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    科技

    LED番茄补光—全新的种植理念和方法(一)

    2019-03-14    

    中国照明网报道

    8942

    导语: 时常听到种植者抱怨天气,尤其是连续阴天。种植者担心果实成熟转色慢,又担心作物负载太大,后期长势越来越弱。所以越来越多的温室安装了补光灯,想通过这个办法来解决寡照的瓶颈,实现温室管理自由。市场上应运而生了很多补光产品,对目前种植者的知识水平是一种挑战。中国种植者接触荷兰式现代化种植也不过两三年,实践和理论都需要不断沉淀和积累。

      时常听到种植者抱怨天气,尤其是连续阴天。种植者担心果实成熟转色慢,又担心作物负载太大,后期长势越来越弱。所以越来越多的温室安装了补光灯,想通过这个办法来解决寡照的瓶颈,实现温室管理自由。市场上应运而生了很多补光产品,对目前种植者的知识水平是一种挑战。中国种植者接触荷兰式现代化种植也不过两三年,实践和理论都需要不断沉淀和积累。

      对于补光灯,很多种植者的态度还比较模棱两可,生产中如何选择合适的产品及应用,是生产中首当其冲的问题。补光除了光强,光质、光均匀度、光照位置和补光时间都是在生产中需要考虑的因素。共同协调好并配合适宜的环境条件,才能达到预期的种植效果。LED补光给了种植者更多的自由度,对于种植者来说是一个重新认识并且学习种植的过程。

      昕诺飞(中国)投资有限公司携手宏福农业农业技术团队,将共同分享2018年度合作的小番茄LED补光应用,补光地址为北京大兴区。我们希望通过实际补光应用案例,给种植者在LED补光技术方面更多的思考。

      * 本专题为系列专题,分两次连载。

      昕诺飞/宏福番茄补光项目在整个合作中最主要解决以下问题:

      一、LED补光对于番茄产量的影响

      ·全新的定植计划

      ·作物驯化-稳定的光环境

      ·1%的光1%的产量?

      ·增加的产量来自于哪里?

      二、LED补光对于番茄作物形态的影响

      ·光质对于叶片颜色和形态的影响

      ·补光时间是否要尊重自然日落?

      三、LED与其他环控因素

      ·大温室局部补光,如何弥补其他环控局限

      应用基本情况

      本次补光区的栽培品种为串收型小番茄,单果重在10-11克左右,单果穗重量在155-160克左右。荷兰全年生产,近43周采收的产量在23-26公斤/平方米。中国采收周大约在30周左右,总产量约为18公斤/平方米。补光产品采用的是飞利浦GreenPower LED植株间照明模组,采用双行补光模式,补光强度为110微摩尔/平方米/秒。补光从2018年45周开始,预计到2019年15周停止,预计补光总时长达到1500小时。

      一LED补光对于番茄产量的影响

      1、全新的定植计划

      补光区和非补光区由于光环境不一样,起始茎秆密度,增加密度的时间都会随之改变。由于本次应用的补光区和非补光区并没有物理隔断,在环控差异调节方面比较困难,但能够改变的调节因素例如:灌溉策略、叶片数量、留花留果策略都会不停的根据作物状态优化。

      在没有补光条件下,为了安全度过冬天,一般小番茄的起始茎秆密度会较低:2.5-2.9株/平方米(图1)。随着花穗的形成和坐果,果实的库强变大。根据历年北京光照,在47周左右第6穗坐果,作物当下形成的光合产物(源强),开始无法满足作物的供给,所以预见性的从第4穗开始会先从留花数量减少库强,以及相应的降低前半夜温度,降低呼吸消耗。作物能量实在供不应求,不得已会牺牲1-2穗果(或弱光环境下,花穗形成质量差)。

      一般北京在第7周之后,外界自然光辐射量逐渐超过1000J/c㎡。而侧枝从留到第一次完全开花作物大约在3周左右,为了充分利用上升的光照,会在第4周开始增加密度。同理第12周外界自然光辐射量达到了1300-1500J/c㎡,那么作物便可以相应提前增加到最高密度。


    图1:宏福农业2018-2019季栽培计划

      对于补光区,基于对作物光需求的了解以及番茄最多能补18小时的限制,可得到更高的起始茎秆密度:3.3株/平方米(图1)。幼苗期作物小,叶片不相互遮挡,所需要的日光合有效辐射总量在6mol/㎡左右(室内280J/c㎡自然光辐射量)。

      37-43周左右光照充足,完全能满足此时的供给。随着外界光照在降低,作物需求在变大,自身供给需求差值相较于非补光区会更早体现,所以需要补光的时间会提前。

      本次补光从45周开始,并相应逐渐延长时间。到作物进入成株状态,需求量趋于稳定,此时温室内日光合有效辐射总量维持在了16-17mol/㎡(室内750-800J/c㎡自然光辐射量)。提前增加茎秆密度就能提前高产采收,增加市场占有率。

      补光期间,每周生长数据的及时反馈也是对新的种植计划是否准确的判断,各个生长指标,不应有下降趋势。

      2、作物驯化-稳定的光环境

      栽培期间出现非连续性阴雨天,种植者一般不会进行环控的大幅度改动。但是连续三天以上阴天则需要考虑作物长期处在弱光环境而降低温度和灌溉频率等相关因素。

      一方面补光是为了保持冬季温室内作物整体光环境的稳定,本次的补光策略可见,进入41周温室内的补光区域的光合有效辐射总量曲线相对平整(图2)。


    图2:补光区和非补光区的室内平均周光合有效辐射积累量

      另一方面,补光也是为了对作物进行驯化。秋季定植之后,作物生长会经历光需求快速正增长而自然观逐步减弱的特殊阶段。在这一阶段中,植株下部在前期强光条件下形成的叶片会迅速衰老,而植株中上部的新叶则会较正常叶片更薄而宽大。长期在弱光下形成的新叶在突然接触到植株间补光时由于无法接受强光照射,也会快速衰老。因此植株冬季补光应适当提前,并平缓提升。

      本次植株间补光从45周开始,到了52周的中下部叶已经适应了较高的光强,整个植株的叶片从上到下都比较有活力,总体光合能力有所提升,也允许冬天保证充足的叶面级指数。

      3、1%的光1%的产量?

      中国温室高架栽培极大的借鉴了荷兰种植理念,所以对于“1%理论”也非常熟悉:“增加1%的光,增加1%的产量”。根据以往宏福对于该小番茄的种植经验,光利用效率在2.59g/mol(鲜重)。截至第6周,多补了415mol/㎡,实际增加的产量为137%。也就是说补了1%的光,增加了1.37%的产量。

      这可理解为,补光所占的总光强在冬季占比大,利用率高。且植株间补光模组离作物近,光能尽可能的被叶片捕获而不浪费。补光灯的位置在生产中上调了40cm(图3),来配合小番茄作物的高度,使得下层光照不会直接照在地面上,而是照射在底部叶片上。


    图3:植株间照明模组位置上调40cm

      4、增加的产量来自于哪里?

      生长数据我们主要关注以下几点:室外光照的变化趋势,每周生长点及茎粗的变化趋势、每周的开花、坐果趋势、增加的侧枝的花穗情况、单果重情况,叶片面积和厚度的变化趋势。

      生长点是一个很大的库,增加茎秆密度的时候,会消耗很多能量,往往会伴随着主茎秆变细的趋势,等到侧枝的叶片拥有光合作用能力,才能贡献更多的光合产物。由于不同的起始茎秆密度,补光区的作物前期要比非补光区作物要细一点,但两者仍呈上升趋势,一直到44周左右,大区作物开始变细。

      本次补光选择从45周开始(图4),主要由两个原因,首先前期作物的茎秆粗度虽是下降趋势,但作物仍处在偏营养和强生长状态。其次根据计划48周要进行密度增加,需要为之后的能量消耗做准备。


    图4:补光区和非补光区作物茎粗周变化趋势,第45周开始补光。

      研究表明,在低光下,叶片发育要优于开花。所以弱光环境,开花会延迟。且弱光不利于花粉管的发育,易花粉不育。对于小番茄而言,花朵数量多,一穗果全部坐完需要两周以上。被叶片挡住的花穗有无法正??ê妥姆缦?。本次使用株间补光发现,花穗非常的强壮。且补光5周之后,补光区的开花速率反超非补光区的开花速率,截止到第6周,补光区比非补光区总体快接近1穗(图5)。


    图5:第6周补光区花穗情况

      补光区的每周坐果率也明显的提升,截止到第6周,积累增加果数为150个(图6-1),约11穗果。采收前几穗的单果重都会比较大,超过标准重量,非补光区的单果重已经接近16g,后开始呈下降趋势,这和外界光照的变化相符合(图6-2,图6-3)。而补光区相对稳定的光环境,整个采收期的单果重也一直比较稳定,这有利于后期包装和稳定性的产品供应,能够保证产品质量。


    图6-1:每周坐果数


    图6-2:单果重变化趋势


    图6-3:补光区果柄更粗,单果更大

      所以我们可以总结,补光增加密度之后,植株的生长势没有变弱。成功坐住的更多果实和比较高的单果重是产量提高的主要原因。

    编辑:严志祥

    来源:行家说

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