تولیدات گیاهی

تولیدات گیاهی

اثر ترکیب طیفی و جهت تابش نور تکمیلی بر شاخص‌های رشدی، فیزیولوژیک و عملکرد فلفل دلمه‌ای (Capsicum annuum L.) در شرایط گلخانه‌ای

نوع مقاله : علمی پژوهشی - باغبانی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
2 استاد گروه علوم باغبانی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
3 دانشیار، گروه علوم و مهندسی باغبانی ، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
4 دانشیار، گروه علوم و مهندسی باغبانی ، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
10.22055/ppd.2026.52875.2372
چکیده
فلفل دلمه‌ای، یکی از محصولات با ارزش گلخانه‌ای است که به دلیل تولید پایدار در طول سال از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با این حال، کمبود نور در محیط‌های کنترل‌شده، رشد و کارایی فتوسنتزی گیاه را محدود می‌کند. سامانه‌های نوردهی متداول از نظر مصرف انرژی کارایی پایینی دارند و ممکن است اثرهای منفی بر رشد گیاه داشته باشند. در مقابل، نور تکمیلی LED با بازدۀ انرژی بالا و امکان تولید طیف‌های نوری خاص، به‌ویژه نور قرمز و آبی نقش مهمی در بیوسنتز کلروفیل، فتوسنتز، افزایش عملکرد و کیفیت میوه ایفا می‌کند. بنابراین، هدف این پژوهش بررسی اثر ترکیب‌های مختلف طیفی نور LED و جهت تابش آن بر ویژگی‌های فیزیولوژیک، کیفی و عملکردی فلفل دلمه‌ای در شرایط گلخانه‌ای بود. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه هیدروپونیک شخصی با استفاده از رقم Westland 2090 انجام شد. عامل اول در سه سطح شامل سه طیف نور شامل نور طبیعی گلخانه به عنوان شاهد، 100٪ قرمز (R100)، و 70٪ قرمز + 30٪ آبی (R70:B30) و عامل دوم، جهت تابش نور در سه جهت تابش از بالا-وسط (TM)، از بالا (T)، و وسط (M) بودند. ترکیب طیفی نور LED و جهت تابش آن اثر معنی‌داری بر شاخص‌های فیزیولوژیک و عملکرد نهایی فلفل دلمه‌ای داشت. طیف ترکیبی R70:B30 موجب بهبود صفات رویشی شد؛ به‌طوری‌که با همین ترکیب نوری، بیشترین تعداد گره و محتوای کلروفیل تحت تابش از بالا مشاهده شد که بیانگر نقش نور آبی در تنظیم ریخت‌زایی نوری و سنتز کلروفیل است. بیشترین سطح برگ در تیمار 100٪ قرمز با تابش از بالا ثبت شد که بیانگر اثر نور قرمز در تحریک گسترش برگ از طریق فعال‌سازی فیتوکروم‌ها است. ترکیب R70:B30 با تابش وسط گیاه بیشترین سرعت فتوسنتز برگ را ایجاد کرد که احتمالاً ناشی از بهبود نفوذ نور در تاج پوشش و افزایش هدایت روزنه‌ای است. طیف 100٪ قرمز بیشترین وزن کل میوه و عملکرد بوته را، به‌ویژه تحت تابش میانی و از بالا، به همراه داشت. در مقابل، شاخص‌های کیفی میوه شامل مواد جامد محلول کل و اسید اسکوربیک (ویتامین ث) به‌طور معنی‌داری تحت تیمار R70:B30 افزایش یافتند و تابش از بالا بهترین شرایط را برای تجمع ویتامین ث فراهم کرد. به طور کلی، مدیریت دقیق ترکیب طیفی و جهت تابش نور LED توانست تولید فلفل دلمه‌ای در گلخانه را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. طیف R70:B30 موجب ارتقای رشد رویشی و کیفیت میوه شد، در حالی که نور 100٪ قرمز بیشترین عملکرد کمی را فراهم آورد. بنابراین، استفاده از راهبرد نوردهی ترکیبی با طیف R70:B30 از جهت‌های بالا و وسط می‌تواند تعادل مناسبی میان رشد، عملکرد و کیفیت میوه ایجاد کرده و بیشترین بازدۀ اقتصادی را به همراه داشته باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of the Spectral Composition and Irradiation Direction of Supplemental Lighting on Growth, Physiological Performance, and Yield of Bell Pepper (Capsicum annuum L.) under Greenhouse Conditions

نویسندگان English

seyedeh Sepideh Hosseini veleshkolaee 1
Kambiz Mashayekhi 2
seyedeh Javad Mousavizadeh 3
Vahid Akbarpour 4
1 Ph.D. Student, Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Professor, Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
3 Associate Professor, Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Associate Professor, Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Plant Production, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran
چکیده English

Introduction

Bell pepper (Capsicum annuum L.) is a high-value greenhouse crop, crucial for its year-round stable production and rich Vitamin C and antioxidant content. The primary hurdle in controlled environments is light deficiency, which impedes growth and photosynthesis (400-730 nm). Traditional lighting (e.g., sodium lamps) was inefficient and caused adverse effects, leading to the recommendation of LED supplementary lighting. LEDs are highly efficient and can produce specific spectra (Red: 600-800 nm, Blue: 380-480 nm) that maximize photosynthesis by enhancing chlorophyll biosynthesis and stomatal regulation via blue light. Furthermore, the direction of light, especially intra-canopy lighting, is vital for boosting both quantitative and qualitative traits (like total soluble solids). Therefore, this research aims to meticulously investigate the effect of different LED supplementary light spectra and their irradiation direction on the physiological, qualitative, and yield characteristics of bell pepper to optimize cultivation in light-deficient areas.

Materials and methods

The experiment, employing a factorial arrangement in a completely randomized design with three replications, was conducted at the hydroponic greenhouse. on bell pepper cultivar Westland 2090. Treatments included three light environments Control, 100% Red (R100), and 70% Red + 30% Blue (R70:B30) and three irradiation directions Top-Middle (TM), Top (T), and Middle/Intra-canopy (M). Seedlings were raised in a peat-based substrate and then transplanted into a coco-coir hydroponic system, where they received the LED supplementary light treatments for 60 days with a 14-hour photoperiod. The study measured various morphological, physiological (e.g., photosynthesis, chlorophyll), and qualitative traits (e.g., Vitamin C, TSS). Data analysis was performed using ANOVA in SAS software (version 9.4), and mean comparisons were conducted via the LSD test (p≤0.05).

Results and Discussion

The study demonstrated that both LED spectral composition and irradiation direction significantly modulate the physiological and yield traits of bell pepper. The combined light spectrum of 70% Red + 30% Blue (R70:B30) proved superior for vegetative traits, maximizing node number and chlorophyll content when combined with Top (T) irradiation. However, Leaf area was highest under 100% Red (100R-T) light from the top. Crucially, the R70:B30 spectrum combined with Intra-canopy (M) irradiation maximized leaf photosynthesis. For reproductive parameters, the 100R spectrum generally led to the highest total fruit weight (100R-M) and plant yield (100R-T), where the specific directions Middle (M) and Top (T) optimized carbon allocation to fruits and overall biomass, respectively. Finally, fruit quality indicators like Total Soluble Solids (TSS) and Ascorbic Acid (Vitamin C) were maximized by the R70:B30 treatment, with Top (T) irradiation being optimal for Vitamin C preservation.

Conclusion

The research concludes that maximizing bell pepper growth and quality in greenhouses requires precise light management. The R70:B30 spectrum is superior for quality metrics (TSS, Vitamin C) and vegetative development (node number) due to blue light's role in metabolite biosynthesis. Conversely, 100% Red (100R) light applied from the Top (T) or Middle (M) is best for maximum quantitative yield (total fruit weight, plant yield). The optimal strategy for the highest economic return is implementing a combined lighting strategy with an R70:B30 spectrum applied through both top-lighting and intra-canopy lighting can establish an optimal balance among plant growth, yield, and fruit quality, ultimately maximizing economic efficiency.

کلیدواژه‌ها English

Hydroponic culture systems
Leaf area
Supplemental lighting
Top and intra-canopy lighting

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1405