성장률 이상의 상추 조명

상추는 미국에서 가장 널리 재배되는 녹색 잎입니다. 대부분의 상추는 들판에서 재배되지만, 통제된 환경 농업(CEA) 온실과 수직 농장에서 생산량이 증가하고 있습니다. 실제로 2019년 USDA 특산품 인구조사에 따르면 상추는 이제 미국에서 토마토에 이어 두 번째로 큰 온실 채소 작물입니다. 미국 북부 지역의 겨울 온실 생산은 생산량을 늘리기 위해 보조 조명에 의존합니다. 광량(일일 광적분)과 품질(광의 스펙트럼 또는 색상)은 수확량(일반적으로 판매 가능한 신선 중량), 잎 색상/색소 및 영양 함량을 포함하여 상추 작물의 여러 측면에 영향을 미칩니다. 영양 측면에서 양상추는 비타민 K, 크산토필(눈 건강에 중요한 카로티노이드 계열), 안토시아닌, 엽산 및 철분의 중요한 공급원입니다.

온실 난방 및 조명용 에너지는 일반적으로 두 번째로 큰 생산 비용입니다. 전통적으로 HID(고휘도 방전) 조명은 상추 온실에서 흐리고 빛이 약한 겨울철에 빛을 보충하는 데 사용됩니다. 고압 나트륨(HPS)과 세라믹 금속 할로겐화물(CMH)은 두 가지 유형의 HID입니다. 이러한 조명은 상대적으로 오래 지속되고 초기 비용이 저렴하지만 에너지의 상당 부분이 열로 변환되고 추가 열을 상쇄하기 위해 추가 냉각이 필요할 수 있으므로 에너지 효율성이 떨어집니다. HID 설비의 또 다른 단점은 빛의 강도와 빛의 스펙트럼을 조정할 수 없다는 것입니다. 발광 다이오드(LED)는 주로 에너지 비용을 절감할 뿐만 아니라 강도와 스펙트럼에서 제공하는 유연성으로 인해 채택이 증가하고 있습니다. 붉은잎 상추의 경우 붉은 색을 내기 위해서는 푸른 빛(중요한 색소이자 항산화제인 안토시아닌에서 유래)이 필요하다는 것은 잘 알려져 있습니다. HPS 조명은 청색 스펙트럼이 낮기 때문에 자연광(청색 포함)이 낮은 겨울에는 붉은 양상추의 진한 색상이 부족한 경우가 많습니다. 빛의 스펙트럼을 이용하여 상추의 색소와 영양성분을 조절할 수 있습니다. 그러나 영양분 함량과 상추 수확량에 미치는 영향과 관련하여 다양한 보조 광원에 대한 정보가 부족합니다. 추가 조명은 식물의 물 사용에도 영향을 미칠 수 있으며, 이는 관개 일정에 영향을 미치고 재배 공간의 제습이 필요합니다. 우리는 기존 조명(HPS 및 CMH)과 두 가지 유형의 LED(광대역 흰색 및 빨간색:파란색)를 비교하는 온실 연구를 수행했습니다.

실험은 12월부터 3월 중순까지 뉴욕 중심부의 온실에서 진행됐다. 이 연구에는 두 가지 상추 품종인 'Rex'(수경재배에 흔히 사용되는 버터헤드 유형)와 'Rouxai'(붉은 참나무 잎 품종)가 사용되었습니다. 종자는 일주일 동안 암면 큐브에서 자라난 후 4주 동안 조명 처리 하에 소형 심층 수경 재배(DWC) 수경 시스템에 이식되었습니다. 뿌리 부분에 산소를 공급하기 위해 영양 용액에 공기를 펌핑했습니다. 동일한 온실에 HPS, CMH, 빨간색: 파란색 LED(빨간색 70%, 파란색 30%) 및 흰색 LED(빨간색 36%, 파란색 27%, 녹색 45%)의 4가지 조명 처리 장치가 설치되었습니다. 모든 처리는 150μmol·m-2·s-1의 동일한 강도를 갖도록 조정되었으며 매일 보충 조명의 시간은 17mol·m-1의 일광 적분(DLI)을 달성하기 위해 컴퓨터 제어로 조정되었습니다. 각 처리별로 2·d-1. 각 조명 처리는 온실 내 무작위로 위치한 두 개의 벤치에서 구현되었으며 실험은 각각의 새로운 주기 전에 조명 처리를 무작위로 지정하여 3개의 작물 주기에 걸쳐 수행되었습니다. 온실의 주야간 온도 설정 지점은 77/68°F였습니다. 묘목을 일반 환경에서 1주 동안 재배한 후 이식하여 조명 처리 하에서 4주 동안 재배했습니다. 물 사용량은 매주 3회 기록되었습니다. 4주간의 조명 처리 후, 처리 영역당 각 품종에서 9개의 식물을 파괴적으로 수확하고 식물의 높이, 너비 및 생중량에 대한 데이터를 수집했습니다. 9개 식물 중 3개 식물을 냉동하여 색소와 영양분(엽록소, 크산토필, 안토시아닌 및 미네랄 성분 함량)을 분석했습니다. 나머지 샘플은 잎 표면적 및 건조 중량에 대한 데이터 수집에 사용되었습니다.