Kiểm tra tác động của lịch trình ánh sáng gián đoạn trong các trang trại trong nhà

Canh tác trong nhà và mô hình trang trại thẳng đứng phụ thuộc nhiều vào chiếu sáng nhân tạo để duy trì quang chu kỳ kéo dài, hỗ trợ quang hợp và tăng trưởng tối ưu của cây trồng. Tuy nhiên, sự gia tăng đáng kể chi phí điện năng toàn cầu trong những năm gần đây đã đặt ra thách thức lớn đối với tính bền vững và hiệu quả kinh tế của các hệ thống này. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của các lịch trình chiếu sáng gián đoạn đến sinh trưởng, phản ứng sinh lý và năng suất của cây cà chua bi trồng trong trang trại thẳng đứng, đồng thời xác định tiềm năng tiết kiệm năng lượng mà vẫn duy trì năng suất.

Phương pháp

Thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Cấu trúc Trang trại (AUA), Đại học Nông nghiệp Athens. Cây cà chua bi được trồng trong điều kiện trang trại thẳng đứng thử nghiệm và áp dụng bốn chế độ chiếu sáng khác nhau:

- C-14L10D (đối chứng): 14 giờ chiếu sáng liên tục, 10 giờ tối.
- NI-14L10D (gián đoạn chuẩn hóa): 14 giờ chiếu sáng, với chu kỳ 10 phút sáng/50 phút tối.
- LSI-14L10D (theo tải năng lượng): 14 giờ chiếu sáng, gián đoạn linh hoạt theo nhu cầu năng lượng.
- LSI-13L11D (theo tải năng lượng rút ngắn): 13 giờ chiếu sáng gián đoạn, 11 giờ tối.

Các chế độ trên được kết hợp với hai phổ ánh sáng: ánh sáng Trắng và Xanh lam/Đỏ/Đỏ xa (B/R/FR). Các thông số sinh lý lá được phân tích để đánh giá mức độ chịu stress quang chu kỳ, đồng thời các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất được ghi nhận sau thu hoạch.

Kết quả

- Phản ứng sinh lý: Các chu kỳ chiếu sáng gián đoạn không gây tác động tiêu cực rõ rệt đến đặc điểm sinh lý của lá, cho thấy cây cà chua có khả năng thích nghi với stress phi sinh học do gián đoạn ánh sáng gây ra.
- Năng suất: Dữ liệu sau thu hoạch chỉ ra rằng một số chế độ gián đoạn duy trì hoặc cải thiện sự phát triển so với chiếu sáng liên tục.
- Ảnh hưởng của quang phổ: Thành phần phổ ánh sáng thể hiện ảnh hưởng đáng kể hơn đến năng suất so với kiểu lịch chiếu sáng.
- Hiệu quả năng lượng: Chế độ LSI-14L10D kết hợp phổ B/R/FR đạt năng suất 93 g quả tươi/cây và 30,4 g khối lượng khô, đồng thời tiết kiệm 16 kWh năng lượng so với phương pháp chiếu sáng liên tục.

Thảo luận và Kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các lịch trình chiếu sáng gián đoạn có thể được coi là một chiến lược hiệu quả nhằm giảm tiêu thụ năng lượng trong canh tác trong nhà mà không làm giảm năng suất. Trên thực tế, trong một số trường hợp, năng suất còn được cải thiện nhờ sự kết hợp giữa gián đoạn chiếu sáng và phổ ánh sáng phù hợp. Điều này mở ra hướng phát triển các giao thức chiếu sáng linh hoạt, vừa đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng, vừa duy trì năng suất và chất lượng cây trồng trong các hệ thống nông nghiệp trong nhà và trang trại thẳng đứng hiện đại.

Nguồn: Research Gate