СКРИНІНГОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДУ ПОЖИВНОГО РОЗЧИНУ ДЛЯ ГІДРОПОННОГО ВИРОЩУВАННЯ ЗЕЛЕНОГО ЛИСТЯ САЛАТУ В ТЕПЛИЦЯХ ЗІ ШТУЧНИМ СВІТЛОМ

Сіньфа Ван; В.І. Оничко; В.М. Зубко; Мінфу Чжао

doi:10.32845/agrobio.2022.2.2

Сіньфа Ван http://orcid.org/0000-0002-6293-5624
В.І. Оничко http://orcid.org/0000-0003-0584-319X
В.М. Зубко http://orcid.org/0000-0002-2426-2772
Мінфу Чжао http://orcid.org/0000-0002-3163-2110

DOI: https://doi.org/10.32845/agrobio.2022.2.2

Ключові слова: безґрунтове вирощування, теплиця, промислове вирощування сільськогосподарських культур, фабрика із зовнішнім освітленням (PFAL), зелене листя салату

Анотація

У статті наведено дані скринінгових досліджень оптимального складу поживного розчину для гідропонного вирощування зеленого листя салату в приміщеннях з штучним світлом. Завдяки швидкому розвитку технологій безґрунтового вирощування і впровадженням штучного освітлення рослин теплиці і фабрики по вирощуванню рослин зі штучним освітленням (PFAL) стали основною виробничою базою вирощування овочів і відіграли суттєву роль у сільськогосподарському виробництві. PFAL – це повністю закритий режим сільськогосподарського виробництва, який базується на штучному освітленні, не потребує ґрунту та не піддається впливу кліматичних факторів. Його можна будувати в міських центрах, під землею, у пустелях, на пустирях і навіть у всесвіті та космосі, щоб реалізувати щорічне безперебійне, масштабне, промислове та екологічно чисте виробництво овочів та забезпечити якісне й достатнє постачання їх на ринок упродовж усіх періодів року. У майбутньому це може стати основним способом продуктивного міського сільського господарства. Щоб підібрати оптимальний склад поживного середовища, який би міг відповідати вимогам широкомасштабного гідропонного вирощування зеленого листя салату в PFAL, вивчити вплив різних поживних водорозчинних розчинів добрив на збільшення його виробництва було проведено дослідження в умовах гідропонного вирощування. Загальна формула розчинів Арнона і Хоугланда була взята для обробки у якості групи I (T1), формула розчину для листових овочів А з агрохімічної лабораторії Южно-Китайського сільськогосподарського університету була обрана в якості групи II (T2), формула розчину Ямазаки (салат) була обрана в якості групи III (T3), японська Загальна формула обробки саду в якості групи IV (T4) і комерційне водорозчинне удобрення для листових овочів виробництва підприємств Хенань Xinlianxin в якості експериментальної контрольної групи (CK). Результати досліджень показали, при вирощуванні гідропонних рослин зеленолистого салату в PFAL за показниками свіжої маси стебел і листків, свіжої маси кореню, співвідношення підземної та надземної частин рослин, висоти рослин, товщини стебла та кількості листків більш ефективним є використання поживних середових Т2 і Т4, дещо менша ефективність була у Т3. Слід зазначити, що на варіанті із застосуванням формули Т3 рослини салату мали кращий зовнішній вигляд у порівнянні із іншими варіанту дослідження.

Посилання

1. Balliu, A., Zheng, Y. B., Sallaku, G., Fernández, J. A., Gruda, N. S., & Tuzel, Y. (2021) Environmental and Cultivation Factors Affect the Morphology, Architecture and Performance of Root Systems in Soilless Grown Plants. Horticulturae, 7(8), 243. doi: 10.3390/horticulturae7080243.
2. Dias, S., Morais, D., Sarmento, A., Neto, S, & Freitas,D. (2018) Nutrient solution salinity effect of greenhouse melon (Cucumis melon L. cv. Néctar). Acta Agronómica, 67(4), 517–524. doi: 10.15446/acag.v67n4.60023
3. Ding, W. Y., Wu, X. P., Liu, M. N., Wang, J. J., & Lin, X. Y. (2012). Effects of different nutrient formulations and mists on the quality of lettuce. Journal of Zhejiang University of agriculture (02), 175–184.
4. Elisa, S. T., Paul, F., & Celina, G. (2020) Growth rate and nutrient uptake of basil in small-scale hydroponics. HortScience, 1–8. doi: 10.21273/hortsci14727-19.
5. Fussy, A., & Papenbrock, J. (2022) An Overview of Soil and Soilless Cultivation Techniques–Chances, Challenges and the Neglected Question of Sustainability. Plants, 11(9),1153. doi: 10.3390/plants11091153.
6. Hyunjin, C., & Sainan, H. (2021) A study on the design and operation method of plant factory using artificial intelligence. Nanotechnology for Environmental Engineering, 2021, 6(3). doi: 10.1007/s41204-021-00136-x.
7. Jakobsen, O. M., Schiefloe, M., Mikkelsen, O., Paille, C., & Jost, A.I.K. (2020) Real-time monitoring of chemical water quality in closed-loop hydroponics. Acta Horticulturae, 1005–1018. doi: 10.17660/actahortic.2020.1296.127
8. Khan, F. A. (2018) A Review an Hydroponic Greenhouse Cultivation for Sustainable Agriculture. International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 2(2), 59–66. doi: 10.31015/jaefs.18010.
9. Khater, E., Bahnasawy, A., Abass, W., Morsy, O. & Egela, M. (2021) Production of basil (Ocimum basilicum L.) under different soilless cultures. Scientific Reports, 11(1). doi: 10.1038/s41598-021-91986-7.
10. Kilinc, S. S., Ertan, E., & Seferoglu, S. (2007). Effects of different nutrient solution formulations on morphological and biochemical characteristics of nursery fig trees grown in substrate culture. Scientia Horticulturae, 113(1), 20–27. doi: 10.1016/j.scienta.2007.01.032.
11. Koukounaras, A. (2020) Advanced greenhouse horticulture: new technologies and cultivation practices. Horticulturae, 7(1), 1. doi: 10.3390/horticulturae7010001.
12. Kozai, T. (2018) Benefits, problems and challenges of plant factories with artificial lighting (PFALs): a short review. Acta Horticulturae, 25–30. doi: 10.17660/actahortic.2018.1227.3.
13. Laland, K. N., & Rao, M. S. (1955) Micro-Element Nutrition of Plants. Soil Science, 79(3), 231. doi: 10.1097/00010694-195503000-00029.
14. Lee, R. J., Bhandari, S. R., Lee, G., & Lee, J. G. (2019). Optimization of temperature and light, and cultivar selection for the production of high-quality head lettuce in a closed-type plant factory. Horticulture Environment and Biotechnology. doi: 10.1007/s13580-018-0118-8.
15. Lele, M., Zhang, J. W., Ren, R. D., Fan, B. H., Hou, L. P., & Li, J. M. (2020). Effects of different organic nutrient solution formulations and supplementation on tomato fruit quality and aromatic volatiles. Archives of Agronomy and Soil Science. doi: 10.1080/03650340.2020.1740208.
16. Li, C., Wu C. J., Li, G. B., Feng, J. C., Zhang, F. S., Wang, C., & Zhang, B. G. (2019). Effects of hydroponic nutrient solution formula on Yield and quality of different leafy vegetables. Changjiang vegetables (06), 62–66.
17. Lu, T., Yu, H. J., Wang, T. Y., Zhang, T. Y., Shi, C. H., & Jiang, W. J. (2022) Influence of the Electrical Conductivity of the Nutrient Solution in Different Phenological Stages on the Growth and Yield of Cherry Tomato. Horticulturae, 8(5), 378. doi: 10.3390/horticulturae8050378.
18. Martínez-Sánchez, A., Luna, M. C., Selma, M. V., Tudela, J. A., Abad, J., & Gil, M. I. (2012). Baby-leaf and multi-leaf of green and red lettuces are suitable raw materials for the fresh-cut industry. Postharvest Biology and Technology, 63(1), 1–10. doi: 10.1016/j.postharvbio.2011.07.010.
19. Miller, A., Adhikari, R., & Nemali, K. (2020). Recycling Nutrient Solution Can Reduce Growth Due to Nutrient Deficiencies in Hydroponic Production. Frontiers in Plant Science, 11. doi: 10.3389/fpls.2020.607643.
20. Orsini, F., Pennisi, G., Zulfiqar, F., & Gianquinto, G. (2020) Sustainable use of resources in plant factories with artificial lighting (PFALs). European Journal of Horticultural Science, 85(5),297-309. doi: 10.17660/ejhs.2020/85.5.1.
21. Petropoulos, S., Fernandes, N., Karkanis, A., Antoniadis, V., Barros,Lillian, & Ferreira, I. C. (2018). Nutrient solution composition and growing season affect yield and chemical composition of Cichorium spinosum plants. Scientia Horticulturae, 231, 97–107. doi: 10.1016/j.scienta.2017.12.022.
22. Peyvast, G. H., Olfati, J. A., Kharazi, P. R., & Roudsari, O. N. (2010) Effect of substrate on greenhouse cucumber production in soilless culture. Acta Horticulturae, 429–436. doi: 10.17660/actahortic.2010.871.59.
23. Saengtharatip, S., Lu, N., & Takagaki, M. (2018) Supplemental upward LED lighting for growing romaine lettuce (Lactuca sativa) in a plant factory: cost performance by light intensity and different light spectra. Acta Horticulturae, 623–630. doi: 10.17660/actahortic.2018.1227.79.
24. Sambo, P., Nicoletto, C., Giro, A., Pii, Y., Valentinuzzi, F., Mimmo, T., Lugli, P., Orzes, G., Mazzetto, F., & Cesco, S. (2019) Hydroponic Solutions for Soilless Production Systems: Issues and Opportunities in a Smart Agriculture Perspective. Frontiers in Plant Science, 10. doi: 10.3389/fpls.2019.00923.
25. Schwarz, D., Grosch, R., Gross, W., & Hoffmann-Hergarten, S. (2005) Water quality assessment of different reservoir types in relation to nutrient solution use in hydroponics. Agricultural Water Management, 71(2), 145–166. doi: 10.1016/j.agwat.2004.07.005
26. Sirsat, S., Mohammad, Z. H., & Raschke, I. M. (2021). Safety and Quality of Romain Lettuce Accessible to Low Socioeconomic Populations Living in Houston, TX. Journal of Food Protection. doi: 10.4315/jfp-21-250.
27. Son, Y. J., Park, J. E., Kim, J., Yoo, G., & Nho, C. W. (2021) The changes in growth parameters, qualities, and chemical constituents of lemon balm (Melissa officinalis L.) cultivated in three different hydroponic systems. Industrial Crops and Products, 163,113313. doi: 10.1016/j.indcrop.2021.113313.
28. Suyantohadi, A., Kyoren, T., Hariadi, M., Purnomo, M. H., & Morimoto, T. (2010). Effect of high concentrated dissolved oxygen on the plant growth in a deep hydroponic culture under a low temperature. IFAC Proceedings Volumes, 43(26), 251–255. doi: 10.3182/20101206-3-jp-3009.00044.
29. Vandam, D., Anderson, T., Villiers, D., & Timmons, M. (2017). Growth and Tissue Elemental Composition Response of Spinach (Spinacia oleracea) to Hydroponic and Aquaponic Water Quality Conditions. Horticulturae, 3(2), 32. doi: 10.3390/horticulturae3020032.
30. Wild, A. (1985) A guide for the hydroponic and soilless culture grower. Agricultural Systems, 16(3), 194–195. doi: 10.1016/0308-521x(85)90012-5.
31. Zhang, J. X. (2005). Effects of different concentrations of nutrient solution on the growth of lettuce Anhui Agricultural Science (12), 2302-2303 + 2317.