ارزیابی اثرات نور مصنوعی بر برخی شاخص‌های گیاه در طراحی و ساخت یک کارخانه گیاهی مقیاس کوچک

ماشین های کشاورزی

مقاله 8، دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 28، تیر 1402، صفحه 213-226   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2022.73522.1070

نویسندگان

پوریا شمسی رودبارسرا¹؛ سیدرضا موسوی سیدی^{* 2}؛ داود کلانتری²؛ کامران قاسمی³

¹‌دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

²گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

³گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

تولید مواد غذایی در محیط شهری راهکار مناسبی برای به‌کارگیری فضاهای بلااستفاده می­باشد. هدف اصلی این پژوهش طراحی و ساخت یک کارخانه گیاهی مجهز به نور مصنوعی جهت استفاده در مناطق شهری می­‌باشد. از آن‌جا ‌که تامین نور مناسب از مهم‌ترین ویژگی‌های تاثیرگذار بر کارایی یک کارخانه گیاهی محسوب می‌شود، تعداد 8 تیمار نوری (B=1, G=0, R=2)، (R=2, G=1, B=0)، (R=1, G=0, B=2)، (R=0, G=1, B=2)، (R=1, G=1, B=1)، (R=0, G=0, B=1)، (R=1, G=0, B=0) و نور خورشید به‌عنوان شاهد و در سه تکرار مورد آزمایش قرار گرفت. گیاه مورد استفاده تربچه با نام علمی Raphanus sativus بود که پس از 5 هفته برداشت شد و پارامترهای مختلفی از قبیل کلروفیل، وزن تر و خشک، قند و طول گیاه اندازه­‌گیری گردید. بیشترین میزان کلروفیل a 0.964 و کمترین مقدار آن 0.318 میلی‌گرم بر گرم وزن تر برگ ثبت شد که به‌ترتیب برای تیمارهای (B1, G0, R2) و (R1, G0, B0) به‌دست آمد. بیشترین و کمترین مقدار کلروفیل b نیز به‌ترتیب مربوط به تیمار (R2, G0, B1) با مقدار 0.666 و تیمار (R1, G0, B0) با مقدار 0.229 میلی‌گرم بر گرم وزن تر بود. بیشترین و کمترین مقدار کارتنوئید نیز به‌ترتیب مربوط به تیمار (R2, G1, B0) با مقدار 74.75 میلی‌گرم بر گرم وزن تر برگ و تیمار (R1, G0, B0) با مقدار 30.6 میلی‌گرم بر گرم وزن تر برگ بود. بیشترین میزان قند 0.717 و کمترین مقدار آن 0.02 میکروگرم بر گرم وزن خشک برگ ثبت شد که به‌ترتیب برای تیمارهای (B1, G0, R2) و (R1, G0, B0) به‌دست آمد. همچنین بالاترین وزن تر و خشک گیاه مربوط به تیمار (R2, G0, B1) با مقادیر 0.27 گرم و 0.014 گرم و کمترین آن مربوط به تیمار (R1, G0, B0) بود که به‌ترتیب 0.155 و 0.007 گرم ثبت شدند. اما تیمارها بر طول گیاه تاثیر نداشتند و اختلاف معنی‌­داری مشاهده نشد. نتایج نشان داد که ترکیب نوری (R2, G0, B1) مناسب­‌‎ترین تیمار در سامانه طراحی شده بود.

کلیدواژه‌ها

رژیم نوری؛ کارخانه گیاهی؛ کشاورزی شهری؛ کلروفیل؛ نور مصنوعی

مراجع

1. Graamans, L., Baeza, E., Dobbelsteen, A.V. D., Tsafaras, I., & Stanghellini, C. (2018). Plant factories versus greenhouses: Comparison of resource use efficiency. Agricultural Systems, 160, 31-43. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2017.11.003
2. Ikeda, A., Tanimura, Y., Ezaki, K., Kawai, Y., Nakayama, S., Iwao, K., & Kageyama, H. (1991). Environmental control and operation monitoring in a plant factory using artificial light. International Workshop on Sensors in Horticulture, 304, 151-158. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1992.304.16
3. Javanmardi, J. (2010). Scientific and applied basis for vegetable. University of Mashhad (In Persian).
4. Kozai, T. (2007). Propagation, grafting and transplant production in closed systems with artificial lighting for commercialization in Japan. Propagation of Ornamental Plants, 7(3), 145-149.
5. Kozai, T. (2012). Sustainable plant factory: Closed plant production systems with artificial light for high resource use efficiencies and quality produce. International Symposium on Soilless Cultivation 1004: 27-40. https://doi.org/17660/ActaHortic.2013.1004.2
6. Kozai, T. (2013a). Resource use efficiency of closed plant production system with artificial light: concept, estimation and application to plant factory. Japan Academy, 89, 447-461. https://doi.org/10.2183/pjab.89.447
7. Kozai, T. (2013b). Plant factory in Japan-current situation and perspectives. Chronica Horticulturae, 53(2), 8-1.
8. Kozai, T., Niu, G., & Takagaki, M. (2019). Plant factory: an indoor vertical farming system for efficient quality food production. Academic press.
9. Li, M., Kozai, T., Ohyama, K., Shimamura, S., Gonda, K., & Sekiyama, S. (2012). Estimation of hourly CO₂ assimilation rate of lettuce plants in a closed system with artificial lighting for commercial production. Ecological Engineering, 24(3), 77-83.
10. Lichtenthaler, H. K., & Buschmann, C. (2001). Chlorophylls and carotenoids: Measurement and characterization by UV-VIS spectroscopy. Current Protocols in Food Analytical Chemistry, 1(1), F4-3. https://doi.org/10.1002/0471142913.faf0403s01
11. Ohyama, K., Takagaki, M., & Kurasaka, H. (2008). Urban horticulture: its significance to environmental conservation. Sustainability Science, 3(2), 241-247. https://doi.org/1007/s11625-008-0054-0
12. McCready, R. M., Guggolz, J., Silviera, V., & Owens, H. S. (1950). Determination of starch and amylose in vegetables. Analytical Chemistry, 22(9), 1156-1158. https://doi.org/10.1021/ac60045a016
13. Shimizu, H., Saito, Y., Nakashima, H., Miyasaka, J., & Ohdoi, K. (2011). Light environment optimization for lettuce growth in plant factory. IFAC Proceedings Volumes, 44(1), 605-609. https://doi.org/10.3182/20110828-6-IT-1002.02683
14. Takagaki, M., Hara, H., & Kozai, T. (2014). Indoor horticulture using micro-plant factory for improving quality of life in urban areas: design and a social experiment Approach, IHC 2014, Abstract book.