Báo cáo thử nghiệm mô hình rau sạch đô thị sử dụng đèn led NCM

TRUNG TÂM R&D CHIẾU SÁNG BỘ MÔN CSNN UDCNC BÁO CÁO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH RAU SẠCH ĐÔ THỊ SỬ DỤNG ĐÈN LED NCM Mục tiêu: Xác định loại đèn và cường độ ánh sáng phù hợp cho sự phát triển của các loại rau ăn lá thông dụng Đối tượng: Cải mèo, cải mào gà Thời gian: 15/9/2016 -7/11/2016 Địa điểm: Trung tâm R&D - Bộ môn Chiếu sáng nông nghiệp công nghệ cao NỘI DUNG BÁO CÁO BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRỒNG RAU TỪ CÂY CON BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRỒNG RAU TỪ HẠT BÁO CÁO KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRỒNG RAU TỪ CÂY CON 14 NGÀY TUỔI I. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Vật liệu Đèn Thử nghiệm sử dụng 2 loại đèn led thanh NCM 3000K (ánh sáng vàng) và NCM 6500K (ánh sáng trắng). Các thông số chi tiết về đèn và biểu đồ phổ được trình bày ở bảng 1. Bảng 1: Thông số và biểu đồ phân bô phổ các loại đèn dùng trong thử nghiệm Led D NCM 02L 120/16W Thông số đèn Biểu đồ phổ Chiều dài (m) Góc mở (degree) E t (µmol.m-2.s-1) CCT 3000K 1.2 110 14.3 CCT 6500K 1.2 110 Giống Cải mèo, cải mào gà: sử dụng cây con 10 ngày tuổi mau ở địa điểm tin cậy chuyên cung cấp cây giống. Đảm bảo giống cây không bị sâu, không có trứng sâu, hạn chế mầm bệnh phát sinh trong quá trình trồng và chăm sóc. Cây con mọc từ 4-5 lá ( không tính lá mầm) Chiều dài: 5-6 cm Vật liệu làm mô hình thử nghiệm Chậu nhựa Khung sắt Hệ thống tưới nhỏ giọt Bình phun nước Đất tribat ( Chi tiết hơn về số lượng vật liệu làm mô hình sẽ được trình bày trong phần xây dựng mô hình rau đô thị) Bố trí thử nghiệm Thử nghiêm bố trí theo phương thức ngẫu nhiên chịu sự tác động của một nhân tố là cường độ ánh sáng cung cấp cho cây quang hợp dựa vào việc thay đổi số lượng đèn trên từng tầng và loại đèn sử dụng ở mỗi tầng khác nhau. Yếu tố dinh dưỡng (đất), điều kiện khí hậu thời tiết , kỹ thuật chăm sóc xem như đồng nhất. ( xem chi tiết bố trí thí nghiệm ở hình 1) Bảng 2: Số lượng, các loại đèn lắp đặt ở các tầng của kệ rau Tầng Giống cải Loại đèn Số lượng Tầng 1 Kí hiệu NCM 3000K 5 Cải mèo C1 Cải mào gà M1 Tầng 2 Cải mèo C2 NCM 6500K 5 Cải mào gà M2 Tầng 3 Cải mèo C3 NCM 3000K 4 Cải mào gà M3 Hình 1: Hình ảnh mô hình thử nghiêm 3. Kỹ thuật trồng và chăm sóc - Cây con mua về nên trồng ngay và trồng vào buổi sáng sớm hoặc chiều tối khi thời tiết mát mẻ cây sẽ nhanh bén rễ hơn. Tiến hành trồng 3 hàng mỗi hàng 3 cây, khoảng cách giữ các hàng 15cm khoảng cách giữa các cây 15 cm. Sau khi trồng xong tưới nước để giữ ẩm đất, cung cấp nước và độ ẩm thích hợp để cây nhanh chóng thích nghi với điều kiện mới. - Đèn chiếu 12 tiếng/ngày - Nước tưới: - Từ ngày cây bắt đầu thích nghi điều kiện thử nghiệm: 12lít/ngày - Giai đoạn phát triển ( ngày thứ 15 kể từ ngày cây bén rễ) tưới 20lit/ngày. - Thu hoạch: sau 30 ngày trồng tiến hành thu hoạch theo phương pháp tỉa lá từng cây. 4. Phương pháp thu số liệu - Ghi nhận ngày trồng, ngày bắt đầu tỉa lá. - Điều kiện khi hậu: theo dõi CO2, nhiệt đô, độ ẩm bằng máy cảm biến của Taejong Hàn Quốc vào lúc 8h sáng, 12 h trưa, 5h chiều. - Đo cường độ ánh sáng tự nhiên bổ sung cho kệ đầu tiên cạnh cửa sổ (M3) vào luc 8h, 10h, 11h bằng LI-COR LI-250A Light Meter của Mỹ. * Chỉ tiêu về sinh trưởng: Tiến hành tỉa lá: Tỉa lá từ dưới gôc mỗi lần tỉa 1 lá, tùy vào số lá trong 1 cây, ở vị trí tương ứng giữa các cây từ lá ngọn tính ra. - Chiều rộng lá (cm): Đo lá có kích thước lớn nhất, vị trí rộng nhất của lá. - Chiều dài lá (cm): Đo kich thước lá sau khi căt dời khỏi cây. Đo lặp 4 lần, lần 1 ngày thứ 30. Lần 2 ngày thứ 37. Lần 3 ngày thư 44. Lần 4 ngày 51 sau khi trồng của cây. * Chỉ tiêu về năng suất: Trọng lượng tươi: Cân toàn bộ trọng lượng rau thu hoạch được qua 3 lần và lần 4 (đã cắt bỏ rễ) của từng nghiệm thức rồi quy ra năng suất tạo trên m2 Trọng lượng khô: Đem rau sấy ở 800C bằng máy sấy tại bộ môn Hóa vật liệu của trung tâm cho tới khi trọng lượng không đổi rồi cân và tính tỉ trọng phần trăm hàm lượng chất khô. * Phân tích số liệu Toàn bộ số liệu thô về: chiều cao thân, kích thước lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô được sử lý phần mềm SPSS. \ Hình 2: Thao tác lấy số liệu từ mẫu thống kêII. Kết quả và thảo luận Tổng quan điều kiện môi trường thử nghiệm Thời gian thử nghiệm rau vào khoảng 2 tháng điều kiện khí hậu mùa thu mát mẻ, nhưng hanh và khô thích hợp cho sự phát triển của nhiều loại rau ăn lá đặc biệt là họ cải và xà lách. Ánh sáng tự nhiên bổ sung cho tầng 3 trồng cải mào gà từ khoảng 400 µmol.m-2.s-1 vào 8h30 đến 800 µmol.m-2.s-1 vào luc 11h 30 thời gian trung bình khoảng 3 tiếng/1 ngày, theo góc chiếu của mặt trời qua của sổ vì thế trên cùng một khay có cây nhận được ánh sáng tự nhiên có cây không nhận được. Bảng 3: Nhiệt độ, độ ẩm trung bình, CO2 của 3 thời điểm trong ngày Thời gian (giờ/ngày) 8.00am 12.00pm 5.00pm Nhiệt độ ( 0C) 32 35.5 33 CO2 ( ppm) 408 415 426 Độ ẩm môi trường ( %) 61.6 47.2 55.4 2. Chiều cao, chiều rộng lá a) Đối tượng cải mào gà Kết quả phân tích thống kê ở bảng 2 cho thấy cải mào gà ở tầng 3 có chiều dài thấp hơn so với 2 tầng còn lại và khác biệt có ý ngĩa thống kê ở mức 5% . Chiều cao cây ở tầng 3 là thấp nhất vì số lượng đèn lắp đặt cho cường độ bức xạ quang hợp chỉ khoảng 100 µmol.m-2.s-1 cường độ anh sáng yếu sẽ ảnh hưởng đến quá trình quang hợp tích lũy vật chất, sinh trưởng phát triển của cây. Mặc dù được bổ sung thêm ánh sáng tự nhiên như đã nêu ở trên tuy nhiên thời gian ngắn, tuy thuộc vào thời tiết, không đồng đều trên bề mặt diện tích nên cũng không đáng kể. Về chiều rộng lá tầng 2 cho kết quả tốt hơn so với 2 tầng còn lại khác biệt có ý nghĩa thống kê. Có sự khác biệt này do cường độ ánh sáng cung cấp tầng 2 sử dụng NCM 6500K cao hơn tầng 3 và tầng 1 sử dụng NCM 3000K với số lượng bằng và thấp hơn. Nhu vậy đèn led NCM 6500K cho kết quả tốt hơn về sự phát triển diện tích lá ở cây Bảng 4: Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến năng suất cây cải mào gà Tầng Chiều dài lá (cm) Chiều rộng lá (cm) M3 21.3704a 10.0694a M1 22.8786b 10.5686a M2 23.5472b 11.8421b Trung bình (cm) 22.6186 10.8120 Mức ý nghĩa * * CV(%) 17.11% 23.03% Ghi chú: Trên cùng một cột các số trung bình có chữ cái theo sau giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê qua phép thử Ducan. *: khác biệt có ý nghĩa 5%. M1,M1,M3: kí hiệu các tầng trồng cải mào gà từ tầng 1 đến tầng 3 theo mô hình thử nghiệm hình 1 b) Đối tượng cải mèo Kết quả phân tích thống kê ở bảng 4 cho thấy chiều dài lá và chiều rộng lá không khác biệt ý nghĩa giữa 3 mức ánh cường độ ánh sáng khác nhau. Điều này do rất nhiều nguyên nhân: có thể do giống. Cần có những thử nghiệm lặp lại để xác định rõ hơn sự ảnh hưởng của cường độ ánh sáng tới giống cải này. Bảng 4: Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến năng suất cây cải mèo Tầng Chiều dài lá (cm) Chiều rộng lá (cm) C1 24.3707a 10.0700a C2 23.4519a 10.3194a C3 24.0000a 10.0700a Trung bình (cm) 23.9557 10.0203 Mưc ý nghĩa ns ns CV(%) 15.24% 21.74% Ghi chú: Trên cùng một cột các số trung bình có chữ cái theo sau giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê qua phép thử Ducan. *: khác biệt có ý nghĩa 5%;ns: không có khác biệt về mặt thống kê C1,C1,C3: kí hiệu các tầng trồng cải mèo từ tầng 1 đến tầng 3 theo mô hình thử nghiệm hình 1. 3. Năng suất Quang hợp quyết định 90 – 95% năng suất cây trồng. Trọng lượng tươi và trọng lượng khô chính là năng suất của cây trồng. Trong đó, trọng lượng khô là quá trình tích lũy vật chất thô của thực vật qua sinh trưởng, phát triển. Từ số liệu cân đo ở bảng 5 và bảng 6 chúng ta thấy rằng nghiệm thực C2. M2 cho trọng lượng tươi cao nhất. Đèn NCM 6500K cho năng suất cao hơn so với ánh sáng vàng nhưng không đáng kể, cùng với đó màu sắc lá cũng khác nhau giữa các tầng. Ánh sáng vàng cho màu lá vàng nhạt, ánh sáng trắng màu lá xanh hơn. Màu sắc lá được quy định bởi hàm lượng chlophin II và carotenoid có trong mỗi lá điều này ảnh hưởng bởi ánh sáng mà chúng ta cung cấp cho cây hàng ngày. Trọng lượng khô tích lũy tương đối ổn định qua các thời kỳ phát triển của cây từ 37 ngày, 44, 51 ngày, đạt năng suất cao ngày thứ 44 và 51. Ánh sáng trắng cho kết quả tốt nhất. Đối với giống cải mèo, cải mào gà này thời gian tỉa lá có thể kéo dài 2- 3 tháng ngoài thực tế tuy nhiên do cây có những biểu hiện bất thường về bệnh ảnh hưởng ko tốt đến thu số liệu cho báo cáo nên đã thu hoạch sớm. Bảng 5: Ảnh hưởng cuả cường độ ánh sáng đến năng suất của cải mào gà Chỉ tiêu Ngày tuổi M1 M2 M3 30 37 44 51 30 37 44 51 30 37 44 51 Trọng lượng tươi (kg) 0.17 0.1 0.16 0.19 0.16 0.14 0.16 0.18 0.12 0.05 0.16 0.17 Phần trăm trọng lượng khô (%) 7.714 6.61 6.71 8.675 7.17 6.64 6.68 7.32 7.46 Tổng trọng lượng tươi (kg) 0.62 0.64 0.5 Màu sắc lá Màu xanh nhạt Màu xanh đậm Màu xanh nhạt Chỉ tiêu Ngày tuổi C1 C2 C3 30 37 44 51 30 37 44 51 30 37 44 51 Trọng lượng tươi 0.13 0.08 0.09 0.12 0.14 0.07 0.07 0.23 0.13 0.09 0.08 0.2 Phần trăm trọng lượng khô (%) 6.59 6.799 6.785 6.44 7.022 6.53 7.92 6.333 6.16 Tổng trọng lượng tươi 0.42 0.51 0.5 Màu sắc lá Màu xanh nhạt Màu xanh đậm Màu xanh nhạt Bảng 6: Ảnh hưởng cường độ chiều sáng tới năng suất cây cải BÁO CÁO KẾT QUẢ GIAI ĐOẠN TRỒNG RAU TỪ HẠT Với mô hình bố trí thử nghiệm như ở phần A tiến hành trồng thử nghiệm các loại rau ăn lá từ hạt. Thời gian: 15/9- 31/10 Hạt giống: cải mào gà, xà lách xoăn, cải thìa, cải bó xôi xuất xứ công ty cổ phần Giống Phú Nông Quy trình xử lý hạt giống: - ngâm qua dung dịch KMNO4 0.5% trong 10 phút Rửa lại thật sạch bằng nước lọc Ngâm hạt giống nhiệt độ 400C-500C trong 2 tiếng Ủ hạt giống 6-8h trong vải mềm. Sau đó đem giải lên các khay đã chuẩn bị đất sẵn Chiếu đèn ngày từ khi vãi hạt thời gian 12/1 ngày Kết quả thu được Đối với xà lách Những nghiên cứu trươc đây cho thấy ánh sáng màu xanh làm khơi mào cho nhiều đáp ứng của thực vật bao gồm tinh hướng quang, sự mở lỗ khí khổng do ánh sáng và làm chậm sự kéo dài trụ dưới chồi mầm cảm ứng ánh sáng xảy ra khi mầm cây làm vỡ đất chui lên. Nhận biết hóa sinh về quang thụ thể ánh sáng màu xanh lam khá phưc tạp, đến năm 1970 các nhà sinh lý học thực vật băt đầu gọi thụ thể khớ nhớ này là “cryptochrome”. Trong năm 1990, các nhà sinh học phân tử phân tích các thể đột biên của của Arabidopsis đã nhận thấy thực vật sử dụng ít ra ba loại sắc tố khác nhau để phát hiện ánh sáng màu xanh lam. Cryptochrome, về mặt phân tử giống với enzyme sửa chữa DNA, tham gia ức chế kéo dài thân được cảm ứng bởi ánh sáng màu xanh làm, ví dụ khi cây con bắt đầu từ đất chui lên. Phototropin là kinase protein tham gia làm trung gian điều hòa sự uốn cong hướng quang như thí nhiệm mà Darwin đã nghiên cứu với cây yến mạnh non và sự vận động lục lạp khi đáp ứng với ánh sáng. Hiện tại có nhiều cuộc tranh luận về hoặc phototropin hoặc một quang thụ thể có nguồn gốc từ carotenoid gọi là zaxanthin là quang thụ thể ánh sáng xanh chủ yếu tham gia trong mở lỗ khí được ánh sáng xanh làm điều khiển. Như vậy bước đầu chúng ta có thể khẳng định rằng tất cả nhữung biểu hiện bất thường về chiều cao thân, sự phát sinh hình thái của cây giai đoạn đầu bất thường do ánh sáng không phù hợp. Đặc biệt cương độ ánh sáng 430-450nm giai đoạn cần thiết cho sự phát triển cây con thấp. Đối với một số giống có thể gia đoạn đầu hạn chế du được thân như cải bẹ vàng tuy nhiên sự phát triển về sau thì không chắc chắn. Vì đối với các loại cây cải bẹ, cải cuộn, xà lách cuộn loại đèn NCM 16W không cho hình dáng bình thường nhu tự nhiên việc này ảnh hưởng đên năng suất cây trồng. Đặc biệt là loại đèn NCM ánh sáng vàng dù ở giai đoạn nào nhưng định hình trong phát triển hình thái thực vật kém hơn ánh sáng trắng. Đối với cây trồng từ hạt sự sinh trưởng của cây bị giới hạn ngay từ đầu do cường độ ánh sáng không đủ, thân cây dài ra, mảnh và yếu sức đề kháng chống chịu cây với điều kiện môi trường kém vì thế cây rất dễ mắc các mầm bệnh do nấm hoặc vi khuẩn trong đất. Việc phát triển không bình thường giai đoạn đầu làm cây còi cọc châm lớn, đà sinh trưởng phát triển về sau kém hơn rất nhiều. Cây già hóa tế bào theo chu trình nhưng không có sự phát triển về số lượng và chất lượng. Các bệnh thường gặp ở rau mô hình thử nghiệm a) Bệnh héo xanh b) Sâu vẽ bùa c) Bệnh do virus III) Kết luận chung và đề xuất Như vậy sau hơn 2 tháng thử nghiệm mô hình rau đô thị sử dụng đèn Led NCM tại Trung tâm đã thu được kết quả khả quan về năng suất và sự phát triển bình thường ổn định của cây bằng việc trồng từ cây con với hai loại giống cải Mèo và cải mào gà Đèn NCM 6500 cho kết quả tốt hơn hai nghiệm thưc còn lại. Tuy nhiên còn rất nhiều vấn đề cần được xem xét về khả năng phát triển của cây nếu trồng bằng hạt, về định hình cho sự phát triển của các loại cây để cho năng suất cao, ít nhiễm bệnh. IV) Đề xuất Sử dụng nhiều loại đất dinh dưỡng khác trên thị trường, quy trình phục hồi đất ủ phân ngoài đất Tribat Tiếp tục thực hiện thử nghiệm với nhiều lạoi cây, nhiều lạoi giống, nhiều xuất xứ giống khác nhau có đối chứng Lắp thêm đèn và hạ thấp đèn cho cây giai đoạn đầu phát triển của cây và nâng kích thước dần theo chiều cao cây. Thử nghiệm thêm nhiều loại đèn khác như B/R Cải tiến đèn cho rau.