2 0 2 4年 第6期 中國農(nóng)機裝備 新技術(shù)應(yīng)用 激光補光燈對大棚黃瓜種植的應(yīng)用研究 激光補光燈對大棚黃瓜種植的應(yīng)用研究 譚萌 1 宋姝鈺 1 王博 2 李婧亞 3 1 南陽理工學院 南陽 473000 2 河南省南陽市科技創(chuàng)新暨科技成果轉(zhuǎn)化促進中心 南陽 473000 3 河南省南陽市人民政府辦公室 南 陽 473000 摘要 大棚種植作為黃瓜的重要生產(chǎn)方式 在保障產(chǎn)品供應(yīng) 提高生產(chǎn)效率等方面發(fā)揮著重要作用 然而 大棚內(nèi)光照條 件受到多種因素的影響 導致黃瓜在生長過程中可能面臨光照不足的問題 本研究旨在探討激光補光燈在大棚內(nèi)黃瓜種植 過程中的應(yīng)用及其效果 通過對激光補光燈的工作原理 特點及其在促進作物生長 提高產(chǎn)量和品質(zhì)等方面的研究 確定 大棚黃瓜種植的合理補光方案 關(guān)鍵詞 激光補光燈 大棚種植 黃瓜 試驗 1 引言 大棚種植作為一種現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 通過 構(gòu)建封閉或半封閉的環(huán)境 以其能夠控制環(huán)境參數(shù) 提高作物生長效率 實現(xiàn)全年生產(chǎn)等優(yōu)勢 在全球范 圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用 在大棚內(nèi)進行作物種植時 可以根據(jù)作物的生長需求和市場需求 精確地控制溫 度 濕度 光照等環(huán)境因素 從而實現(xiàn)對作物生長過 程的全程監(jiān)控和管理 這種生產(chǎn)方式不僅提高了土地 資源的利用率 并且能夠保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 黃瓜作為大眾喜愛的食材 是我國設(shè)施栽培面積最大 總產(chǎn)量最高的蔬菜 如何實現(xiàn)黃瓜可控的高品質(zhì)與高 產(chǎn)量生產(chǎn)對于滿足市場需求至關(guān)重要 大棚內(nèi)的環(huán)境 控制是一個復雜而精細的過程 特別是光照條件的調(diào) 節(jié)對作物的生長 產(chǎn)量和品質(zhì)具有至關(guān)重要的影響 由于大棚存在封閉性較高和覆蓋材料透光性較低等因 素的限制 作物在生長過程中往往面臨光照不足的問 題 特別是在冬季或陰 雨 雪 霾天氣 大棚內(nèi)的 光照條件更是難以滿足作物生長的需求 本研究聚焦 于激光補光燈在大棚黃瓜種植中的應(yīng)用 通過研究其 補光效果及對黃瓜生長 產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 找到大 棚黃瓜種植的最佳補光方案 為解決大棚內(nèi)黃瓜種植 光照不足問題提供解決方案和科學依據(jù) 2 激光補光燈的工作原理 與傳統(tǒng)的光源相比 激光是單色性最好的光源 光譜能量相對集中 光輻照距離遠 光能在空氣中損 失小 特別適合在大棚 溫室或植物工廠等大面積種 植環(huán)境中補光 激光補光燈的工作原理基于激光發(fā)射和光束控制 技術(shù) 利用近半導體光源產(chǎn)生大功率的激光 激光束 通過光學系統(tǒng)進行精確的控制和聚焦 以形成具有特 定形狀和大小的光斑 提供集中且強烈的光照 大棚激光補光燈可以依照植物生長的自然規(guī)律 利用激光代替太陽光來提供植物生長發(fā)育所需光源 激光補光燈模擬自然陽光中的關(guān)鍵光譜成分 尤其是 紅光和藍光 這兩種光線在光合作用中起著至關(guān)重要 的作用 例如 紅色激光能夠精準地作用于植物的光合作 用系統(tǒng)和生殖生長系統(tǒng) 紅光能夠激發(fā)葉綠素分子中 的電子 進而推動光合作用的進行 特別是在光合作 用中的光反應(yīng)階段 紅色激光能夠刺激植物體內(nèi)的激 素合成 如赤霉素等 這些激素在植物的開花和結(jié)果 過程中起著關(guān)鍵作用 從而紅色激光可以促進植物的 生殖生長 提高植物的開花率和結(jié)果率 藍色激光能夠精準地作用于植物的光合作用系統(tǒng) 和營養(yǎng)生長系統(tǒng) 藍光激光能夠刺激植物體內(nèi)葉綠素 的合成 增強植物的光合作用效率 特別是在光合作 用的暗反應(yīng)階段 能夠影響碳同化過程的進行 藍色 激光能助力提升作物的質(zhì)量和產(chǎn)量 因為藍色激光可 以調(diào)節(jié)植物體內(nèi)激素的平衡 如生長素等 這些激素 在植物的營養(yǎng)生長過程中起著重要作用 基金項目 2023 年度南陽市科技發(fā)展計劃項目 激光補光燈在農(nóng)作物種植中的應(yīng)用研究 項目編號 23KJGG294 作者簡介 譚萌 1994 09 男 工程碩士 研究方向 土木工程 2 0 2 4年 第6期 中國農(nóng)機裝備 新技術(shù)應(yīng)用 激光補光燈對大棚黃瓜種植的應(yīng)用研究 3 大棚激光補光燈試驗設(shè)計 在南陽市越冬黃瓜大棚內(nèi)進行激光補光試驗 以 東威黃瓜為試材 試驗時黃瓜處于結(jié)果期 根據(jù)現(xiàn)場 用電安全 方便 選擇長勢正常的 4 座大棚 作為試 驗區(qū) 其中 3 座大棚內(nèi)建立試驗組 1 座大棚為對照組 4 座大棚規(guī)格為長度 30m 寬度 8m 高度 3m 栽培 密度為小行行距3 0 c m 大行行距8 0 c m 株距 25cm 所有大棚按相同的方式進行澆水 追肥 管理 不使用化學肥料和農(nóng)藥 試驗采取在頂梁位置固定角度傾斜式補光 安裝 的高度在離地 2 9m 方案中位于高處的激光補光燈 有效照射面積約為 42m 2 根據(jù)調(diào)控燈的有效照射面 積 推算出本規(guī)格每個大棚的激光補光燈安裝數(shù)量為 4 臺 采取傾斜 45 角度的方式安裝 在大棚距離兩 側(cè) 7 3m 的 2 個位置各安裝 2 臺激光補光燈 每個位 置采用緊挨著且背對的方式安裝 使激光補光燈朝兩 側(cè)方向進行補光 實驗處理分為 4 組 其中三組為補光組 一組為 對照組 處理如下 處理 1 紅藍混合光 紅光 藍光 1 1 放在一號 棚內(nèi) 使用4臺燈 處理2 紅藍混合光 紅光 藍光 1 2 放在二號棚內(nèi) 使用4臺燈 處理3 藍光 放 在三號棚內(nèi) 使用 4 臺燈 處理 4 不補光 四號棚作為 對照組 共需要 14 臺燈 其中 2 臺為備用 單燈功率為 20W 激光補光燈內(nèi)排列多個激光燈珠 照射形成一道 具有一定厚度 長度和寬度的光層 紅藍混合光中的紅 藍光比例為紅色激光燈珠或藍色激光燈珠的比例 補光周期選擇 2023 年 12 月 30 日開始 2024 年 1 月 31 日結(jié)束 照射時間具體設(shè)定為晴天每天早晨 太陽照到大棚揭簾前兩個小時 6 00 至 8 00 傍晚下 午陽光離開大棚蓋簾后兩個小時 18 00 至 20 00 陰 天雨雪天和霧霾天每天 8 30 20 00 在激光補光燈的照射區(qū)和對照區(qū)各取相同位置的 10 行 面積 100m 2 的區(qū)域進行多次采收 開展調(diào)查 與統(tǒng)計 收集數(shù)據(jù)包括黃瓜底部莖粗 單株高度 果 長 果粗 單果重 總產(chǎn)量 瓜條糖含量 Vc 含量 及霜霉病病情指數(shù)等 4 結(jié)果與分析 2 0 2 3年1 2月3 0日 至2 0 2 4年1月3 1日 共 計 對三個試驗組和對照組各采摘 20 次 產(chǎn)量取值為規(guī) 定范圍面積 100m 2 的區(qū)域從開始采收到 2024 年 1 月 31 日內(nèi)所有果實重量 試驗結(jié)果如表 1 和圖 1 所示 表1不同補光處理對黃瓜產(chǎn)量的影響 處理 產(chǎn)量 kg 處理 1 252 48 處理 2 262 34 處理 3 248 33 對照組 226 13 處理 1 處理 2 處理 3 對比對照組黃瓜的增產(chǎn) 率分別為 11 65 16 01 9 82 換算折合畝產(chǎn)量 分別增加 175 69kg 241 42kg 148 00kg 2024 年 1 月 31 日 在區(qū)域內(nèi)對照區(qū)各取 10 個點 每點取 10 株 對單株平均高度 平均基部莖粗進行 測量后取平均值 并分病級調(diào)查全株葉片霜霉病的發(fā) 生情況 計算霜霉病病情指數(shù)平均值公式如下 病情指數(shù) 各級病葉數(shù) 各級代表值 調(diào) 查總?cè)~數(shù) 最高級代表值 100 表2不同補光處理對黃瓜植株發(fā)育的影響 處理 單株高度 cm 基部莖粗 cm 病情指數(shù) 處理 1 176 1 08 17 2 處理 2 179 1 11 16 5 處理 3 174 1 07 17 7 對照組 162 0 98 19 8 處理 1 處理 2 處理 3 對比對照組單株高度分 別提升 14cm 17cm 12cm 基部莖粗分別提升 0 1cm 0 13cm 0 09cm 病情指數(shù)分別下降 2 6 3 3 2 1 每次采摘取 20 個樣本 對果長 果粗 單果重 進行測量后取總計平均值 表3不同補光處理對黃瓜果實發(fā)育的影響 處理 果長 cm 果粗 cm 單果重 g 處理 1 31 9 3 13 245 33 處理 2 32 4 3 16 253 97 處理 3 31 6 3 12 241 47 對照組 30 2 3 05 220 53 圖 1 不同補光處理下黃瓜產(chǎn)量對比