้นกล้าโดยใช้ไฟ LED สำหรับปลูกพืชเป็นแหล่งกำเนิดแสงเสริม

ไฟปลูกพืช LED มีข้อดีหลายประการ ได้แก่ ประหยัดพลังงาน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปลอดภัยและเชื่อถือได้ อายุการใช้งานยาวนาน ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา สร้างความร้อนต่ำ และกระจายแสงได้ดี หรือสามารถควบคุมการผสมผสานแสงได้ สามารถผสมผสานกันตามความต้องการเพื่อให้ได้แสงสีเดียวบริสุทธิ์และสเปกตรัมแบบผสม และอัตราการใช้พลังงานแสงอย่างมีประสิทธิภาพสามารถสูงถึง 80% – 90% ถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ดีที่สุดในการเพาะปลูก

ปัจจุบัน มีการศึกษาวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับการเพาะปลูกข้าว แตงกวา และผักโขมโดยใช้แหล่งกำเนิดแสง LED บริสุทธิ์ในประเทศจีน และมีความคืบหน้าไปบ้างแล้ว อย่างไรก็ตาม สำหรับต้นกล้าแตงโมซึ่งปลูกยาก เทคโนโลยีในปัจจุบันยังคงอยู่ในขั้นใช้แสงธรรมชาติ และใช้แสง LED เป็นเพียงแหล่งกำเนิดแสงเสริมเท่านั้น

จากปัญหาที่กล่าวมาข้างต้น บทความนี้จึงพยายามใช้แสง LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงบริสุทธิ์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการเพาะพันธุ์ต้นกล้าแตงโม และอัตราส่วนฟลักซ์แสงที่ดีที่สุดเพื่อปรับปรุงคุณภาพของต้นกล้าแตงโมโดยไม่ต้องพึ่งพาแสงแดด เพื่อเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีและข้อมูลสนับสนุนสำหรับการควบคุมแสงของต้นกล้าแตงโมในโรงเรือน

A.ขั้นตอนการทดสอบและผลลัพธ์

1. วัสดุที่ใช้ในการทดลองและการฉายแสง

ในการทดลองใช้แตงโมพันธุ์ ZAOJIA 8424 และใช้ดินปลูก Jinhai Jinjin 3 สถานที่ทดสอบคือโรงงานเพาะต้นกล้าด้วยไฟ LED ในเมืองฉูโจว และใช้ไฟ LED สำหรับปลูกพืชเป็นแหล่งกำเนิดแสง การทดสอบดำเนินการทั้งหมด 5 รอบ ระยะเวลาการทดลองแต่ละรอบคือ 25 วัน ตั้งแต่แช่เมล็ด งอก จนถึงต้นกล้าเจริญเติบโต ช่วงเวลาการได้รับแสงคือ 8 ชั่วโมง อุณหภูมิภายในห้องคือ 25-28 องศาเซลเซียสในเวลากลางวัน (7:00-17:00 น.) และ 15-18 องศาเซลเซียสในเวลากลางคืน (17:00-7:00 น.) ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศคือ 60-80%

หลอดไฟ LED สีแดงและสีน้ำเงินถูกนำมาใช้ในโคมไฟปลูกพืชแบบ LED โดยมีความยาวคลื่นสีแดง 660 นาโนเมตร และความยาวคลื่นสีน้ำเงิน 450 นาโนเมตร ในการทดลองใช้แสงสีแดงและสีน้ำเงินที่มีอัตราส่วนฟลักซ์ส่องสว่าง 5:1, 6:1 และ 7:13 เพื่อเปรียบเทียบกัน

2. ดัชนีและวิธีการวัด

ในตอนท้ายของแต่ละรอบการเพาะปลูก จะสุ่มเลือกต้นกล้า 3 ต้นเพื่อทดสอบคุณภาพต้นกล้า ดัชนีที่ใช้ ได้แก่ น้ำหนักแห้งและน้ำหนักสด ความสูงของต้น เส้นผ่านศูนย์กลางลำต้น จำนวนใบ พื้นที่ใบจำเพาะ และความยาวราก โดยความสูงของต้น เส้นผ่านศูนย์กลางลำต้น และความยาวรากสามารถวัดได้ด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ จำนวนใบและจำนวนรากสามารถนับด้วยมือได้ และน้ำหนักแห้งและน้ำหนักสด รวมถึงพื้นที่ใบจำเพาะสามารถคำนวณได้โดยใช้ไม้บรรทัด

3. การวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ

4. ผลลัพธ์

ผลการทดสอบแสดงอยู่ในตารางที่ 1 และรูปที่ 1-5

จากตารางที่ 1 และรูปที่ 1-5 จะเห็นได้ว่า เมื่ออัตราส่วนแสงต่อแสงผ่านเพิ่มขึ้น น้ำหนักสดแห้งจะลดลง ความสูงของพืชจะเพิ่มขึ้น (มีปรากฏการณ์ความยาวที่ไร้ประโยชน์) ลำต้นของพืชจะบางลงและเล็กลง พื้นที่ใบจำเพาะลดลง และความยาวของรากจะสั้นลงเรื่อยๆ

B.การวิเคราะห์และประเมินผลลัพธ์

1. เมื่ออัตราส่วนแสงต่อแสงผ่านอยู่ที่ 5:1 การเจริญเติบโตของต้นกล้าแตงโมจะดีที่สุด

2. ต้นกล้าที่ได้รับแสงจากไฟปลูกพืช LED ที่มีอัตราส่วนแสงสีฟ้าสูง แสดงให้เห็นว่าแสงสีฟ้ามีผลยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชอย่างชัดเจน โดยเฉพาะลำต้น และไม่มีผลกระทบที่ชัดเจนต่อการเจริญเติบโตของใบ ในขณะที่แสงสีแดงช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช และพืชจะเติบโตเร็วขึ้นเมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงสูง แต่ความยาวของต้นจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ดังแสดงในรูปที่ 2

3. พืชต้องการอัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่แตกต่างกันในแต่ละช่วงการเจริญเติบโต ตัวอย่างเช่น ต้นกล้าแตงโมต้องการแสงสีน้ำเงินมากกว่าในระยะแรก ซึ่งสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของต้นกล้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ในระยะหลัง ต้นกล้าต้องการแสงสีแดงมากกว่า หากสัดส่วนของแสงสีน้ำเงินสูงเกินไป ต้นกล้าจะเล็กและเตี้ย

4. ความเข้มของแสงที่ใช้กับต้นกล้าแตงโมในช่วงแรกไม่ควรแรงเกินไป เพราะจะส่งผลต่อการเจริญเติบโตในภายหลัง วิธีที่ดีกว่าคือใช้แสงอ่อนๆ ในช่วงแรก แล้วค่อยใช้แสงแรงขึ้นในภายหลัง

5. ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับความสว่างของไฟ LED สำหรับการปลูกพืชมีความเหมาะสม พบว่าหากความเข้มของแสงต่ำเกินไป ต้นกล้าจะเจริญเติบโตได้ไม่ดีและอาจเติบโตได้เปล่าประโยชน์ ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับความสว่างที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้าไม่ควรต่ำกว่า 120 วัตต์-มิลลิลิตร อย่างไรก็ตาม หากใช้ความสว่างสูงเกินไป แนวโน้มการเจริญเติบโตของต้นกล้าจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด และยังสิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น ซึ่งไม่เอื้อต่อการใช้งานในอนาคตของโรงงาน

C. ผลลัพธ์

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า การใช้แหล่งกำเนิดแสง LED บริสุทธิ์ในการเพาะต้นกล้าแตงโมในห้องมืดนั้นเป็นไปได้ และอัตราส่วนความสว่าง 5:1 นั้นเอื้อต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้าแตงโมมากกว่าอัตราส่วน 6 หรือ 7 เท่า มีประเด็นสำคัญสามประการในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี LED ในการเพาะเลี้ยงต้นกล้าแตงโมในระดับอุตสาหกรรม

1. อัตราส่วนของแสงสีแดงและสีน้ำเงินมีความสำคัญมาก ต้นกล้าแตงโมในช่วงแรกไม่ควรได้รับแสงจากไฟปลูกพืช LED ที่มีแสงสีน้ำเงินสูงเกินไป เพราะจะส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตในภายหลัง

2. ความเข้มของแสงมีผลสำคัญต่อการแบ่งตัวของเซลล์และอวัยวะในต้นกล้าแตงโม ความเข้มของแสงสูงทำให้ต้นกล้าเจริญเติบโตแข็งแรง ความเข้มของแสงต่ำทำให้ต้นกล้าเจริญเติบโตได้ไม่ดี

3. ในระยะต้นกล้า เมื่อเปรียบเทียบกับต้นกล้าที่ได้รับแสงความเข้มต่ำกว่า 120 μmol/m²·s ต้นกล้าที่ได้รับแสงความเข้มสูงกว่า 150 μmol/m²·s จะเจริญเติบโตช้ากว่าเมื่อย้ายไปปลูกในพื้นที่เพาะปลูก

ต้นกล้าแตงโมเจริญเติบโตได้ดีที่สุดเมื่ออัตราส่วนของแสงสีแดงต่อแสงสีน้ำเงินอยู่ที่ 5:1 เนื่องจากแสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงมีผลต่อพืชแตกต่างกัน วิธีการให้แสงสว่างที่ดีที่สุดคือการเพิ่มสัดส่วนของแสงสีน้ำเงินในระยะแรกของการเจริญเติบโตของต้นกล้าอย่างเหมาะสม และเพิ่มแสงสีแดงมากขึ้นในระยะหลังของการเจริญเติบโต กล่าวคือ ใช้แสงอ่อนในระยะแรก แล้วใช้แสงแรงในระยะหลัง