งานวิจัยเกี่ยวกับผลของแสงเสริม LED ต่อการเพิ่มผลผลิตของผักกาดหอมและผักกาดขาวไฮโดรโปนิกในเรือนกระจกในช่วงฤดูหนาว
[บทคัดย่อ] ฤดูหนาวในเซี่ยงไฮ้มักมีอุณหภูมิต่ำและแสงแดดน้อย ทำให้การเจริญเติบโตของผักใบเขียวแบบไฮโดรโปนิกในเรือนกระจกช้าและวงจรการผลิตยาวนาน ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไฟเสริม LED สำหรับพืชเริ่มถูกนำมาใช้ในการเพาะปลูกและการผลิตในเรือนกระจกมากขึ้น เพื่อชดเชยข้อบกพร่องที่ว่าแสงสะสมในเรือนกระจกในแต่ละวันไม่เพียงพอต่อความต้องการการเจริญเติบโตของพืชเมื่อแสงธรรมชาติไม่เพียงพอ ในการทดลองนี้ ได้ติดตั้งไฟเสริม LED สองชนิดที่มีคุณภาพแสงแตกต่างกันในเรือนกระจกเพื่อทำการทดลองสำรวจการเพิ่มผลผลิตของผักกาดหอมและผักกาดเขียวแบบไฮโดรโปนิกในฤดูหนาว ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าไฟ LED ทั้งสองชนิดสามารถเพิ่มน้ำหนักสดต่อต้นของผักกาดขาวและผักกาดหอมได้อย่างมีนัยสำคัญ ผลของการเพิ่มผลผลิตของผักกาดขาวส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในการปรับปรุงคุณภาพทางประสาทสัมผัสโดยรวม เช่น การขยายขนาดและความหนาของใบ และผลของการเพิ่มผลผลิตของผักกาดหอมส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในการเพิ่มจำนวนใบและปริมาณสารแห้ง

แสงเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการเจริญเติบโตของพืช ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไฟ LED ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเพาะปลูกและการผลิตในสภาพแวดล้อมเรือนกระจก เนื่องจากมีอัตราการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าสูง สเปกตรัมที่ปรับแต่งได้ และอายุการใช้งานที่ยาวนาน [1] ในต่างประเทศ เนื่องจากการเริ่มต้นการวิจัยที่เกี่ยวข้องและระบบสนับสนุนที่พัฒนาแล้ว ทำให้การผลิตดอกไม้ ผลไม้ และผักขนาดใหญ่หลายแห่งมีกลยุทธ์การเสริมแสงที่ค่อนข้างสมบูรณ์ การสะสมข้อมูลการผลิตจริงจำนวนมากยังช่วยให้ผู้ผลิตสามารถคาดการณ์ผลของการเพิ่มผลผลิตได้อย่างชัดเจน ในขณะเดียวกันก็มีการประเมินผลตอบแทนหลังจากการใช้ระบบแสงเสริม LED [2] อย่างไรก็ตาม การวิจัยในประเทศส่วนใหญ่ในปัจจุบันเกี่ยวกับแสงเสริมนั้นมุ่งเน้นไปที่คุณภาพแสงและการเพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัมในระดับเล็ก และขาดกลยุทธ์แสงเสริมที่สามารถนำไปใช้ในการผลิตจริงได้ [3] ผู้ผลิตในประเทศจำนวนมากจะนำโซลูชันแสงเสริมจากต่างประเทศที่มีอยู่มาใช้โดยตรงเมื่อนำเทคโนโลยีแสงเสริมมาใช้ในการผลิต โดยไม่คำนึงถึงสภาพภูมิอากาศของพื้นที่การผลิต ชนิดของผักที่ผลิต และสภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ นอกจากนี้ ต้นทุนที่สูงของอุปกรณ์ให้แสงสว่างเสริมและการใช้พลังงานสูง มักส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรจริงและผลตอบแทนทางเศรษฐกิจมีความแตกต่างกันอย่างมากจากผลลัพธ์ที่คาดหวัง สถานการณ์เช่นนี้ไม่เอื้อต่อการพัฒนาและส่งเสริมเทคโนโลยีการให้แสงสว่างเสริมและการเพิ่มผลผลิตในประเทศ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นเร่งด่วนที่จะต้องนำผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างเสริม LED ที่มีประสิทธิภาพมาใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิตจริงภายในประเทศอย่างเหมาะสม ปรับกลยุทธ์การใช้งานให้เหมาะสม และรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

ฤดูหนาวเป็นฤดูที่ผักใบเขียวสดเป็นที่ต้องการอย่างมาก เรือนกระจกสามารถให้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสมกว่าสำหรับการเจริญเติบโตของผักใบเขียวในฤดูหนาวมากกว่าแปลงเพาะปลูกกลางแจ้ง อย่างไรก็ตาม บทความหนึ่งชี้ให้เห็นว่าเรือนกระจกเก่าหรือที่ทำความสะอาดไม่ดีบางแห่งมีการส่งผ่านแสงน้อยกว่า 50% ในฤดูหนาว นอกจากนี้ สภาพอากาศฝนตกต่อเนื่องเป็นเวลานานก็มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในฤดูหนาว ซึ่งทำให้เรือนกระจกอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำและแสงน้อย ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตตามปกติของพืช แสงจึงกลายเป็นปัจจัยจำกัดสำหรับการเจริญเติบโตของผักในฤดูหนาว [4] ในการทดลองนี้ใช้ Green Cube ที่นำไปใช้งานจริงแล้ว ระบบปลูกผักใบเขียวแบบไหลเวียนของเหลวตื้นจับคู่กับโมดูลไฟ LED สองโมดูลของ Signify (China) Investment Co., Ltd. ที่มีอัตราส่วนแสงสีฟ้าต่างกัน การปลูกผักกาดหอมและผักกาดขาว ซึ่งเป็นผักใบเขียวสองชนิดที่มีความต้องการในตลาดสูง มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาการเพิ่มขึ้นของการผลิตผักใบเขียวแบบไฮโดรโปนิกส์โดยใช้แสง LED ในเรือนกระจกในฤดูหนาว

วัสดุและวิธีการ
วัสดุที่ใช้ในการทดสอบ

วัสดุที่ใช้ในการทดลองคือผักกาดหอมและผักกาดขาว ผักกาดหอมพันธุ์ใบเขียวมาจากบริษัท ปักกิ่งติงเฟิง โมเดิร์น อะกรีค ดีเวลลอปเมนต์ จำกัด และผักกาดขาวพันธุ์บริลเลียนท์ กรีน มาจากสถาบันพืชสวนแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรเซี่ยงไฮ้

วิธีการทดลอง

การทดลองนี้ดำเนินการในเรือนกระจกแบบเหวินหลัวของฐานซุนเฉียว บริษัท เซี่ยงไฮ้ กรีนคิวบ์ แอ็กเกรเกตเมนต์ ดีเวลลอปเมนต์ จำกัด ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2562 ถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2563 โดยทำการทดลองซ้ำทั้งหมดสองรอบ รอบแรกดำเนินการในช่วงปลายปี 2562 และรอบที่สองในช่วงต้นปี 2563 หลังจากหว่านเมล็ดแล้ว วัสดุทดลองจะถูกนำไปไว้ในห้องควบคุมสภาพอากาศด้วยแสงประดิษฐ์เพื่อเพาะต้นกล้า และใช้ระบบชลประทานแบบน้ำขึ้นน้ำลง ในช่วงระยะเวลาการเพาะต้นกล้า ใช้สารละลายธาตุอาหารทั่วไปสำหรับผักไฮโดรโปนิกส์ที่มีค่า EC 1.5 และ pH 5.5 ในการชลประทาน เมื่อต้นกล้าเจริญเติบโตจนมีใบ 3 ใบและ 1 ช่อดอกแล้ว จึงนำไปปลูกในแปลงปลูกผักใบเขียวแบบน้ำขึ้นน้ำลงตื้นของกรีนคิวบ์ หลังจากปลูกแล้ว ระบบหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหารแบบน้ำขึ้นน้ำลงตื้นใช้สารละลายธาตุอาหารที่มีค่า EC 2 และ pH 6 ในการชลประทานทุกวัน ความถี่ในการชลประทานคือ 10 นาทีเมื่อจ่ายน้ำ และ 20 นาทีเมื่อหยุดจ่ายน้ำ ในการทดลองนี้ได้จัดตั้งกลุ่มควบคุม (ไม่มีการเสริมแสง) และกลุ่มทดลอง (เสริมแสง LED) กลุ่ม CK คือปลูกพืชในเรือนกระจกโดยไม่เสริมแสง กลุ่ม LB คือใช้หลอดไฟ LED drw-lb Ho (200W) เสริมแสงหลังจากปลูกในเรือนกระจก ความหนาแน่นของฟลักซ์แสง (PPFD) บนพื้นผิวของพืชไฮโดรโปนิกส์อยู่ที่ประมาณ 140 μmol/(㎡·S) กลุ่ม MB คือหลังจากปลูกในเรือนกระจกแล้ว ใช้หลอดไฟ LED drw-lb (200W) เสริมแสง และ PPFD อยู่ที่ประมาณ 140 μmol/(㎡·S)

การทดลองปลูกรอบแรกเริ่มวันที่ 8 พฤศจิกายน 2562 และวันปลูกจริงคือวันที่ 25 พฤศจิกายน 2562 โดยกลุ่มทดลองได้รับแสงเสริมในช่วงเวลา 6:30-17:00 น. การทดลองปลูกรอบที่สองเริ่มวันที่ 30 ธันวาคม 2562 และวันปลูกจริงคือวันที่ 17 มกราคม 2563 โดยกลุ่มทดลองได้รับแสงเสริมในช่วงเวลา 4:00-17:00 น.
ในฤดูหนาวที่มีแดดจัด โรงเรือนจะเปิดช่องแสงบนหลังคา ฟิล์มด้านข้าง และพัดลมเพื่อระบายอากาศทุกวันตั้งแต่เวลา 6:00-17:00 น. ส่วนในตอนกลางคืนที่อุณหภูมิต่ำ โรงเรือนจะปิดช่องแสงบนหลังคา ฟิล์มด้านข้าง และพัดลมตั้งแต่เวลา 17:00-6:00 น. (ของวันถัดไป) และเปิดม่านฉนวนกันความร้อนในโรงเรือนเพื่อรักษาความอบอุ่นในเวลากลางคืน

การเก็บรวบรวมข้อมูล

หลังจากเก็บเกี่ยวส่วนเหนือดินของผักชิงจิงไฉและผักกาดหอมแล้ว จะทำการวัดความสูงของต้น จำนวนใบ และน้ำหนักสดต่อต้น หลังจากวัดน้ำหนักสดแล้ว นำไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 75℃ เป็นเวลา 72 ชั่วโมง จากนั้นจึงวัดน้ำหนักแห้ง อุณหภูมิในเรือนกระจกและค่าความหนาแน่นของโฟตอนสังเคราะห์แสง (PPFD) จะถูกเก็บรวบรวมและบันทึกทุกๆ 5 นาที โดยใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ (RS-GZ-N01-2) และเซ็นเซอร์วัดรังสีสังเคราะห์แสง (GLZ-CG)

การวิเคราะห์ข้อมูล

คำนวณประสิทธิภาพการใช้แสง (LUE, Light Use Efficiency) ตามสูตรต่อไปนี้:
ประสิทธิภาพการใช้แสง (LUE) (กรัม/โมล) = ผลผลิตผักต่อหน่วยพื้นที่ / ปริมาณแสงสะสมทั้งหมดที่ผักได้รับต่อหน่วยพื้นที่ตั้งแต่ปลูกจนถึงเก็บเกี่ยว
คำนวณปริมาณสารแห้งตามสูตรต่อไปนี้:
ปริมาณสารแห้ง (%) = น้ำหนักแห้งต่อต้น / น้ำหนักสดต่อต้น x 100%
ใช้ Excel 2016 และ IBM SPSS Statistics 20 ในการวิเคราะห์ข้อมูลในการทดลองและวิเคราะห์ความสำคัญของความแตกต่าง

วัสดุและวิธีการ
แสงและอุณหภูมิ

การทดลองรอบแรกใช้เวลา 46 วัน ตั้งแต่ปลูกจนถึงเก็บเกี่ยว และรอบที่สองใช้เวลา 42 วัน ตั้งแต่ปลูกจนถึงเก็บเกี่ยว ในระหว่างการทดลองรอบแรก อุณหภูมิเฉลี่ยรายวันในเรือนกระจกส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 10-18 ℃ ในระหว่างการทดลองรอบที่สอง ความผันผวนของอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันในเรือนกระจกมีความรุนแรงกว่าในรอบแรก โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันต่ำสุดที่ 8.39 ℃ และอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันสูงสุดที่ 20.23 ℃ อุณหภูมิเฉลี่ยรายวันมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นโดยรวมในระหว่างกระบวนการเจริญเติบโต (รูปที่ 1)

ในการทดลองรอบแรก ปริมาณแสงสะสมรายวัน (DLI) ในเรือนกระจกผันผวนน้อยกว่า 14 โมล/(ตร.ม.·วัน) ในการทดลองรอบที่สอง ปริมาณแสงธรรมชาติสะสมรายวันในเรือนกระจกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นโดยรวม ซึ่งสูงกว่า 8 โมล/(ตร.ม.·วัน) และค่าสูงสุดปรากฏขึ้นในวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2563 ซึ่งอยู่ที่ 26.1 โมล/(ตร.ม.·วัน) การเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสงธรรมชาติสะสมรายวันในเรือนกระจกในระหว่างการทดลองรอบที่สองมีขนาดใหญ่กว่าในระหว่างการทดลองรอบแรก (รูปที่ 2) ในระหว่างการทดลองรอบแรก ปริมาณแสงสะสมรายวันทั้งหมด (ผลรวมของ DLI แสงธรรมชาติและ DLI แสงเสริมจาก LED) ของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมสูงกว่า 8 โมล/(ตร.ม.·วัน) เกือบตลอดเวลา ในระหว่างการทดลองรอบที่สอง ปริมาณแสงสะสมรายวันทั้งหมดของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมมากกว่า 10 โมล/(ตร.ม.·วัน) เกือบตลอดเวลา ปริมาณแสงเสริมสะสมทั้งหมดในรอบที่สองมีมากกว่าในรอบแรก 31.75 โมล/ตร.ม.

ผลผลิตผักใบเขียวและประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสง

●ผลการทดสอบรอบแรก
จากรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าผักกาดขาวที่ได้รับแสง LED เสริมเจริญเติบโตได้ดีกว่า รูปทรงของต้นกะทัดรัดกว่า และใบมีขนาดใหญ่และหนากว่าผักกาดขาวที่ไม่ได้รับแสงเสริม (CK) ใบของผักกาดขาว LB และ MB มีสีเขียวสดใสและเข้มกว่า CK จากรูปที่ 4 จะเห็นได้ว่าผักกาดหอมที่ได้รับแสง LED เสริมเจริญเติบโตได้ดีกว่าผักกาดหอมที่ไม่ได้รับแสงเสริม (CK) จำนวนใบมากกว่า และรูปทรงของต้นสมบูรณ์กว่า

จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความสูงของต้น จำนวนใบ ปริมาณสารแห้ง และประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงของผักกาดขาวที่ได้รับการบำบัดด้วย CK, LB และ MB แต่พบว่าน้ำหนักสดของผักกาดขาวที่ได้รับการบำบัดด้วย LB และ MB สูงกว่า CK อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ในกลุ่มทดลอง LB และ MB ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในน้ำหนักสดต่อต้นระหว่างหลอดไฟ LED สองชนิดที่มีอัตราส่วนแสงสีฟ้าต่างกัน

จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่าความสูงของต้นผักกาดหอมในกลุ่มทดลอง LB สูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) อย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มทดลอง LB และกลุ่มทดลอง MB จำนวนใบมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในทั้งสามกลุ่มทดลอง โดยกลุ่มทดลอง MB มีจำนวนใบมากที่สุด คือ 27 ใบ น้ำหนักสดต่อต้นของกลุ่มทดลอง LB สูงที่สุด คือ 101 กรัม และมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสองกลุ่มนี้เช่นกัน ปริมาณสารแห้งไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มทดลอง CK และ LB โดยกลุ่มทดลอง MB มีปริมาณสารแห้งสูงกว่ากลุ่มทดลอง CK และ LB ร้อยละ 4.24 ประสิทธิภาพการใช้แสงมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในทั้งสามกลุ่มทดลอง โดยกลุ่มทดลอง LB มีประสิทธิภาพการใช้แสงสูงสุด คือ 13.23 กรัม/โมล และกลุ่มทดลอง CK มีประสิทธิภาพการใช้แสงต่ำสุด คือ 10.72 กรัม/โมล

●ผลการทดสอบรอบที่สอง

จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่าความสูงของต้นผักกาดขาวที่ได้รับการบำบัดด้วย MB สูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) อย่างมีนัยสำคัญ และไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มควบคุมกับกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วย LB จำนวนใบของผักกาดขาวที่ได้รับการบำบัดด้วย LB และ MB สูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) อย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วยแสงเสริมทั้งสองกลุ่ม น้ำหนักสดต่อต้นมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการบำบัดทั้งสามแบบ โดยน้ำหนักสดต่อต้นในกลุ่มควบคุม (CK) ต่ำที่สุดที่ 47 กรัม และกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วย MB สูงที่สุดที่ 116 กรัม ปริมาณสารแห้งไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการบำบัดทั้งสามแบบ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ โดยกลุ่มควบคุม (CK) ต่ำที่สุดที่ 8.74 กรัม/โมล และกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วย MB สูงที่สุดที่ 13.64 กรัม/โมล

จากตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าความสูงของต้นผักกาดหอมในกลุ่มทดลองทั้งสามกลุ่มไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ จำนวนใบในกลุ่มทดลอง LB และ MB สูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) อย่างมีนัยสำคัญ โดยกลุ่มทดลอง MB มีจำนวนใบมากที่สุดที่ 26 ใบ ส่วนกลุ่มทดลอง LB และ MB มีจำนวนใบไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ น้ำหนักสดต่อต้นของกลุ่มทดลองที่ได้รับแสงเสริมทั้งสองกลุ่มสูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) อย่างมีนัยสำคัญ และกลุ่มทดลอง MB มีน้ำหนักสดต่อต้นสูงที่สุดที่ 133 กรัม กลุ่มทดลอง LB และ MB ก็มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน ปริมาณสารแห้งในกลุ่มทดลองทั้งสามกลุ่มมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ โดยกลุ่มทดลอง LB มีปริมาณสารแห้งสูงที่สุดที่ 4.05% ประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงของกลุ่มทดลอง MB สูงกว่ากลุ่มควบคุม (CK) และกลุ่มทดลอง LB อย่างมีนัยสำคัญ โดยอยู่ที่ 12.67 กรัม/โมล

ในการทดลองรอบที่สอง ค่า DLI รวมของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมสูงกว่าค่า DLI ในจำนวนวันการเจริญเติบโตเท่ากันในรอบแรกของการทดลองอย่างมาก (รูปที่ 1-2) และระยะเวลาการให้แสงเสริมของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมในการทดลองรอบที่สอง (4:00-17:00 น.) เพิ่มขึ้น 2.5 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับการทดลองรอบแรก (6:30-17:00 น.) ระยะเวลาเก็บเกี่ยวผักกาดขาวทั้งสองรอบคือ 35 วันหลังปลูก น้ำหนักสดของต้นควบคุม (CK) ในทั้งสองรอบใกล้เคียงกัน ความแตกต่างของน้ำหนักสดต่อต้นในกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (LB) และกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (MB) เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม (CK) ในการทดลองรอบที่สองนั้นมากกว่าความแตกต่างของน้ำหนักสดต่อต้นเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม (CK) ในการทดลองรอบแรกอย่างมาก (ตารางที่ 1, ตารางที่ 3) ระยะเวลาเก็บเกี่ยวผักกาดหอมทดลองรอบที่สองคือ 42 วันหลังปลูก และระยะเวลาเก็บเกี่ยวผักกาดหอมทดลองรอบแรกคือ 46 วันหลังปลูก จำนวนวันในการเจริญเติบโตของผักกาดหอมทดลองรอบที่สอง (กลุ่มควบคุม) น้อยกว่ารอบแรก 4 วัน แต่น้ำหนักสดต่อต้นมากกว่ารอบแรกถึง 1.57 เท่า (ตารางที่ 2 และตารางที่ 4) และประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงใกล้เคียงกัน จะเห็นได้ว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ และแสงธรรมชาติในเรือนกระจกเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ วงจรการผลิตของผักกาดหอมก็จะสั้นลง

วัสดุและวิธีการ
การทดสอบสองรอบครอบคลุมช่วงฤดูหนาวทั้งหมดในเซี่ยงไฮ้ และกลุ่มควบคุม (CK) สามารถฟื้นฟูสภาพการผลิตจริงของผักคะน้าและผักกาดหอมที่ปลูกแบบไฮโดรโปนิกในเรือนกระจกภายใต้อุณหภูมิต่ำและแสงแดดน้อยในฤดูหนาวได้ค่อนข้างดี กลุ่มทดลองที่ได้รับแสงเสริมมีผลส่งเสริมอย่างมีนัยสำคัญต่อดัชนีข้อมูลที่เห็นได้ชัดที่สุด (น้ำหนักสดต่อต้น) ในการทดลองทั้งสองรอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลของการเพิ่มผลผลิตของผักกาดขาวสะท้อนให้เห็นในขนาด สี และความหนาของใบ ขณะที่ผักกาดหอมมีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนใบ และรูปทรงของต้นดูสมบูรณ์มากขึ้น ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการให้แสงเสริมสามารถปรับปรุงน้ำหนักสดและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในการปลูกผักทั้งสองประเภท ซึ่งจะช่วยเพิ่มศักยภาพทางการค้าของผลิตภัณฑ์ผัก ผักกาดขาวที่ได้รับแสงเสริมจากโมดูลไฟ LED สีแดง-ขาว สีน้ำเงินอ่อน และสีแดง-ขาว สีน้ำเงินกลาง มีสีเขียวเข้มและเงางามกว่าใบที่ไม่ได้รับแสงเสริม ใบมีขนาดใหญ่และหนาขึ้น และแนวโน้มการเจริญเติบโตของต้นโดยรวมมีความกะทัดรัดและแข็งแรงกว่า อย่างไรก็ตาม “ผักกาดแก้วโมเสก” จัดเป็นผักใบเขียวอ่อน และไม่มีกระบวนการเปลี่ยนสีที่เห็นได้ชัดเจนในระหว่างการเจริญเติบโต การเปลี่ยนแปลงสีของใบนั้นไม่ชัดเจนสำหรับสายตาของมนุษย์ แสงสีฟ้าในสัดส่วนที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของใบและการสังเคราะห์รงควัตถุสังเคราะห์แสง และยับยั้งการยืดตัวของปล้อง ดังนั้น ผักในกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมจึงได้รับความนิยมจากผู้บริโภคมากกว่าในด้านคุณภาพรูปลักษณ์

ในการทดสอบรอบที่สอง ปริมาณแสงสะสมรายวันทั้งหมดของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริมสูงกว่าค่า DLI ในจำนวนวันการเจริญเติบโตเท่ากันในรอบแรกของการทดลองอย่างมาก (รูปที่ 1-2) และเวลาการให้แสงเสริมในรอบที่สองของกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (4:00-17:00 น.) เมื่อเทียบกับรอบแรกของการทดลอง (6:30-17:00 น.) เพิ่มขึ้น 2.5 ชั่วโมง เวลาเก็บเกี่ยวผักกาดขาวทั้งสองรอบคือ 35 วันหลังปลูก น้ำหนักสดของกลุ่มควบคุม (CK) ในทั้งสองรอบใกล้เคียงกัน ความแตกต่างของน้ำหนักสดต่อต้นระหว่างกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (LB) และกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (MB) กับกลุ่มควบคุม (CK) ในรอบที่สองของการทดลองนั้นมากกว่าความแตกต่างของน้ำหนักสดต่อต้นกับกลุ่มควบคุม (CK) ในรอบแรกของการทดลองอย่างมาก (ตารางที่ 1 และตารางที่ 3) ดังนั้น การขยายเวลาการให้แสงเสริมสามารถส่งเสริมการเพิ่มผลผลิตของผักกาดขาวไฮโดรโปนิกที่ปลูกในร่มในช่วงฤดูหนาวได้ ระยะเวลาเก็บเกี่ยวผักกาดหอมทดลองรอบที่สองคือ 42 วันหลังปลูก และระยะเวลาเก็บเกี่ยวผักกาดหอมทดลองรอบแรกคือ 46 วันหลังปลูก เมื่อเก็บเกี่ยวผักกาดหอมทดลองรอบที่สอง จำนวนวันในการเจริญเติบโตของกลุ่มควบคุม (CK) น้อยกว่ารอบแรก 4 วัน อย่างไรก็ตาม น้ำหนักสดของต้นแต่ละต้นมากกว่ารอบแรกถึง 1.57 เท่า (ตารางที่ 2 และตารางที่ 4) ประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงใกล้เคียงกัน จะเห็นได้ว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอย่างช้าๆ และแสงธรรมชาติในเรือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป (รูปที่ 1-2) วงจรการผลิตของผักกาดหอมสามารถสั้นลงได้ตามไปด้วย ดังนั้น การเพิ่มอุปกรณ์ให้แสงสว่างเสริมในเรือนกระจกในช่วงฤดูหนาวที่มีอุณหภูมิต่ำและแสงแดดน้อย สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตผักกาดหอมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และส่งผลให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น ในการทดลองรอบแรก การใช้พลังงานแสงเสริมของพืชผักใบเขียวอยู่ที่ 0.95 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และในการทดลองรอบที่สอง การใช้พลังงานแสงเสริมของพืชผักใบเขียวอยู่ที่ 1.15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง เมื่อเปรียบเทียบการใช้พลังงานแสงของผักกาดขาวทั้งสามกลุ่มในการทดลองทั้งสองรอบ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงในการทดลองรอบที่สองต่ำกว่าในการทดลองรอบแรก ส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงของผักกาดหอมกลุ่มควบคุม (CK) และกลุ่มที่ได้รับแสงเสริม (LB) ในการทดลองรอบที่สองนั้นต่ำกว่าในการทดลองรอบแรกเล็กน้อย สันนิษฐานได้ว่าสาเหตุอาจเกิดจากอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันที่ต่ำในช่วงหนึ่งสัปดาห์หลังปลูก ทำให้ระยะเวลาการเจริญเติบโตของต้นกล้าช้าลง และถึงแม้ว่าอุณหภูมิจะสูงขึ้นเล็กน้อยในระหว่างการทดลอง แต่ก็อยู่ในช่วงจำกัด และอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันโดยรวมยังคงอยู่ในระดับต่ำ ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงในระหว่างวงจรการเจริญเติบโตโดยรวมของพืชผักใบเขียวแบบไฮโดรโปนิกส์ (รูปที่ 1)

ในระหว่างการทดลองนั้น อ่างสารละลายธาตุอาหารไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ทำความร้อน ทำให้สภาพแวดล้อมของรากผักไฮโดรโปนิกส์อยู่ในระดับอุณหภูมิต่ำเสมอ และอุณหภูมิเฉลี่ยรายวันถูกจำกัด ซึ่งทำให้ผักไม่สามารถใช้ประโยชน์จากแสงสะสมรายวันที่เพิ่มขึ้นจากการขยายแสงเสริม LED ได้อย่างเต็มที่ ดังนั้น เมื่อเสริมแสงในเรือนกระจกในฤดูหนาว จึงจำเป็นต้องพิจารณามาตรการรักษาความร้อนและทำความร้อนที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการเสริมแสงจะมีประสิทธิภาพในการเพิ่มผลผลิต การใช้แสงเสริม LED จะเพิ่มต้นทุนการผลิตในระดับหนึ่ง และการผลิตทางการเกษตรเองก็ไม่ใช่ธุรกิจที่ให้ผลผลิตสูง ดังนั้น ในเรื่องของการเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์การเสริมแสงและการทำงานร่วมกับมาตรการอื่นๆ ในการผลิตผักไฮโดรโปนิกส์ในเรือนกระจกในฤดูหนาว และวิธีการใช้อุปกรณ์เสริมแสงเพื่อให้ได้ผลผลิตที่มีประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ยังคงต้องมีการทดลองผลิตเพิ่มเติมต่อไป

ผู้เขียน: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai green cube Agricultural Development Co., Ltd.)
ที่มาของบทความ: เทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตร (การปลูกพืชในเรือนกระจก)

เอกสารอ้างอิง:
[1] Jianfeng Dai, การประยุกต์ใช้ LED ทางการเกษตรของ Philips ในการผลิตเรือนกระจก [J]. เทคโนโลยีวิศวกรรมการเกษตร, 2017, 37 (13): 28-32
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin และคณะ สถานะการใช้งานและแนวโน้มของเทคโนโลยีเสริมแสงสำหรับผลไม้และผักในโรงเรือน [J]. พืชสวนภาคเหนือ, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao และคณะ สถานะการวิจัยและการประยุกต์ใช้และกลยุทธ์การพัฒนาระบบไฟส่องสว่างสำหรับพืช [J] วารสารวิศวกรรมแสงสว่าง 013, 24 (4): 1-7
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi และคณะ การประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดแสงและการควบคุมคุณภาพแสงในการผลิตผักในเรือนกระจก [J]. ผักจีน, 2012 (2): 1-7