Investigatio de Effectu Luminis Supplementarii LED in Effectu Augmentandi Proventus Lactucae Hydroponicae et Pakchoi in Tepidario Hieme
[Summarium] Hiems Shanghai saepe temperaturas humiles et solem tenuem habet, et incrementum olerum foliorum hydroponicorum in tepidario tardum est et cyclus productionis longus, quod postulationi mercatus satisfacere non potest. Recentibus annis, lumina supplementaria LED plantarum in cultura et productione tepidariorum adhiberi coeperunt, quodammodo, ut vitium compensaretur quo lux quotidiana in tepidario accumulata necessitatibus incrementi segetis satisfacere non potest cum lux naturalis insufficiens est. In experimento, duo genera luminarium supplementariorum LED cum diversa qualitate lucis in tepidario installata sunt ad experimentum exploratorium augendi productionem lactucae hydroponicae et caulis viridis hieme peragendum. Resultata demonstraverunt duo genera luminarium LED pondus recens per plantam pakchoi et lactucae significanter augere posse. Effectus pakchoi augens proventum maxime in melioratione qualitatis sensoriae generalis, ut amplificatione et crassitudine foliorum, reflectitur, et effectus lactucae augens proventum maxime in incremento numeri foliorum et contenti materiae siccae reflectitur.

Lux pars necessaria est crescentiae plantarum. Recentibus annis, lumina LED late in cultura et productione in tepidariis adhibita sunt propter altam conversionis photoelectricae rationem, spectrum adaptabile, et longam vitam utilem [1]. In terris externis, propter initium praecox investigationis pertinentis et systema sustentans maturum, multae productiones florum, fructuum et olerum magnae scalae rationes supplementi lucis satis completas habent. Accumulatio magnae quantitatis notitiarum productionis actualis etiam productoribus permittit ut effectum auctae productionis clare praedicant. Simul, reditus post usum systematis lucis supplementi LED aestimatur [2]. Attamen, pleraque investigatio domestica hodierna de luce supplementi ad qualitatem lucis parvae scalae et optimizationem spectralem propensa est, et caret rationibus lucis supplementarii quae in productione actuali adhiberi possunt [3]. Multi productores domestici directe solutiones illuminationis supplementarii externae existentes utentur cum technologiam illuminationis supplementarii ad productionem applicant, qualescumque sint condiciones climaticae areae productionis, genera olerum productorum, et condiciones aedificiorum et instrumentorum. Praeterea, sumptus altus instrumentorum lucis supplementarii et magna consumptio energiae saepe magnum discrimen inter verum proventum segetis et reditum oeconomicum et effectum expectatum efficiunt. Talis autem status rerum praesens progressioni nec promotioni technologiae luminis supplementi nec productioni augendae in patria favet. Quapropter, urget necessitas ut producta luminis supplementarii LED maturi rationabiliter in veras condiciones productionis domesticae inserantur, rationes usus optimizentur, et notitiae pertinentes colligantur.

Hiems est tempus quo olera foliosa recentia magnam habent postulationem. Tepidaria hieme aptiorem ambitum praebere possunt ad incrementum olerum foliosorum quam agri sub divo. Attamen, articulus quidam demonstravit nonnulla tepidaria vetusta vel male munda transmittantiam lucis minus quam 50% hieme habere. Praeterea, pluviae diuturnae etiam hieme evenire solent, quod tepidarium in ambiente temperaturae humilis et lucis parvae reddit, quod incrementum normale plantarum afficit. Lux factor limitans facta est ad incrementum olerum hieme [4]. Cubus Viridis, qui in productionem actualem positus est, in experimento adhibetur. Systema plantationis olerum foliosorum cum fluxu liquidi superficiali cum duobus modulis lucis superioribus LED societatis Signify (China) Investment Co., Ltd. cum diversis rationibus lucis caeruleae coniungitur. Plantatio lactucae et pakchoi, quae sunt duo olera foliosa cum maiori postulatione mercatus, propositum habet investigare augmentum actuale productionis olerum foliosorum hydroponicorum per illuminationem LED in tepidario hiberno.

Materiae et Methodi
Materiae ad experimentum adhibitae

Materia experimentalis in experimento adhibita fuit lactuca et olera *packchoi*. Varietas lactucae, *Green Leaf Lettuce*, a societate Beijing Dingfeng Modern Agriculture Development Co., Ltd., et varietas *pakchoi*, *Brilliant Green*, ab Instituto Horticulturae Academiae Scientiarum Agriculturae Shanghaiensi, venit.

Methodus experimentalis

Experimentum in tepidario vitreo generis Wenluo apud Sunqiao societatis Shanghai Green Cube Agricultural Development Co., Ltd. a mense Novembri anni 2019 ad Februarium anni 2020 peractum est. In summa, duae repetitiones experimentorum peractae sunt. Prima experimenti series fine anni 2019, secunda initio anni 2020 facta est. Post seminationem, materiae experimentales in camera climatica cum luce artificiali ad plantas colendas positae sunt, et irrigatione aestuaria adhibita est. Per tempus plantarum colendarum, solutio nutrimentorum generalis olerum hydroponicorum cum EC 1.5 et pH 5.5 ad irrigationem adhibita est. Postquam plantulae ad tres folia et unum stadium cordis creverunt, in areola plantationis olerum foliorum generis Green Cube Track plantatae sunt. Post plantationem, systema circulationis solutionis nutrimentorum fluxu superficiali solutionem nutrimentorum EC 2 et pH 6 ad irrigationem quotidianam adhibuit. Frequentia irrigationis erat 10 minuta cum aquae copia et 20 minuta cum aquae copia interclusa. Grex testigo (sine supplemento lucis) et grex tractationis (supplemento lucis LED) in experimento constituti sunt. CK in tepidario vitreo sine supplemento lucis plantata est. LB: drw-lb Ho (200W) ad lucem supplementandam post plantationem in tepidario vitreo adhibita est. Densitas fluxus lucis (PPFD) in superficie tegminis olerum hydroponicorum circiter 140 μmol/(㎡·S) erat. MB: post plantationem in tepidario vitreo, drw-lb (200W) ad lucem supplementandam adhibita est, et PPFD circiter 140 μmol/(㎡·S) erat.

Primus dies plantationis experimentalis est VIII Novembris MMXIX, et dies plantationis est XXV Novembris MMXIX. Tempus supplementi lucis gregis experimentalis est VI:XXX-XVII; secundus dies plantationis experimentalis est XXX Decembris MMXIX, dies plantationis est XVII Ianuarii MMXX, et tempus supplementi gregis experimentalis est IV:00-XVII.
Hieme, sereno tempore, tepidarium tectum solarium, membranam lateralem et ventilatorem ad ventilationem quotidianam ab hora sexta ad septimam decimam aperiet. Nocte, cum temperatura humilis est, tepidarium lucernam, membranam lateralem involutam et ventilatorem ab hora septima decima ad sextam decimam (die postero) claudet, et velum insulationis thermalis in tepidario ad conservationem caloris nocturni aperiet.

Collectio Datorum

Altitudo plantae, numerus foliorum, et pondus recens per plantam post demessionem partium supra terram *Qingjingcai* et lactucae obtenta sunt. Pondere recenti mensurato, planta in furnum posita et ad 75°C per 72 horas siccata est. Post finem, pondus siccum determinatum est. Temperatura in tepidario et densitas fluxus photonum photosyntheticae (PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density) a sensore temperaturae (RS-GZ-N01-2) et sensore radiationis photosynthetice activae (GLZ-CG) colliguntur et singulis quinque minutis notantur.

Analysis Datorum

Efficientiam usus lucis (LUE, Light Use Efficiency) secundum formulam sequentem computa:
LUE (g/mol) = proventus olerum per unitatem areae / summa cumulativa lucis ab oleribus per unitatem areae a plantatione ad messem obtenta
Quantitatem materiae siccae secundum formulam sequentem computa:
Materia sicca (%) = pondus siccum per plantam/pondus recens per plantam × 100%
Utere Excel2016 et IBM SPSS Statistics 20 ad analysandum data in experimento et ad perscrutandam significationem differentiae.

Materiae et Methodi
Lux et Temperatura

Primum experimentum quadraginta sex dies a plantatione ad messem, secundum autem quadraginta duos dies ab plantatione ad messem consumpsit. Per primum experimentum, temperatura media diurna in tepidario plerumque inter 10 et 18 ℃ erat; per secundum experimentum, fluctuatio temperaturae mediae diurnae in tepidario gravior erat quam per primum experimentum, cum minima temperatura media diurna 8.39 ℃ et maxima 20.23 ℃. Temperatura media diurna in universum sursum per processum incrementi ostendit (Fig. 1).

Per primum experimenti circuitum, integrale lucis diurnae (DLI) in tepidario minus quam 14 mol/(㎡·D) fluctuavit. Per secundum experimenti circuitum, quantitas cumulativa diurna lucis naturalis in tepidario generalem inclinationem sursum ostendit, quae maior erat quam 8 mol/(㎡·D), et maximus valor die 27 Februarii 2020 apparuit, qui 26.1 mol/(㎡·D) erat. Mutatio quantitatis cumulativae diurnae lucis naturalis in tepidario per secundum experimenti circuitum maior erat quam per primum experimenti circuitum (Fig. 2). Per primum experimenti circuitum, quantitas cumulativa diurna totalis (summa DLI lucis naturalis et DLI lucis supplementaris LED) coetus lucis supplementaris plerumque maior erat quam 8 mol/(㎡·D). Per secundum experimenti circuitum, quantitas cumulativa diurna totalis coetus lucis supplementaris plerumque plus quam 10 mol/(㎡·D) erat. Summa quantitas lucis supplementariae in secundo circuitu accumulata 31.75 mol/㎡ maior erat quam in primo circuitu.

Proventus Olerum Foliosorum et Efficientia Usus Energiae Luminis

●Prima series eventuum probationum
Ex Figura 3 videri potest lactucam cum luce supplemento LED melius crescere, formam plantae compactiorem, foliaque maiora et crassiora esse quam lactucae sine supplemento. Folia lactucae LB et MB clariora et obscuriora viridia sunt quam lactucae CK. Ex Figura 4 videri potest lactucam cum luce supplemento LED melius crescere quam lactucam CK sine ea, numerum foliorum maiorem esse, et formam plantae pleniorem.

Ex Tabula 1 videri potest nullam differentiam significantem esse in altitudine plantarum, numero foliorum, contento materiae siccae, et efficacia usus energiae luminis pakchoi cum CK, LB, et MB tractati, sed pondus recens pakchoi cum LB et MB tractati significanter maius est quam illud CK; nulla differentia significativa in pondere recenti per plantam inter duas lumina crescentia LED cum diversis rationibus lucis caeruleae in tractatione LB et MB inventa est.

Ex tabula II videri potest altitudinem plantae lactucae in curatione LB significanter maiorem fuisse quam in curatione CK, sed nullam differentiam significantem inter curationem LB et curationem MB fuisse. Differentiae significantes in numero foliorum inter tres curationes fuerunt, et numerus foliorum in curatione MB maximus erat, qui 27 erat. Pondus recens per plantam curationis LB maximum erat, quod 101g erat. Differentia etiam significativa inter duos greges fuit. Nulla differentia significativa in contento materiae siccae inter curationes CK et LB fuit. Contentum MB 4.24% maius erat quam in curationibus CK et LB. Differentiae significantes in efficacia usus lucis inter tres curationes fuerunt. Maxima efficacia usus lucis in curatione LB erat, quae 13.23 g/mol erat, et infima in curatione CK erat, quae 10.72 g/mol erat.

●Secunda series eventuum probationum

Ex Tabula 3 videri potest altitudinem plantae Pakchoi cum MB tractatae significanter maiorem fuisse quam altitudinem CK, neque ullam differentiam significantem inter eam et curationem LB fuisse. Numerus foliorum Pakchoi cum LB et MB tractatorum significanter maior erat quam is cum CK, sed nulla differentia significativa inter duos greges curationum lucis supplementaris erat. Differentiae significativae in pondere recenti per plantam inter tres curationes fuerunt. Pondus recens per plantam in CK minimum erat cum 47 g, et curatio MB maximum erat cum 116 g. Nulla differentia significativa in contento materiae siccae inter tres curationes fuit. Differentiae significativae in efficacia usus energiae lucis sunt. CK humilis est cum 8.74 g/mol, et curatio MB maxima est cum 13.64 g/mol.

Ex Tabula IV videri potest nullam differentiam significantem in altitudine plantarum lactucae inter tres curationes fuisse. Numerus foliorum in curationibus LB et MB significanter maior erat quam in CK. Inter ea, numerus foliorum MB maximus erat, 26. Nulla differentia significativa in numero foliorum inter curationes LB et MB erat. Pondus recens per plantam duorum gregum curationum lucis supplementaris significanter maius erat quam in CK, et pondus recens per plantam maximum in curatione MB erat, quod 133g erat. Differentiae significantes etiam inter curationes LB et MB fuerunt. Differentiae significantes in contento materiae siccae inter tres curationes fuerunt, et contentum materiae siccae curationis LB maximum erat, quod 4.05% erat. Efficacia usus energiae lucis curationis MB significanter maior est quam curationis CK et LB, quae 12.67 g/mol est.

Per secundum experimenti circulum, summa DLI (Driving Income Intensity Left Influence) gregis lucis supplementariae multo altior erat quam DLI per eundem numerum dierum colonizationis per primum experimenti circulum (Figura 1-2), et quam tempus lucis supplementariae gregis curationis lucis supplementariae in secundo experimenti circulo (4:00-00-17:00). Comparatum cum primo experimenti circulo (6:30-17:00), 2.5 horis auctum est. Tempus messis duorum circulorum Pakchoi 35 dies post plantationem fuit. Pondus recens plantae singularis CK in duobus circulis simile erat. Differentia ponderis recentis per plantam in curatione LB et MB comparata cum CK in secundo experimentorum circulo multo maior erat quam differentia ponderis recentis per plantam comparata cum CK in primo experimentorum circulo (Tabula 1, Tabula 3). Tempus messis secundi circuli lactucae experimentalis 42 dies post plantationem fuit, et tempus messis primi circuli lactucae experimentalis 46 dies post plantationem fuit. Numerus dierum colonizationis cum secunda series lactucae experimentalis CK messa est, quattuor diebus minor erat quam in prima serie, sed pondus recens per plantam 1.57 vicibus maius est quam in prima serie experimentorum (Tabula 2 et Tabula 4), et efficacia usus energiae lucis similis est. Patet, temperatura paulatim calescente et luce naturali in tepidario paulatim crescente, cyclum productionis lactucae breviorem fieri.

Materiae et Methodi
Duo experimenta totam hiemem Shanghaiensem fere compleverunt, et grex moderator (CK) statum productionis lactucae viridis hydroponicae et caulis in tepidario sub temperatura humili et luce solis humili hieme relative restituere potuit. Grex experimentalis supplemento lucis effectum promotionis significantem in indice datorum intuitivissimo (pondus recentis per plantam) in duobus experimentis habuit. Inter quae, effectus augmenti proventus Pakchoi in magnitudine, colore et crassitudine foliorum simul reflectebatur. Sed lactuca numerum foliorum augere solet, et forma plantae plenior apparet. Resultata experimentalis ostendunt supplementum lucis pondus recens et qualitatem producti in plantatione duarum categoriarum olerum emendare posse, ita commercialitatem productorum olerum augens. Moduli lucis LED rubri-albi, caerulei humilis et rubri-albi, caerulei medii Pakchoi supplementati viridi obscuriores et aspectu nitidi sunt quam folia sine luce supplemento; folia maiora et crassiora sunt, et incrementum totius generis plantae compactius et vigorosius est. Attamen "lactuca tessellata" ad olera foliosa pallide viridia pertinet, et nulla manifesta mutatio coloris in processu crescentiae apparet. Mutatio coloris foliorum oculis humanis non manifesta est. Proportio apta lucis caeruleae potest progressionem foliorum et synthesim pigmenti photosynthetici promovere, et elongationem internodii inhibere. Ergo, olera in grege supplementi lucis magis a consumidoribus in qualitate aspectus probantur.

Per secundum experimenti circuitum, quantitas lucis cumulativa quotidiana totalis coetus lucis supplementariae multo maior erat quam DLI per eundem numerum dierum colonizationis per primum circuitum experimenti (Figura 1-2), et tempus lucis supplementariae secundi circuitus coetus curationis lucis supplementariae (4:00-17:00), comparatum cum primo circuitu experimenti (6:30-17:00), 2.5 horis auctum est. Tempus messis duorum circuituum Pakchoi 35 dies post plantationem fuit. Pondus recens CK in duobus circuitibus simile erat. Differentia ponderis recentis per plantam inter curationem LB et MB et CK in secundo circuitu experimentorum multo maior erat quam differentia ponderis recentis per plantam cum CK in primo circuitu experimentorum (Tabula 1 et Tabula 3). Ergo, extendere tempus supplementi lucis augmentum productionis Pakchoi hydroponici hieme intra aedes cultae promovere potest. Tempus messis secundae lactucae experimentalis fuit dies 42 a plantatione, primae autem dies messis 46. Cum secunda lactuca experimentalis messa est, numerus dierum colonizationis gregis CK quattuor diebus minor erat quam in prima. Tamen, pondus recens unius plantae 1.57 vicibus maius erat quam pondus primae experimentalis (Tabula 2 et Tabula 4). Efficacia usus energiae lucis similis erat. Patet, temperatura lente augendo et luce naturali in tepidario gradatim augendo (Figura 1-2), cyclum productionis lactucae pro rata breviari posse. Ergo, additio instrumentorum luminis supplementariorum tepidario hieme cum temperatura humili et luce solis humili efficaciam productionis lactucae efficaciam augere, et deinde productionem augere potest. In prima experimenta, consumptio energiae lucis plantae foliorum supplementatae erat 0.95 kw-h, et in secunda experimenta, consumptio energiae lucis plantae foliorum supplementatae erat 1.15 kw-h. Inter duos experimentorum circulos comparato, consumptio lucis trium curationum Pakchoi, efficacia usus energiae in secundo experimento minor erat quam in primo. Efficacia usus energiae lucis gregum curationum lucis supplementaris lactucae CK et LB in secundo experimento paulo minor erat quam in primo. Inde infertur causam possibilem esse quod temperatura media diurna humilis intra hebdomadam post plantationem periodum tardae plantationis longiorem reddit, et quamquam temperatura paulum resiluit per experimentum, amplitudo limitata erat, et temperatura media diurna generalis adhuc ad gradum humilem pertinuit, quod efficaciam usus energiae lucis per totum cyclum incrementi pro hydroponicis olerum foliorum restrinxit. (Figura 1).

Per experimentum, piscina solutionis nutrimentorum apparatu calefactionis carebat, ita ut ambitus radicum olerum foliorum hydroponicorum semper temperatura humili maneret, et temperatura media diurna limitata esset, quod effecit ut olera luce cumulativa diurna, aucta per extensionem luminis supplementarii LED, plene uterentur. Ergo, cum lumen in tepidario hieme suppletur, necesse est considerare mensuras aptas conservationis caloris et calefactionis ut effectus luminis supplementarii ad productionem augendam confirmetur. Ergo, necesse est considerare mensuras aptas conservationis caloris et augmenti temperaturae ut effectus supplementi luminis et augmenti proventus in tepidario hiberno confirmentur. Usus luminis supplementarii LED sumptum productionis quodammodo augebit, et productio agriculturae ipsa non est industria magni proventus. Ergo, de optima strategia luminis supplementarii et cooperatione cum aliis mensuris in productione actuali olerum foliorum hydroponicorum in tepidario hiberno, et de usu apparatuum luminis supplementarii ad productionem efficientem assequendam et efficaciam usus energiae luminis et commoda oeconomica augendam, adhuc plura experimenta productionis requirunt.

Auctores: Yiming Ji, Kang Liu, Xianping Zhang, Honglei Mao (Shanghai viridis cubus agriculturae Co, Ltd.).
Fons articuli: Technologia Ingeniaria Agriculturae (Horticultura Tepidarii).

Referentiae:
[1] Jianfeng Dai, Usus Philips de LED horticulturae in productione tepidariorum [J]. Technologia machinationis agriculturae, 2017, 37 (13): 28-32.
[2] Xiaoling Yang, Lanfang Song, Zhengli Jin, et al. Status applicationis et spes technologiae supplementi lucis pro fructibus et oleribus protectis [J]. Horticultura Septentrionalis, 2018 (17): 166-170
[3] Xiaoying Liu, Zhigang Xu, Xuelei Jiao, et al. Status investigationis et applicationis necnon consilium progressionis illuminationis plantarum [J]. Acta artis illuminationis, 013, 24 (4): 1-7.
[4] Jing Xie, Hou Cheng Liu, Wei Song Shi, et al. Usus fontis lucis et moderationis qualitatis lucis in productione olerum in tepidario [J]. *Olera Sinica*, 2012 (2): 1-7.