激光补光灯对大棚黄瓜种植的应用研究_谭萌.pdf

2 0 2 4年 第6期 中国农机装备 新技术应用 激光补光灯对大棚黄瓜种植的应用研究 激光补光灯对大棚黄瓜种植的应用研究 谭萌 1 宋姝钰 1 王博 2 李婧亚 3 1 南阳理工学院 南阳 473000 2 河南省南阳市科技创新暨科技成果转化促进中心 南阳 473000 3 河南省南阳市人民政府办公室 南 阳 473000 摘要 大棚种植作为黄瓜的重要生产方式 在保障产品供应 提高生产效率等方面发挥着重要作用 然而 大棚内光照条 件受到多种因素的影响 导致黄瓜在生长过程中可能面临光照不足的问题 本研究旨在探讨激光补光灯在大棚内黄瓜种植 过程中的应用及其效果 通过对激光补光灯的工作原理 特点及其在促进作物生长 提高产量和品质等方面的研究 确定 大棚黄瓜种植的合理补光方案 关键词 激光补光灯 大棚种植 黄瓜 试验 1 引言 大棚种植作为一种现代化的农业生产方式 通过 构建封闭或半封闭的环境 以其能够控制环境参数 提高作物生长效率 实现全年生产等优势 在全球范 围内得到了广泛的应用 在大棚内进行作物种植时 可以根据作物的生长需求和市场需求 精确地控制温 度 湿度 光照等环境因素 从而实现对作物生长过 程的全程监控和管理 这种生产方式不仅提高了土地 资源的利用率 并且能够保障农产品的质量和产量 黄瓜作为大众喜爱的食材 是我国设施栽培面积最大 总产量最高的蔬菜 如何实现黄瓜可控的高品质与高 产量生产对于满足市场需求至关重要 大棚内的环境 控制是一个复杂而精细的过程 特别是光照条件的调 节对作物的生长 产量和品质具有至关重要的影响 由于大棚存在封闭性较高和覆盖材料透光性较低等因 素的限制 作物在生长过程中往往面临光照不足的问 题 特别是在冬季或阴 雨 雪 霾天气 大棚内的 光照条件更是难以满足作物生长的需求 本研究聚焦 于激光补光灯在大棚黄瓜种植中的应用 通过研究其 补光效果及对黄瓜生长 产量和品质的影响 找到大 棚黄瓜种植的最佳补光方案 为解决大棚内黄瓜种植 光照不足问题提供解决方案和科学依据 2 激光补光灯的工作原理 与传统的光源相比 激光是单色性最好的光源 光谱能量相对集中 光辐照距离远 光能在空气中损 失小 特别适合在大棚 温室或植物工厂等大面积种 植环境中补光 激光补光灯的工作原理基于激光发射和光束控制 技术 利用近半导体光源产生大功率的激光 激光束 通过光学系统进行精确的控制和聚焦 以形成具有特 定形状和大小的光斑 提供集中且强烈的光照 大棚激光补光灯可以依照植物生长的自然规律 利用激光代替太阳光来提供植物生长发育所需光源 激光补光灯模拟自然阳光中的关键光谱成分 尤其是 红光和蓝光 这两种光线在光合作用中起着至关重要 的作用 例如 红色激光能够精准地作用于植物的光合作 用系统和生殖生长系统 红光能够激发叶绿素分子中 的电子 进而推动光合作用的进行 特别是在光合作 用中的光反应阶段 红色激光能够刺激植物体内的激 素合成 如赤霉素等 这些激素在植物的开花和结果 过程中起着关键作用 从而红色激光可以促进植物的 生殖生长 提高植物的开花率和结果率 蓝色激光能够精准地作用于植物的光合作用系统 和营养生长系统 蓝光激光能够刺激植物体内叶绿素 的合成 增强植物的光合作用效率 特别是在光合作 用的暗反应阶段 能够影响碳同化过程的进行 蓝色 激光能助力提升作物的质量和产量 因为蓝色激光可 以调节植物体内激素的平衡 如生长素等 这些激素 在植物的营养生长过程中起着重要作用 基金项目 2023 年度南阳市科技发展计划项目 激光补光灯在农作物种植中的应用研究 项目编号 23KJGG294 作者简介 谭萌 1994 09 男 工程硕士 研究方向 土木工程 2 0 2 4年 第6期 中国农机装备 新技术应用 激光补光灯对大棚黄瓜种植的应用研究 3 大棚激光补光灯试验设计 在南阳市越冬黄瓜大棚内进行激光补光试验 以 东威黄瓜为试材 试验时黄瓜处于结果期 根据现场 用电安全 方便 选择长势正常的 4 座大棚 作为试 验区 其中 3 座大棚内建立试验组 1 座大棚为对照组 4 座大棚规格为长度 30m 宽度 8m 高度 3m 栽培 密度为小行行距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进行浇水 追肥 管理 不使用化学肥料和农药 试验采取在顶梁位置固定角度倾斜式补光 安装 的高度在离地 2 9m 方案中位于高处的激光补光灯 有效照射面积约为 42m 2 根据调控灯的有效照射面 积 推算出本规格每个大棚的激光补光灯安装数量为 4 台 采取倾斜 45 角度的方式安装 在大棚距离两 侧 7 3m 的 2 个位置各安装 2 台激光补光灯 每个位 置采用紧挨着且背对的方式安装 使激光补光灯朝两 侧方向进行补光 实验处理分为 4 组 其中三组为补光组 一组为 对照组 处理如下 处理 1 红蓝混合光 红光 蓝光 1 1 放在一号 棚内 使用4台灯 处理2 红蓝混合光 红光 蓝光 1 2 放在二号棚内 使用4台灯 处理3 蓝光 放 在三号棚内 使用 4 台灯 处理 4 不补光 四号棚作为 对照组 共需要 14 台灯 其中 2 台为备用 单灯功率为 20W 激光补光灯内排列多个激光灯珠 照射形成一道 具有一定厚度 长度和宽度的光层 红蓝混合光中的红 蓝光比例为红色激光灯珠或蓝色激光灯珠的比例 补光周期选择 2023 年 12 月 30 日开始 2024 年 1 月 31 日结束 照射时间具体设定为晴天每天早晨 太阳照到大棚揭帘前两个小时 6 00 至 8 00 傍晚下 午阳光离开大棚盖帘后两个小时 18 00 至 20 00 阴 天雨雪天和雾霾天每天 8 30 20 00 在激光补光灯的照射区和对照区各取相同位置的 10 行 面积 100m 2 的区域进行多次采收 开展调查 与统计 收集数据包括黄瓜底部茎粗 单株高度 果 长 果粗 单果重 总产量 瓜条糖含量 Vc 含量 及霜霉病病情指数等 4 结果与分析 2 0 2 3年1 2月3 0日 至2 0 2 4年1月3 1日 共 计 对三个试验组和对照组各采摘 20 次 产量取值为规 定范围面积 100m 2 的区域从开始采收到 2024 年 1 月 31 日内所有果实重量 试验结果如表 1 和图 1 所示 表1不同补光处理对黄瓜产量的影响 处理 产量 kg 处理 1 252 48 处理 2 262 34 处理 3 248 33 对照组 226 13 处理 1 处理 2 处理 3 对比对照组黄瓜的增产 率分别为 11 65 16 01 9 82 换算折合亩产量 分别增加 175 69kg 241 42kg 148 00kg 2024 年 1 月 31 日 在区域内对照区各取 10 个点 每点取 10 株 对单株平均高度 平均基部茎粗进行 测量后取平均值 并分病级调查全株叶片霜霉病的发 生情况 计算霜霉病病情指数平均值公式如下 病情指数 各级病叶数 各级代表值 调 查总叶数 最高级代表值 100 表2不同补光处理对黄瓜植株发育的影响 处理 单株高度 cm 基部茎粗 cm 病情指数 处理 1 176 1 08 17 2 处理 2 179 1 11 16 5 处理 3 174 1 07 17 7 对照组 162 0 98 19 8 处理 1 处理 2 处理 3 对比对照组单株高度分 别提升 14cm 17cm 12cm 基部茎粗分别提升 0 1cm 0 13cm 0 09cm 病情指数分别下降 2 6 3 3 2 1 每次采摘取 20 个样本 对果长 果粗 单果重 进行测量后取总计平均值 表3不同补光处理对黄瓜果实发育的影响 处理 果长 cm 果粗 cm 单果重 g 处理 1 31 9 3 13 245 33 处理 2 32 4 3 16 253 97 处理 3 31 6 3 12 241 47 对照组 30 2 3 05 220 53 图 1 不同补光处理下黄瓜产量对比