同光质的高 LED 应用於莴苣水耕工厂化生产之研究
国宜大学生物机电工程学系 张明毅 简君 国宜大学园艺学系 邬家琪 许硕庭 瑜珊 国台湾大学生物产业机电工程学系 方炜
【关键词】高 LED,莴苣,水耕 一,前言 现今蔬菜栽种方式,仍以日光为主要光源.日光虽免费,但仅能单层栽培,无法将栽培方式 体化,且光照强弱受季节,地环境影响极大,使用人工光源,则可摆脱此限制.过去室内栽培 使用萤光灯管或高压钠灯为光源,其缺点是照明及散热成本皆高.日本为植物工厂的先驱,但基於 能源成本考,许多研究计画后实应用有困难.以往使用的 LED,仅单价高且光弱, 并适合用栽培蔬菜或果菜,最多只适合做为组织培养苗.拜光电科技发展速之赐,目前的高 LED 在光,发光效与单价方面有长足的进步,或许可将高 LED 运用於菜的栽 培,并且采用体化栽培,以小空间创造高产值. 莴苣在西餐厅的生菜沙中用颇大,尤其"baby leaf"是高级餐厅的主角,而其价格也远高 於一般菜.如何以植物工厂概,在短期内生产受天候影响且清洁安全的高级蔬菜为本研究的 重要课题.本研究将针对生产"baby leaf"体型的莴苣,使用同 RGB 比所混和出的人工光源 在环控栽培室内以水耕种植,并探讨光质对莴苣生长的影响. 二,实验设备与方法 本实验使用高 LED 灯具 3 5.0 组,每组 RGB 强可分别调整,以 提供同的光质组合,做为莴苣生 4.0 长的光源.以光谱能分析仪 (LI-1800, LI-COR, USA)进光源的 3.0 测与光质调整.实验将 RGB 分别 2.0 的强设定为三种同比:(1) R 80 / G 10 / B 10,(2) R 90 / B 10,(3) 1.0 R 33/G 33/B 33,另外以 T125 昼光 色萤光灯管作为对照组.各组灯下 0.0 30 cm 光 通 设 定 为 100 2 400 450 500 550 600 650 700 nm mol/m /s.图 1 为各光质处的光 谱分布图. R90/B10 R80/B10/G10 实验用的莴苣(Lactuca sativa R33/B33/G33 T12 L.)先在小型植物生长箱内育苗长至 5-6 片大时,移入可控制温湿及光周期的 图 1 同光质处之光谱分布 环控栽培室内,以水耕种植,实验进 2 周, 约可成长至预定体型.其生长环境设定为日/ 夜温 25/22 ℃,日/夜相对湿为 70% / 80%,光周明/暗期 20/4 hr. 每个光质处种植 15 株莴苣苗.在实验进过程中,每 3 天测水耕养液之 pH 及 EC 变化. 每 7 天测各株片,株高.实验开始与结束各测素值. 实验结束后,测各株地上部鲜重,地下部鲜重,,维他命 C,硝酸盐含及进官能品 评.官能品评的试验方式为选 10 位测试者,针对各处组的莴苣的色泽,脆,口感分别进评 分,最低为 0 分,最高为 5 分.
mol/m /s
2
55
三,结果与讨 图 2 为莴苣的片与株高的生长曲线图.R 90/B 10 在株高上表现较好,而在片增加则 是 R 80/G 10/B 10 表现较好.白光的部分表现较差,但 T12 灯管无是在株高及片变化上比 R 33/G 33/B 33 好 R 90/B 10 及 R 80/G 10/B 10 皆有较强的红光 应是影响莴苣生长速的主要因素 . , . 这也可由图 3 的地上部鲜重及地下部鲜重证明此点 有大比的红光栽培的莴苣鲜重几近白光的 , 2 倍.
10 9
株高 cm
(a) 株高成长曲线
12 11 10
片
(b) 片增加曲线
12 10 8
地上部鲜重 地下部鲜重
8 7 6 5 4 0 7 R80/G10/B10 R33/G33/B33 14 day R90/B10 T12
8 7 6 5 0 7 R80/G10/B10 R33/G33/B33 14 day R90/B10 T12
重 (g)
9
6 4 2 0 R80/G10/B10 R90/B10 R33/G33/B33 T12
图 2 同光质处之生长曲线 (a) 株高
(b)片目
图 3 同光质处於收获时之 重比较
图 4 显示官能品评的结果.R80/G10/B10 的整体表现相当好,尤其是口感,其分高达 4.2 分,而同样有高强红光的 R90/B10 在口感上却只有 2.8 分,这种光源的最大差是光 的有无,或许光对莴苣的口感有相当的影响.T12 灯管则是在色泽上表现较好,R33/G33/B33 则 显得效果彰,而在红光较弱的 T12 灯管及 R33/G33/B33 其脆大约只有 2.5 分,比红光较强的 R90/B10 及 R80/G10/B10 的 3.4 分要的低,也许红光有助於增加莴苣的脆.

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