رشد و عملکرد هندوانه (Citrullus lanatus) در خانه پلاستیکی در پاسخ به نور مکمل LED سفید
بوته هندوانه رقم Kinaree 457 در خانه پلاستیکی فقط با نور طبیعی روز (گروه کنترل) و یا با روشنایی شبانه به مدت 6 ساعت (12:00-6:00 عصر) یا 12 ساعت (6:00 بعد از ظهر تا 6:00 صبح) از کاشت تا برداشت پرورش داده شد. ارتفاع بوته، محتوای کلروفیل برگ و عملکرد میوه در پاسخ به نور مکمل LED 6 ساعته به طور قابل توجهی افزایش یافت. حجم میوه، اندازه (طول در عرض) و ضخامت گوشت میوه در روش نور مکمل LED 6 ساعته به ترتیب 2.3 کیلوگرم، 19.3 × 15.7 سانتیمتر و 15.7 سانتیمتر بودند درحالی که این ارقام در گروه کنترل به ترتیب 1.7 کیلوگرم، 16.0 × 14.3 سانتیمتر و 13.8 سانتیمتر ثبت شد. اثرات درمانی قابل توجهی بر روی ضخامت پوست، رنگ گوشت L*، مقادیر b*، pH عصاره میوه و کل مواد جامد محلول مشاهده نشد. با این حال، تیمار 6 ساعته منجر به کاهش قرمزی گوشت میوه (مقادیر a* کمتر)، سفتی و اسیدیته قابل تیتراسیون بالاتر از گروه کنترل شد که ضرورت بهبود مدیریت کشت را نشان می‌دهد. علاوه براین، آمارهای متغیر از تحلیل مؤلف اصلی (PCA) به منظور بررسی کیفیت فیزیکوشیمیایی تغییرات هندوانه‌ها، از تیمارهای نوری و کنترل صرف نظر از مدت زمان تابش، نیز در اینجا انجام شده است.
هندوانه (Citrullus lanatus) میوه سبزی کدویی محبوبی با ارزش اقتصادی بالا است و به طور گسترده در سراسر جهان و به ویژه تمام مناطق تایلند کشت می‌شود. کل تولید سطح زیرکشت در تایلند حدود 13740 هکتار با متوسط عملکرد 21.1 تن در هکتار و فروش 10.33 THB (معادل 0.3 دلار امریکا) در هر کیلوگرم است. هندوانه عمدتا به صورت تازه یا فرآوری شده مانند آب هندوانه و مواد افزودنی مصرف می‌شود. هر 100 گرم هندوانه تازه حاوی 34 کیلو کالری انرژی، 92 گرم آب، 0.7 گرم پروتئین، 0.1 گرم چربی و 7.0 گرم کربوهیدرات است. هندوانه‌های قرمز گوشتی سرشار از لیکوپن هستند که حتی بالاتر از گوجه فرنگی است. تقاضای بازار برای هندوانه همچنان روبه افزایش است. رشد محصولات معمولی در گلخانه‌ها از محیط‌های خشن، هجوم آفات و بیماری‌های ناشی از حشرات جلوگیری می‌کند. در تایلند، درحال حاضر استفاده از خانه‌های پلاستیکی به عنوان سازه گلخانه‌ای به دلیل مقرون به صرفه بودن و دوام زیاد گسترش یافته است. این خانه‌های پلاستیکی برای طیف گسترده‌ای از محصولات به ویژه هندوانه، خیار و خربزه به منظور دستیابی به محصولات باکیفیت استفاده می‌شوند. نور اولین عامل محیطی است که رشد و نمو گیاه را تنظیم می‌کند زیرا نقش مهمی در فرایندهای فتوسنتز و مورفوژنتیک گیاه دارد. سه جنبه نور که رشد گیاه را تحت تاثیر قرار می‌دهند عبارتند از شدت نور، کیفیت یا طول موج نور و مدت نور یا دوره نوری. این عوامل طریق نور مصنوعی با هدف تقویت رشد و افزایش عملکرد کیفی محصولات قابل کنترل هستند. دیود ساطع نور (LED) به طور فزاینده‌ای برای افزایش راندمان تولید محصولات در سیستم‌های باغبانی روبه افزایش است. لامپ‌های LED درمقایسه با لامپ‌های فلورسنت که فقط 2000-3000 ساعت دوام می‌آورند، 100.000-50.000 ساعت دوام دارند. با این حال، این لامپ‌ها تا 90 درصد کمتر از لامپ‌های فلورسنت برق مصرف می‌کنند درحالی که حداقل 5 برابر لامپ‌های معمولی نور بیشتری تولید می‌کنند و همچنین حداقل 2 برابر بزرگتر از لامپ‌های فلورسنت فشرده (CFL) نیز هستند. LED سازگار با محیط زیست است زیرا مادون قرمز و اشعه ماوراء بنفش که می‌تواند برای پوست و چشم انسان مضر باشد، ساطع نمی‌کند و از جیوه هم که برای محیط زیست خطرناک است، در ساخت آن استفاده نشده است. LED همچنین به عنوان ابزاری برای ترویج و توسعه گیاهان کارآمد در نظر گرفته می‌شود. ازطرفی، به عنوان منبع نور یا نور مکمل طبیعی تحت شرایط کنترل استفاده می‌شود. این مطالعه به بررسی اثرات نور مکمل LED در بهبود رشد، عملکرد و کیفیت هندوانه کشت شده در خانه‌های پلاستیکی می‌پردازد.
رشد گیاه
همان طور که در جدول زیر نشان داده شده است، ارتفاع گیاهان تحت نور LED درمقایسه با نور طبیعی روز (گروه کنترل) با سرعت بیشتری افزایش یافت.
جدول 1:
این اثربخشی از لحاظ آماری 28-56 روز بعد از پیوند مشاهده شد. در روز 56 و آخر، ارتفاع بوته در گروه کنترل (حدود 125 سانتیمتر) تقریبا مشابه با گیاهان تحت تابش LED حدود 28 روز پس از پیوند بود. ارتفاع نهایی گیاه تحت تیمار LED بیش از 10 سانتیمتر بلندتر از گروه کنترل بود. اثرات حاصل از تیمار 6 و 12 ساعته LED باهم مقایسه شدند و مشاهده شد که تیمار 6 ساعته برای رشد گیاه کافی بود. باتوجه به جدول زیر، محتوای کلروفیل برگ نیز روند مشابهی را نشان داد.
جدول 2:
محتوای کلروفیل در گیاهان تیمار شده با LED نسبت به گروه کنترل 21 و 56-42 روز پس از پیوند به طور قابل توجهی افزایش یافت. مدت زمان تابش LED تغییرات محسوسی را نشان نداد. با این حال، تیمار 6 ساعته LED برای افزایش محتوای کلروفیل کافی بود. محتوای کلروفیل همزمان با مراحل رشد گیاه کلروفیل کاهش یافت. محتوای کلروفیل در گیاهان گروه کنترل تحت تیمار LED، 21 روز پس از پیوند در واحدهای 75 و 82-81 SPAD ثبت شد و این مقادیر ثبت شده در گیاهان کنترل و گیاهان تحت تیمار LED تا 56-42 روز پس از پیوند به ترتیب به 58 و 69-65 واحد SPAD کاهش یافت. یکی از اثرات مستقیم نور مکمل LED افزایش ارتفاع گیاه است که به افزایش فتوسنتز به دلیل افزایش محتوای کلروفیل نسبت داده می‌شود. هر دو اثر (افزایش ارتفاع بوته و محتوای کلروفیل) نیز در این مطالعه حاصل شده‌اند. در نتیجۀ افزایش فتوسنتز، مواد آلی بیشتر مانند قندها تولید می‌شوند که از فرایندهای رشد به عنوان منبع انرژی (ATP) که مورد نیاز فرایندهای متابولیک و داربست‌های کربن (پیش سازها) در فرایندهای بیوسنتزی است، پشتیبانی می‌کنند. نتایج مشابهی نیز در کشت گوجه فرنگی، توت فرنگی، فلفل شیرین و خربزه به دست آمده است.
کیفیت میوه
باتوجه به داده ارائه شده در جدول زیر، نور LED میوه‌های بزرگتر و سنگین‌تری نسبت به گروه کنترل تولید می‌کند.
جدول 3:
تیمار 6 و 12 ساعته LED اثرات قابل قیاسی داشتند. وزن میوه در هریک از گیاهان تحت تیمار LED حدود 2.3 تا 2.5 کیلوگرم و اندازه طولی 20-19 سانتیمتر بود که ازلحاظ پهنا هم تا 16 سانتیمتر رشد داشتند که بیشتر از گروه کنترل (1.65 کیلوگرم، 16 سانتیمتر طول و 14 سانتیمتر پهنا) بود. در شکل زیر اندازه ظاهری میوه‌ها نشان داده شده است.
شکل 1:
علاوه براین، همان طور که در جدول 3 نشان داده شد، میوۀ گیاهان تیمار شده با LED گوشت ضخیم تری (حدود 16 سانتیمتر) از گوشت گروه کنترل (14 سانتیمتر) دارند. تغییر محسوسی در ضخامت پوسته میوه در بین تیمارها مشاهده نشد و همگی از 0.38 تا 0.55 سانتیمتر متغیر بودند. باتوجه به جدول زیر، مختصات رنگ گوشت میوه L* (روشن) و b* (آبی تا زرد) در بین تیمارها به ترتیب 33.47-27.81 و 10.99-9.35 گزارش شدند که ازنظر آماری تفاوت چندانی نداشتند.
جدول 4:
اما با این حال، اختلاف محسوسی در مقادیر a* (سبز به قرمز) میوه در گیاهان تیمار شده با LED 6 ساعته مشاهده شد که مقادیر a* کمتری (15.66) داشتند و نشان می داد رنگ قرمز آنها کمتر از گروه کنترل است.
کلام آخر و جمع بندی
نور مکمل LED باعث بهبود رشد و عملکرد میوه هندوانه های پرورش یافته در خانه‌های پلاستیکی می شود. تیمار 6 ساعته LED عملکرد بهتری نسبت به تیمار 12 ساعته داشت و اثبات شده که با افزایش مدت زمان قرار گرفتن در معرض نور LED مزیت بیشتری نداشت. بنابراین، باتوجه به اینکه قرمزی و سفتی گوشت میوه‌ها با استفاده از این روش‌ها کاهش یافته و اسیدیته آنها نیز افزایش می‌یابد، به مطالعات بیشتری برای بهینه سازی و کاهش اثرات مضر این تیمارها نیاز است.
