Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Địa điểm: Viện sinh học Nông nghiệp – học viện Nông nghiệp Việt Nam
- Thời gian: Từ tháng 8/2016 đến tháng 4/2017.
Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
3.2.1 Đèn Light – emitting dioes (LED) Đèn LED được sử dụng trong đề tài này là các bộ đèn LED có tỉ lệ ánh sáng đỏ bước sóng 660 nm (R660), ánh sáng xanh dương bước sóng 450 nm (B450), ánh sáng xanh lá cây bước sóng 550 nm (G550) khác nhau do tập đoàn Rạng Đông cung cấp Các bộ đèn LED có cường độ ánh sáng khác nhau do Viện nghiên cứu công nghệ cao Đại học Nguyễn Tất Thành TP HCM lắp ráp
Ba giống cây rau xà lách phổ biết hiện nay:
3.2.2.1 Giống cây xà lách xoăn
Hạt giống xà lách xoăn cao sản VA.009, được cung cấp bởi công ty TNHH phát triển Nông nghiệp Việt Á, nổi bật với khả năng kháng bệnh tốt Giống này có lá viền xoắn răng cưa màu vàng sáng, lá to tròn và đặc biệt không bị rách khi gặp mưa Cây có độ cao trung bình từ 28-35cm và đạt độ đồng đều rất cao.
Thời vụ trồng: Quanh năm
Thời gian thu hoạch: 35 – 38 ngày sau trồng
3.2.2.2 Giống cây xà lách cuộn
Hạt giống xà lách cuộn Hải Phòng DT016, được cung cấp bởi công ty Phú Điền, nổi bật với đặc tính cây khỏe mạnh, khả năng kháng bệnh tốt và độ đồng đều cao Giống này có khả năng thích nghi rộng, với lá bầu tròn, hơi xoăn và màu xanh vàng, mang lại vị ngọt ngon cho người tiêu dùng.
Thời vụ trồng: Quanh năm
Thời gian thu hoạch: 35 – 40 ngày sau trồng
3.2.2.3 Giống cây xà lách tím
Hạt giống xà lách xoăn tím VA.139 từ công ty TNHH phát triển Nông nghiệp Việt Á nổi bật với khả năng sinh trưởng khỏe mạnh và cây to Lá xà lách có màu tím, hình tròn xoắn và bóng mượt, xếp xít nhau tạo thành tán tròn đẹp mắt Giống này kháng bệnh tốt, cho năng suất cao và có vị ngọt ngon, là lựa chọn lý tưởng cho người trồng.
Thời vụ trồng: Quanh năm, chính vụ thu đông và đông xuân
Thời gian thu hoạch: 30 – 35 ngày sau trồng
Dung dịch dinh dưỡng SH1 do Viện Sinh học Nông nghiệp pha chế
Bảng 3.1 Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH1 Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l)
Nguồn: Viện sinh học Nông nghiệp 3.1.3 Hệ thống thí nghiệm
3.1.3.1 Hệ thống thủy canh tĩnh
Sử dụng thùng nhựa có kích thước 35cm x 50cm x 16cm, khoan các lỗ trên nắp thùng với khoảng cách 12,5cm Các thùng nhựa được sắp xếp trên dàn 5 tầng có kích thước 1,2m x 0,6m x 2m, với mỗi tầng được bố trí một loại đèn LED theo tỉ lệ phù hợp.
3.1.3.2 Hệ thống thủy canh tuần hoàn (động)
Hệ thống thủy canh tuần hoàn 4 tầng bao gồm 5 ống trồng cây mỗi tầng, với khả năng trồng 8 cây trong mỗi ống Dung dịch dinh dưỡng được tuần hoàn qua các ống, trong đó có khoan lỗ cách nhau 15cm để đặt giỏ trồng cây Các loại đèn LED được bố trí trên các tầng, đảm bảo cùng chất lượng ánh sáng nhưng có cường độ ánh sáng khác nhau.
3.1.4 Một số vật liệu, thiết bị khác
Rọ nhựa: được sản xuất từ chất liệu nhựa đường, rọ hình cốc miệng loe, cao 5cm, xung quanh và đáy có lỗ cho rễ đâm ra ngoài
Thiết bị: máy đo EC, máy đo SPAD, máy đo diện tích lá, cân kỹ thuật, giấy đo pH.
Nội dung nghiên cứu
Chất lượng ánh sáng, đặc biệt là phổ ánh sáng của đèn LED, có ảnh hưởng đáng kể đến sự sinh trưởng và phát triển của các giống xà lách trồng theo phương pháp thủy canh tĩnh Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh phổ ánh sáng phù hợp không chỉ tối ưu hóa quá trình quang hợp mà còn nâng cao năng suất của cây xà lách Do đó, việc lựa chọn và sử dụng đèn LED với phổ ánh sáng thích hợp là yếu tố quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất xà lách trong hệ thống thủy canh.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích tác động của chất lượng ánh sáng từ đèn LED đối với sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống cây xà lách xoăn khi được trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa điều kiện ánh sáng trong hệ thống thủy canh, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp đô thị.
CT1: Ánh sáng tự nhiên (Đối chứng)
(Cỏc cụng thức sử dụng cú cựng cường độ chiếu sỏng là 135 àM/m 2 /s, EC =
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các loại đèn LED với phổ ánh sáng khác nhau đối với sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống cây xà lách cuộn khi trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh Kết quả sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa điều kiện chiếu sáng trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao.
CT1: Ánh sáng tự nhiên (Đối chứng)
(Cỏc cụng thức sử dụng cú cựng cường độ chiếu sỏng là 135 àM/m 2 /s, EC =
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các loại đèn LED với phổ ánh sáng khác nhau đến sự sinh trưởng và phát triển của giống cây xà lách tím Phương pháp thủy canh tĩnh được áp dụng để tối ưu hóa năng suất cây trồng, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về vai trò của ánh sáng trong nông nghiệp hiện đại Kết quả nghiên cứu sẽ giúp nông dân lựa chọn loại đèn LED phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất.
CT1: Ánh sáng tự nhiên (Đối chứng)
(Cỏc cụng thức sử dụng cú cựng cường độ chiếu sỏng là 135 àM/m 2 /s, EC =
Nghiên cứu này khảo sát tác động của cường độ ánh sáng từ đèn LED đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống xà lách được trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn Kết quả cho thấy cường độ ánh sáng phù hợp không chỉ thúc đẩy sự phát triển của cây mà còn nâng cao năng suất thu hoạch, góp phần tối ưu hóa quy trình trồng xà lách trong điều kiện thủy canh.
Nghiên cứu này nhằm khảo sát tác động của cường độ ánh sáng đèn LED đối với sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống xà lách xoăn được trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn Kết quả sẽ cung cấp thông tin quan trọng về việc tối ưu hóa điều kiện ánh sáng cho cây trồng, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất trong hệ thống thủy canh.
(Các công thức cùng một chất lượng ánh sáng đã được xác định thích hợp, EC =
Nghiên cứu này nhằm khám phá tác động của cường độ ánh sáng từ đèn LED đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống xà lách tím được trồng theo phương pháp thủy canh tuần hoàn Kết quả sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc tối ưu hóa điều kiện ánh sáng trong sản xuất nông nghiệp thủy canh.
(Các công thức cùng một chất lượng ánh sáng đã được xác định thích hợp, EC =
Thăm dò ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin C và caroten của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn
Thăm dò ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin C và carotencủa giống xà lách xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn
CT1: Ánh sáng tự nhiên (Đối chứng)
Phương pháp nghiên cứu
Hạt giống cần được ngâm trong nước ấm với tỷ lệ 3 sôi : 2 lạnh (~ 54 o C) trong 5 giờ Sau đó, gieo hạt vào khay nhựa chứa trấu hun ẩm và chọn những cây có kích thước đồng đều để trồng vào rọ nhựa bằng mút khi cây bắt đầu xuất hiện lá thật đầu tiên.
Sau khi thu thập cây con nảy mầm từ hạt giống của ba loại xà lách (xoăn, cuộn, tím), chúng tôi tiến hành thí nghiệm riêng biệt cho từng giống Các cây con được chọn đều có kích thước và số lá đồng đều để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thử nghiệm.
Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sự sinh trưởng và năng suất của một số giống rau xà lách trong phương pháp thủy canh tĩnh Ngoại trừ nhóm đối chứng sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà lưới, các cây con được trồng trong thùng nhựa, mỗi thùng chứa 10 cây, và đặt trên dàn thủy canh tĩnh 5 tầng trong phòng có nhiệt độ 22°C Các tầng được trang bị đèn LED với tỷ lệ ánh sáng R 660, B 450 và G 550 khác nhau Ánh sáng xanh lá cây không có tác dụng quang hợp đáng kể, thường được kết hợp với ánh sáng xanh dương và đỏ để tạo ra ánh sáng tổng hợp dễ quan sát Do đó, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tỷ lệ của R 660 và B 450, với cường độ ánh sáng được điều chỉnh đồng nhất ở mức 135 μM/m²/s.
Nghiên cứu này khám phá tác động của cường độ ánh sáng đèn LED đến sự sinh trưởng và năng suất của một số giống xà lách trong phương pháp thủy canh tuần hoàn Các cây con được sắp xếp trên hệ thống dàn thủy canh tuần hoàn 4 tầng, với mỗi tầng có 5 ống trồng cây, nhằm tối ưu hóa điều kiện phát triển cho cây.
Trong một nghiên cứu về ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin trong cây trồng, 8 cây được đặt ở nhiệt độ phòng 22 độ C Các tầng được lắp đặt với các bộ đèn LED có cường độ ánh sáng khác nhau, nhưng đều sử dụng phổ quang hợp thích hợp đã được xác định từ các nghiên cứu trước đó.
Nghiên cứu về hàm lượng C và caroten của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn cho thấy rằng, ngoài công thức đối chứng sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà lưới, các cây con được bố trí trên ba tầng của dàn thủy canh đặt trong phòng có nhiệt độ 22 o C Mỗi tầng được trang bị đèn LED với tỉ lệ R660/B450 là 80/20, nhưng với ba mức cường độ ánh sáng khác nhau là 117 µM/m²/s, 165 µM/m²/s và 214 µM/m²/s.
Tất cả nội dung nghiên cứu đều sử dụng dung dịch dinh dưỡng SH1 do Viện Sinh học Nông nghiệp pha chế, với độ dẫn điện EC = 1500 µS/cm và thời gian chiếu sáng là 12 giờ mỗi ngày Mỗi công thức được thực hiện ba lần, với mỗi lần thử nghiệm bao gồm 10 cây.
3.3.2 Chỉ tiêu theo dõi a Chiều cao cây (cm)
Dùng thước nhựa dẻo đo từ cổ rễ đến chóp lá cao nhất của cây từ ngày thứ
7 đến khi thu hoạch (7 ngày/lần) b Số lá/cây (lá)
Số lá được đếm từ lá mầm, 7 ngày/lần c Chỉ số spad
Để đo chỉ số diệp lục (Spad) của cây, hãy thực hiện đo cho khoảng 3 – 4 lá và tính giá trị trung bình cho cây Quá trình đo nên được thực hiện từ ngày thứ 7 cho đến khi thu hoạch, với tần suất 7 ngày một lần Đồng thời, ghi lại khối lượng cây (g/cây) để theo dõi sự phát triển.
Dùng cân phân tích cân khối lượng của cây từ phần thân trở lên Đo sau khi thu hoạch e Diện tích lá (cm 2 lá/m 2 )
Dùng máy đo diện tích lá đo khi thu hoạch Sau đó tính diện tích lá trung bình của toàn cây f Năng suất lý thuyết (NSLT) (g/m 2 )
Khối lượng trung bình của cây theo dõi x số cây/m 2 g Năng suất thực thu (NSTT) (g/m 2 )
Cân khối lượng thực tế của thùng thí nghiệm khi thu hoạch và quy đổi ra đơn vị diện tích m².h là phương pháp quan trọng để đánh giá phẩm chất và độ an toàn của rau xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh kết hợp với đèn LED.
- Kim loại nặng: As, Hg, Pb và Cd
- Vi sinh vật: Salmonellasp; E.coli và Coliforms
3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu
Các công thức so sánh sử dụng phương pháp kiểm tra sự khác biệt giữa các giá trị trung bình thông qua phép ước lượng và tiêu chuẩn LSD, với độ tin cậy đạt 95%.
Kiểm tra độ biến động của thí nghiệm được biểu hiện qua chỉ số tiêu chuẩn CV(%).
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết quả
4.1.1 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển của một số giống rau xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh Trung bình một lá cây ngoài đồng phản xạ 10% các tia sáng, hấp thu 70% và truyền lan qua các tế bào lá xuống dưới 20% Trong số 70% ánh sáng hấp thụ, quang hợp chỉ sử dụng 1% (chủ yếu là các tia ánh sáng xanh dương và đỏ, 49% năng lượng dùng để thoát hơi nước và lá sẽ bức xạ lại 20% Do đó, có thể nhận thấy bước sóng hữu ích cho quang hợp của cây là ánh sáng màu xanh dương có bước sóng từ 430 – 460nm và ánh sáng màu đỏ có bước sóng từ 630 – 720 nm Ánh sáng màu xanh lá cây có bước sóng 500 – 600nm gần như không có tác dụng cho quang hợp Vì vậy chúng tôi lựa chọn các loại đèn LED có tỉ lệ ánh sáng đỏ bước sóng 660 nm (R660), ánh sáng xanh dương dương 450 nm (B450) và ánh sáng xanh lá cây bước sóng 550 nm (G550) Trong đó, chỉ tập trung quan tâm đến tỉ lệ R 660 và B 450
Nội dung nghiên cứu nhằm xác định phổ ánh sáng tối ưu cho sự phát triển và năng suất của ba giống xà lách trồng thủy canh trong nhà, đồng thời so sánh với sự phát triển dưới ánh sáng tự nhiên Kết quả cho thấy, các bộ đèn LED với tỉ lệ R660/B450/G550 khác nhau đã ảnh hưởng đáng kể đến chiều cao của cây xà lách xoăn sau 30 ngày Cụ thể, các bộ đèn LED ánh sáng vàng với tỉ lệ R660/B450/G550 = 57/17/26, R660/B450 = 70/30 và R660/B450 = 80/20 cho chiều cao cây xà lách xoăn cao nhất, gấp 1,5 lần so với ánh sáng trắng và ánh sáng tự nhiên Ngược lại, bộ đèn LED R660/B450 = 65/35 cho chiều cao thấp nhất, chỉ bằng 40% so với các bộ đèn có hiệu quả cao nhất và 58% so với ánh sáng tự nhiên, cho thấy sự khác biệt này chủ yếu do sự kéo dài của phần thân gốc.
Mặc dù chiều cao cây có sự khác biệt giữa các công thức, nhưng số lượng lá cây lại tương đối đồng nhất (Biểu đồ 4.2) Số lá cây trong các công thức này dao động trong một khoảng nhất định.
CT1 (ĐC) CT2 CT3 CT4 CT5 CT6
CT1 (ĐC) CT2 CT3 CT4 CT5 CT6
Số lá trung bình/cây khoảng 6,50 đến 7,97 lá Trong đó, tại bộ đèn LED R 660 /B 450 = 80/20 cho số lá cao nhất
Biểu đồ 4.1 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng)
Ghi chú: - CT1 (ĐC): Ánh sáng tự nhiên
Biểu đồ 4.2 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng)
Ghi chú: - CT1 (ĐC): Ánh sáng tự nhiên
Bảng 4.1 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện tích lá của cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng)
Công thức Bộ đèn Chỉ số SPAD Diện tích lá (cm 2 )
CT1 Ánh sáng tự nhiên 14,87cd 732,36d
Chú thích: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm Sas
Nhìn vào bảng 4.1 chúng ta có thể thấy chỉ số SPAD ở ánh sáng tự nhiên và các bộ đèn LED ánh sáng trắng R 660 /B 450 /G 550 = 32/35/33, ánh sáng vàng
R 660 /B 450 /G 550 = 57/17/26, R 660 /B 450 = 65/35 không có sự khác biệt rõ rệt mà chúng gần bằng nhau tương ứng lần lượt là 14,87; 14,41; 15,23; 14,24 Nhưng ở
Sử dụng hai bộ đèn LED R 660/B 450 với tỷ lệ 70/30 và 80/20 đã cho thấy sự gia tăng đáng kể chỉ số SPAD Cụ thể, chỉ số SPAD với bộ đèn R 660/B 450 = 70/30 tăng 1,1 lần so với ánh sáng tự nhiên, trong khi bộ đèn R 660/B 450 = 80/20 đạt mức cao nhất với tỷ lệ 1,3 lần Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy rằng khi chỉ số SPAD tăng lên, độ dày của lá cũng tăng theo.
Diện tích lá (cm 2 ) cây xà lách xoăn khi trồng dưới ánh sáng tự nhiên và các bộ đèn LED ánh sáng trắng R660/B450/G550 = 32/35/33, ánh sáng vàng
R660/B450/G550 = 57/17/26 gần như bằng nhau, chúng lần lượt là 732,36cm 2 ; 737,10cm 2 và 740,12cm 2 Nhưng ở 3 bộ đèn LED R660/B450 = 65/35, R660/B450 = 70/30 và R 660 /B 450 = 80/20 điện tích lá tăng mạnh Diện tích lá ở bộ đèn LED
Tỷ lệ R660/B450 = 80/20 là công thức có hiệu suất cao nhất, gấp 2,8 lần ánh sáng tự nhiên Tiếp theo, công thức R660/B450 = 70/30 và R660/B450 = 65/35 lần lượt có hiệu suất gấp 2,7 và 1,7 lần so với ánh sáng tự nhiên.
CT1 (Ánh sáng tự nhiên) CT2 (R 660 /B 450 /G 550 2/35/33) CT3 (R 660 /B 450 /G 550 = 57/17/26)
Nghiên cứu cho thấy chất lượng ánh sáng từ đèn LED ảnh hưởng đáng kể đến hình thái và năng suất cây xà lách xoăn sau 15 ngày trồng Các loại đèn LED với phổ ánh sáng khác nhau đã được thử nghiệm, trong đó ánh sáng tự nhiên và hai bộ đèn LED ánh sáng trắng, vàng cho khối lượng cây thấp nhất, chỉ từ 8,88g đến 9,64g Năng suất thực tế trên một mét vuông đất cũng thấp, chỉ đạt từ 272,13 đến 408,28 g/m² Ngược lại, khối lượng cây xà lách xoăn tăng mạnh khi sử dụng các bộ đèn LED R660/B450 với tỷ lệ 65/35, 70/30 và 80/20, trong đó bộ đèn R660/B450 = 80/20 cho khối lượng cây cao nhất, gấp 3,4 lần so với ánh sáng tự nhiên.
65/35 và R 660 /B 450 = 70/30 cho khối lượng cây lần lượt tăng lên 2,3 và 2,6 lần so với ánh sáng tự nhiên
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng)
Công thức Bộ đèn Khối lượng cây trung bình (g/cây)
CT1 Ánh sáng tự nhiên 8,88d 438,89 272,13d
Chú thích: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm Sas
CT1 (Ánh sáng tự nhiên) CT2 (R 660 /B 450 /G 550 2/35/33) CT3 (R 660 /B 450 /G 550 = 57/17/26)
Hình 4.2 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng)
CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6
Xà lách xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh và được chiếu sáng bằng đèn LED với tỷ lệ ánh sáng R660/B450 = 80/20 đã cho kết quả tối ưu nhất về số lá, chỉ số SPAD, diện tích lá và năng suất so với các phương pháp chiếu sáng khác, bao gồm cả ánh sáng tự nhiên.
4.1.1.2 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến cây xà lách cuộn
Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà lách cuộn (sau 30 ngày trồng)
Ghi chú: - CT1 (ĐC): Ánh sáng tự nhiên
Biểu đồ 4.3 cho thấy sự thay đổi chiều cao của cây xà lách cuộn sau 30 ngày trồng dưới ánh sáng tự nhiên và các bộ đèn LED với tỉ lệ R660, B450 và G550 khác nhau Cụ thể, cây trồng dưới bộ đèn LED ánh sáng vàng (R 660/B 450/G 550 = 57/17/16) và bộ đèn LED R660/B450 = 70/30 đạt chiều cao cao nhất, gấp 1,8 lần so với ánh sáng tự nhiên Chiều cao cây giảm dần với các bộ đèn LED R660/B450 = 80/20 và R660/B450 = 65/35, lần lượt gấp 1,4 và 1,3 lần so với ánh sáng tự nhiên Bộ đèn LED ánh sáng trắng (R 660/B 450/G 550 = 32/35/33) cho thấy chiều cao cây thấp nhất, gần giống với cây trồng dưới ánh sáng tự nhiên.
CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6
Công thức đèn LED ánh sáng vàng (R 660 /B 450 /G 550 = 57/17/16) đã cho thấy số lá trung bình trên mỗi cây cao hơn nhờ vào sự kéo dài khác biệt của phần thân gốc so với các công thức khác.
Với chiều cao vượt trội, bộ đèn LED R660/B450 = 70/30 không phải là công thức có số lá cây nhiều nhất Theo biểu đồ 4.4, số lá trên cây xà lách cuộn cao nhất được ghi nhận ở bộ đèn LED R660/B450 = 80/20, vượt trội hơn số lá trồng dưới ánh sáng tự nhiên tới 1,7 lần.
R 660 /B 450 = 70/30, R 660 /B 450 = 65/35 vàbộ đèn LED ánh sáng vàng (R 660 /B 450 /G 550
= 57/17/16) không có sự sai khác rõ rệt, chúng nhiều hơn 1,4 – 1,5 lần so với ánh sáng tự nhiên
Biểu đồ 4.4 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách cuộn (sau 30 ngày trồng)
Ghi chú: - CT1 (ĐC): Ánh sáng tự nhiên
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện tích lá của cây xà lách cuộn (sau 30 ngày trồng)
Công thức Bộ đèn Chỉ số SPAD Diện tích lá (cm 2 )
CT1 Ánh sáng tự nhiên 14,41bc 1368,5d
Ghi chú: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm Sas.
Hình 4.3 cho thấy ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến hình thái cây xà lách cuộn sau 25 ngày trồng Bảng 4.3 chỉ ra rằng chỉ số SPAD của cây xà lách cuộn không có sự khác biệt rõ rệt khi được trồng dưới ánh sáng tự nhiên so với các bộ đèn LED ánh sáng trắng (R 660 /B 450 /G 550 = 32/35/33) và ánh sáng vàng (R 660 /B 450 /G 550 = 57/17/26).
R 660 /B 450 = 65/35, chúng dao động từ 13,35 đến 14,41 Ở 2 bộ đèn LED R 660 /B 450
Chỉ số SPAD của cây xà lách cuộn dưới ánh sáng LED R 660/B 450 với tỉ lệ 80/20 đạt mức cao nhất, vượt trội hơn 1,4 lần so với ánh sáng tự nhiên Sự khác biệt rõ rệt giữa các tỉ lệ 70/30 và 80/20 cho thấy hiệu quả vượt trội của ánh sáng LED trong việc cải thiện sự phát triển của cây trồng.
Diện tích lá (cm²) của cây xà lách cuộn khi trồng dưới bộ đèn LED ánh sáng trắng (R660/B450/G550 = 32/35/33) là thấp nhất so với các bộ đèn LED khác, và không có sự khác biệt khi trồng dưới ánh sáng tự nhiên Trong khi đó, các bộ đèn LED ánh sáng vàng (R 660/B 450/G 550 = 57/17/26) và LED R 660/B 450 = 65/35 cho thấy diện tích lá lớn hơn.
Nghiên cứu cho thấy rằng khi áp dụng tỷ lệ dinh dưỡng 70/30 và R660/B450 với tỷ lệ 80/20, diện tích lá của cây xà lách cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh có sự gia tăng rõ rệt Cụ thể, diện tích lá tăng lần lượt 1,3; 1,4; 1,7 và 1,9 lần so với cây xà lách cuộn trồng trong điều kiện ánh sáng tự nhiên.
Cây xà lách cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh dưới ánh sáng tự nhiên và các bộ đèn LED khác có xu hướng cuộn chặt các lá lại với nhau hơn, đặc biệt khi sử dụng bộ đèn LED R660/B450 với tỷ lệ 80/20, nhờ vào diện tích lá lớn và số lượng lá nhiều nhất.
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách cuộn (sau 30 ngày trồng)
Khối lượng cây trung bình (g/cây)
CT1 Ánh sáng tự nhiên 9,18d 480,39 428,10c
Ghi chú: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm Sas
Thảo luận
4.2.1 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển và năng suất của một số giống xà lách
Nghiên cứu về ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến các giống rau xà lách trồng thủy canh tĩnh đã chỉ ra rằng, chúng tôi đã xác định được loại đèn LED có phổ ánh sáng tối ưu cho ba giống xà lách: xà lách xoăn, xà lách cuộn và xà lách tím.
Để đạt năng suất cao nhất khi trồng xà lách xoăn và xà lách cuộn, loại đèn có phổ ánh sáng lý tưởng là R660/B450 với tỷ lệ 80/20, mang lại hiệu quả cao hơn nhiều so với các công thức đèn khác, thậm chí gấp 3 lần so với trồng thủy canh dưới ánh sáng tự nhiên Đối với xà lách tím, việc sử dụng hai bộ đèn LED R660/B450 với tỷ lệ 70/30 và 80/20 đều cho kết quả tương đương, nhưng vẫn cao gấp 2 lần so với ánh sáng tự nhiên; trong đó, bộ đèn R660/B450 với tỷ lệ 80/20 có phần nhỉnh hơn.
Nghiên cứu cho thấy sự sinh trưởng và năng suất của ba giống rau xà lách xoăn, cuộn và tím dưới ánh sáng LED trắng và vàng thấp hơn nhiều so với các bộ đèn LED có tỉ lệ R 660/B 450 khác Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Zhong – Hua Bian et al (2016), cho thấy đèn LED RB hiệu quả hơn trong việc thúc đẩy tăng trưởng rau xà lách.
Bộ đèn LED lý tưởng cho cả 3 giống rau xà lách là R660/B450 = 80/20, giúp hạn chế hiện tượng cây bị kéo dài phần thân gốc so với các công thức khác, bao gồm cả ánh sáng tự nhiên Ngược lại, bộ đèn LED ánh sáng vàng (R660/B450/G550 = 57/17/26) lại gây ra hiện tượng kéo dài thân gốc mạnh nhất ở cả 3 giống rau xà lách Do đó, bộ đèn LED ánh sáng vàng với tỉ lệ R660/B450/G550 = 57/17/26 có thể phù hợp cho những giống cây trồng cần phát triển phần thân.
Việc sử dụng đèn LED màu đỏ trong canh tác cây trồng giúp tăng cường hoạt động quang hợp, từ đó nâng cao sinh khối và năng suất Tuy nhiên, chỉ ánh sáng đỏ không đủ để tối ưu hóa sản xuất và chất lượng cây trồng, vì nhiều loại thực vật hai lá mầm có xu hướng kéo dài thân khi chỉ tiếp xúc với ánh sáng này Ánh sáng màu xanh dương (400 đến 500 nm) có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự giãn nở của thân cây, giúp ngăn chặn sự kéo dài quá mức Kết hợp ánh sáng đỏ và xanh dương, đặc biệt là tỉ lệ R 660 /B 450 = 80/20, có thể kiểm soát sự kéo dài của thân mầm, thân và cuống lá, đồng thời cải thiện hình thái cây trồng Các nghiên cứu cho thấy rằng cây trồng dưới ánh sáng LED màu đỏ và xanh thường có đường kính thân cây lớn hơn, hàm lượng chlorophyll cao hơn và chỉ số chất lượng tốt hơn, đặc biệt là đối với cây xà lách (xoăn, cuộn, tím).
Kết quả từ việc sử dụng đèn LED R 660 /B 450 với tỷ lệ 80/20 cho thấy sự hạn chế đáng kể trong việc kéo dài phần thân gốc của ba giống rau xà lách Kết quả này tương tự như nghiên cứu của Randall và Lopez (2014), khi họ áp dụng đèn LED R/B = 85/15 để kiểm soát sự kéo dài thân của nhiều loại cây như cây mào gà, hoa phong lữ, hoa cúc, pansy, dạ yên thảo, cây chia và dừa cạn trong 28 ngày, so với các loại đèn HPS và tỷ lệ R/B khác.
Năng suất của ba giống cây xà lách tăng lên khi sử dụng đèn LED với tỉ lệ R660/B450 so với ánh sáng tự nhiên Điều này có thể được giải thích bởi quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ hơn, như đã được nghiên cứu bởi Kinoshita et al (2001), van Ieperen et al (2012) và Zeiger et al.
Ánh sáng màu xanh dương, kết hợp với ánh sáng đỏ, có ảnh hưởng đáng kể đến mật độ và khẩu độ khí khổng, làm tăng mở lỗ khí khổng so với chỉ sử dụng ánh sáng đỏ (Kinoshita et al., 2001; van Ieperen et al., 2012) Sự gia tăng này dẫn đến lượng khí carbon dioxide (CO2) cao hơn, kích thích quá trình quang hợp (Kinoshita et al., 2001) Theo Tô Thị Thu Hà et al (2012), CO2 rất quan trọng cho sự phát triển của cây xà lách, đặc biệt trong nhà kính cần nồng độ CO2 từ 1000ppm đến 1500ppm, trong khi ngoài đồng cần ít nhất 300ppm để cây phát triển tốt.
Sử dụng đèn LED với tỉ lệ R 660/B 450 = 80/20 là tối ưu cho sự phát triển của 3 giống rau xà lách xoăn, cuộn và tím, giúp tăng cường hàm lượng CO2 và kích thích quá trình quang hợp, từ đó nâng cao năng suất Nghiên cứu của Nguyễn Bá Nam et al (2016) cũng khẳng định rằng tỉ lệ 80R:20B phù hợp cho giai đoạn thích nghi và sinh trưởng của một số cây con trong giai đoạn ex vitro Do đó, ứng dụng đèn LED R660/B450 = 80/20 trong nông nghiệp có thể mang lại tiềm năng lớn.
Việc sử dụng đèn LED để điều khiển ánh sáng trong mô hình trồng cây, đặc biệt là với tỷ lệ R660/B450 = 80/20 cho giống rau xà lách xoăn và tím, sẽ giúp nâng cao năng suất cây trồng Điều này không chỉ giảm thiểu sự phụ thuộc vào ánh sáng tự nhiên theo mùa vụ mà còn cho phép nông dân điều tiết ánh sáng theo thời vụ đã định, từ đó tối ưu hóa hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp.
4.2.2 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sự sinh trưởng phát triển và năng suất của một số giống rau xà lách
Ánh sáng môi trường xung quanh, bao gồm chất lượng ánh sáng mặt trời, chu kỳ sáng/tối và mật độ quang hợp photon flux (PPFD), có ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, theo nghiên cứu của Theo T Kozai và cộng sự (2016).
Sau khi nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm để khám phá tác động của cường độ ánh sáng đến hai giống rau xà lách xoăn và xà lách tím Kết quả cho thấy cường độ ánh sáng đèn LED tối ưu cho cả hai giống rau này là R660/B450 với tỷ lệ 80/20 khi trồng dưới ánh sáng đèn LED.
Cả hai giống rau xà lách đều phát triển tốt hơn và có năng suất cao hơn khi được cung cấp độ ánh sáng mạnh Nhiều nghiên cứu trước đây, như của Currey và Lopez, đã chỉ ra rằng sự gia tăng cường độ ánh sáng có mối liên hệ tích cực với sự sinh trưởng và năng suất của cây trồng.
Nghiên cứu năm 2015 cho thấy rằng khi ánh sáng hàng ngày cần thiết cho quang hợp (DLI) tăng từ 2 đến 13 mol/m²/d, lá, thân và sinh khối rễ của cây phong lữ thảo và cây dạ yên thảo tăng tương ứng 122% và 211% Ngoài ra, Faust et al (2005) đã quan sát thấy rằng số lượng chồi bên trong cây hoa ngũ sắc và cây dạ yên thảo cũng tăng lên lần lượt là 7,1 và 7,0 khi DLI tăng từ 5 đến 43 mol/m²/d.
Khi tăng cường độ ánh sáng lên 214 µmol/m²/s, sự sinh trưởng của giống rau xà lách tóm bị giảm sút, với hiện tượng biến dạng, cháy xém ở riềm lá và chiều cao cây giảm rõ rệt Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Kaczperski et al (1991), cho thấy khi DLI tăng từ 6,5 đến 13,0 mol/m²/ngày, chiều cao cây dạ yên thảo giảm tới 6 cm.
