КОНСТРУКЦІЯ КЛІМАТИЧНОЇ КАМЕРИ З ОСВІТЛЕННЯМ, АДАПТОВАНИМ ДЛЯ ВИРОЩУВАННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР
Ключові слова:
теплиця, світлодіоди, флуоресцентна лампа, гроубокс, фітотрон, закритий грунт, інтенсивність світла
Анотація
В останні роки в Україні та світі з'являється все більше тепличних комплексів. Збільшення їх кількості потрібне задля забезпечення людства продуктами харчування, так як населення землі щороку зростає. Для вирощування рослин у закритому ґрунті та із застосуванням аеропоніки потребує контрольованих умов із створенням оптимального середовища росту та розвитку. Проведення вегетаційних дослідів у гроубоксах також дозволяють отримати повноцінні дані щодо вивчення генотипів рослин, ефективності добрив, біопрепаратів і т.і. Одним із питань, що потребує додаткового вивчення, є дослідження щодо обрання найбільш придатного джерела освітлення для вирощування рослин, зокрема, сільськогосподарських. Відповідно, було спроектовано та побудовано кліматичну камеру об’ємом 1,44 м3, висотою 2 м з метою здійснювати дослідження рослин. Для контролю абіотичних факторів в ній використовуються такі датчики як YL-38+YL-69 та HTU-21, для освітлення - світлодіоди моделі ST-12-5050-60-RGB-65 та люмінесцентна лампу DeLux T8 36/33. Програму для контролю клімату було створено за допомогою “Arduino IDE”. Показана відмінність створеної клімат-камери у більш швидкій заміні джерел освітлення. Встановлено переваги та недоліки джерел освітлення, що використовуються у середовищах з контрольованими умовами для вирощування рослин. Наведено приклади інших гроубоксів, фітотронів та кліматичних камер, що використовуються для вирощування культур.
Посилання
1. Bespalov, I. M. (2007). Laboratorni klimatychni kompleksy dlia doslidiv z biolohichnymy obiektamy [Laboratory climatic complexes for experiments with biological objects]. Zbirnyk naukovykh prats Instytutu tsukrovykh buriakiv UAAN, 9, 300-306 (in Ukrain-ian).
2. Borysov, V. M. (2013). Osoblyvosti struktury ta konstruktsii klimatychnoi kamery dlia doslidzhennia derevyny [Features of the structure and construction of the climatic chamber for the study of wood]. Pratsi Odeskoho politekhnichnoho universytetu, 2(41), 89-94 (in Ukrainian).
3. Chervinskyi, L. S., & Lutsak, Ya. M. (2014). Eksperymentalna ustanovka dlia doslidzhennia vplyvu zminy spektru optychnoho vyprominiuvannia na zrostannia teplychnykh roslyn [Experimental setup to study the effect of changes in the spectrum of optical radiation on the growth of greenhouse plants]. Enerhetyka i avtomatyka, 4, 119-125 (in Ukrainian).
4. Choong, T.W., He, J., Qin, L., & Lee, S.K. (2018). Quality of supplementary LED lighting effects on growth and photosynthesis of two different Lactuca recombinant inbred lines (RILs) grown in a tropical greenhouse. Photosynthetica, 56(4), 1278-1286. https://doi.org/10.1007/s11099-018-0828-2
5. Dutta Gupta, S. (Ed.). (2017). Light Emitting Diodes for Agriculture: Smart Lighting. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-5807-3
6. Gomez, C., Morrow, R.C., Bourget, M., Massa, G.D., & Mitchell, C.A. (2013). Comparison of Intracanopy Light-emitting Diode Towers and Overhead High-pressure Sodium Lamps for Supplemental Lighting of Greenhouse-grown Tomatoes. Hort Technology, 23(1), 93-98. https://doi.org/10.21273/HORTTECH.23.1.93
7. Hilmy, R. H., Susana, R., & Hadiatna, F. (2021). Rancang Bangun Smart Grow Box Hidroponik untuk Pertumbuhan Tanaman Microgreen Berbasis Internet of Things. Power Elektronik: Jurnal Orang Elektro, 10(2), 41-47.
8. Evtushenko E. V. & Chekurov V. M. (2008). Duration of ontogenesis phases and some elements of ear productivity in sum-mer soft wheat (Triticum aestivum L.) in connection with lighting intensity and photoperiod. Agricultural biology (in Russian), 1, 60-64.
9. Katagiri F., Canelon-Suarez D., Griffin K., Petersen J., Meyer R.K., Siegle M., et al. (2015). Design and Construction of an Inexpensive Homemade Plant Growth Chamber. PLoS ONE 10(5): e0126826. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126826
10. Katzin, D., Mourik, S. v., Kempkes, F., & Henten, E.J. v. (2020). GreenLight – An open source model for greenhouses with supplemental lighting: Evaluation of heat requirements under LED and HPS lamps. Biosystems Engineering, 194, 61-81. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.03.010
11. Kotsiurba V. V. (2020). Avtomatyzovana systema vyroshchuvannia roslyn, chutlyvykh do abiotychnykh faktoriv [Automated system for growing plants sensitive to abiotic factors]. Bakalavrskyi dyplomnyi proiekt KPI im. Ihoria Sikorskoho (in Ukrainian). Excess mode: https://ela.kpi.ua/simple-search?query=%D0%9A%D0%BE%D1%86%D1%8E%D1%80%D0%B1%D0%B0+%D0%92
12. Kowalczyk, K., Olewnicki, D., Mirgos, M., & Gajc-Wolska, J. (2020). Comparison of Selected Costs in Greenhouse Cucumber Production with LED and HPS Supplemental Assimilation Lighting. Agronomy, 10(9), 1342. https://doi.org/10.3390/agronomy10091342
13. Lutsak, Ya. M., & Chervinskyi, L. S. (2014). Ustanovka dlia doslidzhennia dii spektru optychnoho vyprominiuvannia na teplychni roslyny [Installation for studying the effect of the spectrum of optical radiation on greenhouse plants]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 153, 128-129 (in Ukrainian).
14. Massa G.D., Wheeler R.M., Morrow R.C., & H.G. Levine (2016). Growth Chamberson the International Space Stationfor Large Plants. NASA Technical Reports Server. https://core.ac.uk/reader/42695794
15. Mayeux H. S., Johnson H. B., Polley H. W., Dumesnil M. J. & Spanel G. A. (1993). A Controlled Environment Chamber for Growing Plants Across a Subambient CO2 Gradient. Functional Ecology, 7(1), 125-133. https://doi.org/10.2307/2389875
16. Meng, Q., & Runkle, E.S. (2016). Control of Flowering Using Night-Interruption and Day-Extension LED Lighting. In K. Fujiwara, T. Kozai, & E. S. Runkle (Eds.), LED Lighting for Urban Agriculture, 191-202. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-1848-0_14
17. Niinemets Ülo, Keenan Trevor (2012). Measures of Light in Studies on Light-Driven Plant Plasticity in Artificial Environments. Frontiers in Plant Science, 3, 156 p. https://doi.org/10.3389/fpls.2012.00156
18. Palande, V., Zaheer, A., & George, K. (2018). Fully Automated Hydroponic System for Indoor Plant Growth. Procedia Computer Science, 129, 482-488. https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.03.028
19. Porter A.S., Gerald C. Evans-Fitz, McElwain J.C., Yiotis C., Elliott-Kingston C. (2015). Plant Methods, 11:44. doi: 10.1186/s13007-015-0088-0
20. Semenova N. A., Grishin A. A., Dorokhov A. A. (2020). Analytical review of climatic chambers for vegetable crops growing. Bulletin NGIEI, 1 (104), 5–15.
21. Svistunov, S. V. & Bevza, O. M. (2017). Systemy osvitlennia teplychnykh kompleksiv [Lighting systems for greenhouses]. Materialy XI-yi naukovo-praktychnoi konferentsii «Perspektyvni napriamky suchasnoi elektroniky», KPI im. Ihoria Sikorskoho, 232-237 (in Ukrainian).
22. Trawick, E.D., Stinson, W.J., & Martin, A.C. (2018). Energy modeling & design of prototype hydroponic grow system. JMU Scholarly Commons, 2010-2019, 517.
23. Tsili staloho rozvytku [Sustainable development goals]. Excess mode: https://www.ua.undp.org/content/ukraine/uk/home/sustainable-development-goals.html (in Ukrainian)
24. Vernandhes, W., Salahuddin, N.S., & Kowanda, A. (2016). Smart Growbox Design with Temperature and Humidity Monitoring System via the Internet. Teknoin, 22(11), 850-859.
25. Zabel P., Bamsey M., Schubert D., Tajmar M. (2014). Review and analysis of plant growth chambers and greenhouse modules for space. International Conference on Environmental Systems, 13-17 July 2014, Tucson, Arizona.
2. Borysov, V. M. (2013). Osoblyvosti struktury ta konstruktsii klimatychnoi kamery dlia doslidzhennia derevyny [Features of the structure and construction of the climatic chamber for the study of wood]. Pratsi Odeskoho politekhnichnoho universytetu, 2(41), 89-94 (in Ukrainian).
3. Chervinskyi, L. S., & Lutsak, Ya. M. (2014). Eksperymentalna ustanovka dlia doslidzhennia vplyvu zminy spektru optychnoho vyprominiuvannia na zrostannia teplychnykh roslyn [Experimental setup to study the effect of changes in the spectrum of optical radiation on the growth of greenhouse plants]. Enerhetyka i avtomatyka, 4, 119-125 (in Ukrainian).
4. Choong, T.W., He, J., Qin, L., & Lee, S.K. (2018). Quality of supplementary LED lighting effects on growth and photosynthesis of two different Lactuca recombinant inbred lines (RILs) grown in a tropical greenhouse. Photosynthetica, 56(4), 1278-1286. https://doi.org/10.1007/s11099-018-0828-2
5. Dutta Gupta, S. (Ed.). (2017). Light Emitting Diodes for Agriculture: Smart Lighting. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-5807-3
6. Gomez, C., Morrow, R.C., Bourget, M., Massa, G.D., & Mitchell, C.A. (2013). Comparison of Intracanopy Light-emitting Diode Towers and Overhead High-pressure Sodium Lamps for Supplemental Lighting of Greenhouse-grown Tomatoes. Hort Technology, 23(1), 93-98. https://doi.org/10.21273/HORTTECH.23.1.93
7. Hilmy, R. H., Susana, R., & Hadiatna, F. (2021). Rancang Bangun Smart Grow Box Hidroponik untuk Pertumbuhan Tanaman Microgreen Berbasis Internet of Things. Power Elektronik: Jurnal Orang Elektro, 10(2), 41-47.
8. Evtushenko E. V. & Chekurov V. M. (2008). Duration of ontogenesis phases and some elements of ear productivity in sum-mer soft wheat (Triticum aestivum L.) in connection with lighting intensity and photoperiod. Agricultural biology (in Russian), 1, 60-64.
9. Katagiri F., Canelon-Suarez D., Griffin K., Petersen J., Meyer R.K., Siegle M., et al. (2015). Design and Construction of an Inexpensive Homemade Plant Growth Chamber. PLoS ONE 10(5): e0126826. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126826
10. Katzin, D., Mourik, S. v., Kempkes, F., & Henten, E.J. v. (2020). GreenLight – An open source model for greenhouses with supplemental lighting: Evaluation of heat requirements under LED and HPS lamps. Biosystems Engineering, 194, 61-81. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.03.010
11. Kotsiurba V. V. (2020). Avtomatyzovana systema vyroshchuvannia roslyn, chutlyvykh do abiotychnykh faktoriv [Automated system for growing plants sensitive to abiotic factors]. Bakalavrskyi dyplomnyi proiekt KPI im. Ihoria Sikorskoho (in Ukrainian). Excess mode: https://ela.kpi.ua/simple-search?query=%D0%9A%D0%BE%D1%86%D1%8E%D1%80%D0%B1%D0%B0+%D0%92
12. Kowalczyk, K., Olewnicki, D., Mirgos, M., & Gajc-Wolska, J. (2020). Comparison of Selected Costs in Greenhouse Cucumber Production with LED and HPS Supplemental Assimilation Lighting. Agronomy, 10(9), 1342. https://doi.org/10.3390/agronomy10091342
13. Lutsak, Ya. M., & Chervinskyi, L. S. (2014). Ustanovka dlia doslidzhennia dii spektru optychnoho vyprominiuvannia na teplychni roslyny [Installation for studying the effect of the spectrum of optical radiation on greenhouse plants]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 153, 128-129 (in Ukrainian).
14. Massa G.D., Wheeler R.M., Morrow R.C., & H.G. Levine (2016). Growth Chamberson the International Space Stationfor Large Plants. NASA Technical Reports Server. https://core.ac.uk/reader/42695794
15. Mayeux H. S., Johnson H. B., Polley H. W., Dumesnil M. J. & Spanel G. A. (1993). A Controlled Environment Chamber for Growing Plants Across a Subambient CO2 Gradient. Functional Ecology, 7(1), 125-133. https://doi.org/10.2307/2389875
16. Meng, Q., & Runkle, E.S. (2016). Control of Flowering Using Night-Interruption and Day-Extension LED Lighting. In K. Fujiwara, T. Kozai, & E. S. Runkle (Eds.), LED Lighting for Urban Agriculture, 191-202. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-1848-0_14
17. Niinemets Ülo, Keenan Trevor (2012). Measures of Light in Studies on Light-Driven Plant Plasticity in Artificial Environments. Frontiers in Plant Science, 3, 156 p. https://doi.org/10.3389/fpls.2012.00156
18. Palande, V., Zaheer, A., & George, K. (2018). Fully Automated Hydroponic System for Indoor Plant Growth. Procedia Computer Science, 129, 482-488. https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.03.028
19. Porter A.S., Gerald C. Evans-Fitz, McElwain J.C., Yiotis C., Elliott-Kingston C. (2015). Plant Methods, 11:44. doi: 10.1186/s13007-015-0088-0
20. Semenova N. A., Grishin A. A., Dorokhov A. A. (2020). Analytical review of climatic chambers for vegetable crops growing. Bulletin NGIEI, 1 (104), 5–15.
21. Svistunov, S. V. & Bevza, O. M. (2017). Systemy osvitlennia teplychnykh kompleksiv [Lighting systems for greenhouses]. Materialy XI-yi naukovo-praktychnoi konferentsii «Perspektyvni napriamky suchasnoi elektroniky», KPI im. Ihoria Sikorskoho, 232-237 (in Ukrainian).
22. Trawick, E.D., Stinson, W.J., & Martin, A.C. (2018). Energy modeling & design of prototype hydroponic grow system. JMU Scholarly Commons, 2010-2019, 517.
23. Tsili staloho rozvytku [Sustainable development goals]. Excess mode: https://www.ua.undp.org/content/ukraine/uk/home/sustainable-development-goals.html (in Ukrainian)
24. Vernandhes, W., Salahuddin, N.S., & Kowanda, A. (2016). Smart Growbox Design with Temperature and Humidity Monitoring System via the Internet. Teknoin, 22(11), 850-859.
25. Zabel P., Bamsey M., Schubert D., Tajmar M. (2014). Review and analysis of plant growth chambers and greenhouse modules for space. International Conference on Environmental Systems, 13-17 July 2014, Tucson, Arizona.
Опубліковано
2022-05-05
Як цитувати
Шелест, М. С., Дацько, О. М., & Захарченко, Е. А. (2022). КОНСТРУКЦІЯ КЛІМАТИЧНОЇ КАМЕРИ З ОСВІТЛЕННЯМ, АДАПТОВАНИМ ДЛЯ ВИРОЩУВАННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Механізація та автоматизація виробничих процесів, (2 (44), 54-58. https://doi.org/10.32845/msnau.2021.2.11
ISSN 
ISSN 
