Sumber Artikel: Jurnal Penelitian Mekanisasi Pertanian;

Penulis: Yingying Shan, Xinmin Shan, Song Gu.

Semangka, sebagai tanaman ekonomi khas, memiliki permintaan pasar yang besar dan persyaratan kualitas yang tinggi, tetapi budidaya bibitnya sulit dibandingkan melon dan terong. Alasan utamanya adalah: semangka merupakan tanaman yang menyukai cahaya. Jika tidak ada cukup cahaya setelah bibit semangka tumbuh, bibit akan tumbuh terlalu tinggi dan membentuk bibit yang tinggi, yang sangat memengaruhi kualitas bibit dan pertumbuhan selanjutnya. Masa tanam semangka dari penyemaian hingga panen terjadi antara bulan Desember tahun itu dan Februari tahun berikutnya, yang merupakan musim dengan suhu terendah, cahaya terlemah, dan penyakit paling serius. Terutama di Tiongkok selatan, sangat umum terjadi tidak ada sinar matahari selama 10 hari hingga setengah bulan di awal musim semi. Jika cuaca terus menerus mendung dan bersalju, hal itu bahkan dapat menyebabkan banyak bibit mati, yang akan sangat merugikan petani secara ekonomi.

Bagaimana cara menggunakan sumber cahaya buatan, misalnya cahaya dari lampu pertumbuhan LED, untuk menerapkan "pupuk cahaya" pada tanaman termasuk bibit semangka dalam kondisi kekurangan sinar matahari, sehingga mencapai tujuan peningkatan hasil panen, efisiensi tinggi, kualitas tinggi, ketahanan terhadap penyakit dan bebas polusi sekaligus mendorong pertumbuhan dan perkembangan tanaman, telah menjadi arah penelitian utama para ilmuwan produksi pertanian selama bertahun-tahun.

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian lebih lanjut menemukan bahwa rasio cahaya merah dan biru yang berbeda juga memiliki pengaruh signifikan terhadap pertumbuhan bibit tanaman. Misalnya, peneliti Tang Dawei dan lainnya menemukan bahwa R/b = 7:3 adalah rasio cahaya merah dan biru terbaik untuk pertumbuhan bibit mentimun; peneliti Gao Yi dan lainnya menunjukkan dalam makalah mereka bahwa sumber cahaya campuran R/b = 8:1 adalah konfigurasi cahaya tambahan yang paling sesuai untuk pertumbuhan bibit Luffa.

Sebelumnya, beberapa orang mencoba menggunakan sumber cahaya buatan seperti lampu neon dan lampu natrium untuk melakukan percobaan pembibitan, tetapi hasilnya tidak memuaskan. Sejak tahun 1990-an, telah ada penelitian tentang budidaya bibit menggunakan lampu tumbuh LED sebagai sumber cahaya tambahan.

Lampu LED untuk pertumbuhan tanaman memiliki keunggulan hemat energi, ramah lingkungan, aman dan andal, masa pakai yang lama, ukuran kecil, ringan, menghasilkan panas rendah, dan dispersi cahaya yang baik atau kontrol kombinasi. Lampu ini dapat dikombinasikan sesuai kebutuhan untuk mendapatkan cahaya monokromatik murni dan spektrum komposit, dan tingkat pemanfaatan energi cahaya yang efektif dapat mencapai 80% – 90%. Oleh karena itu, lampu LED dianggap sebagai sumber cahaya terbaik dalam budidaya tanaman.

Saat ini, sejumlah besar penelitian telah dilakukan tentang budidaya padi, mentimun, dan bayam dengan sumber cahaya LED murni di Tiongkok, dan beberapa kemajuan telah dicapai. Namun, untuk bibit semangka yang sulit tumbuh, teknologi saat ini masih berada pada tahap cahaya alami, dan cahaya LED hanya digunakan sebagai sumber cahaya tambahan.

Mengingat permasalahan di atas, makalah ini akan mencoba menggunakan lampu LED sebagai sumber cahaya murni untuk mempelajari kelayakan pembiakan bibit semangka dan rasio fluks cahaya terbaik untuk meningkatkan kualitas bibit semangka tanpa bergantung pada sinar matahari, guna memberikan dasar teoritis dan dukungan data untuk pengendalian cahaya bibit semangka di fasilitas.

A.Proses dan hasil pengujian

1. Bahan percobaan dan perlakuan cahaya

Semangka varietas ZAOJIA 8424 digunakan dalam percobaan ini, dan media tanam yang digunakan adalah Jinhai Jinjin 3. Lokasi percobaan dipilih di pabrik pembibitan lampu tumbuh LED di Kota Quzhou dan peralatan lampu tumbuh LED digunakan sebagai sumber cahaya percobaan. Percobaan berlangsung selama 5 siklus. Periode percobaan tunggal adalah 25 hari mulai dari perendaman benih, perkecambahan hingga pertumbuhan bibit. Fotoperiodenya adalah 8 jam. Suhu ruangan adalah 25° hingga 28° pada siang hari (7:00-17:00) dan 15° hingga 18° pada malam hari (17:00-7:00). Kelembaban lingkungan adalah 60% – 80%.

Manik-manik LED merah dan biru digunakan dalam perlengkapan pencahayaan LED untuk pertumbuhan tanaman, dengan panjang gelombang merah 660nm dan panjang gelombang biru 450nm. Dalam percobaan ini, cahaya merah dan biru dengan rasio fluks luminous 5:1, 6:1, dan 7:13 digunakan untuk perbandingan.

2. Indeks dan metode pengukuran

Pada akhir setiap siklus, 3 bibit dipilih secara acak untuk uji kualitas bibit. Indeks yang diukur meliputi berat kering dan berat basah, tinggi tanaman, diameter batang, jumlah daun, luas permukaan daun spesifik, dan panjang akar. Di antaranya, tinggi tanaman, diameter batang, dan panjang akar dapat diukur dengan jangka sorong; jumlah daun dan jumlah akar dapat dihitung secara manual; berat kering dan berat basah serta luas permukaan daun spesifik dapat dihitung dengan penggaris.

3. Analisis statistik data

4. Hasil

Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 1 dan gambar 1-5.

Dari tabel 1 dan gambar 1-5, dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya rasio cahaya yang dilewatkan, berat kering segar menurun, tinggi tanaman meningkat (terjadi fenomena panjang yang tidak optimal), batang tanaman menjadi lebih tipis dan kecil, luas permukaan daun spesifik berkurang, dan panjang akar semakin pendek.

B.Analisis dan evaluasi hasil

1. Ketika rasio cahaya yang masuk dan keluar adalah 5:1, pertumbuhan bibit semangka akan optimal.

2. Bibit tanaman yang disinari lampu LED dengan rasio cahaya biru tinggi menunjukkan bahwa cahaya biru memiliki efek penekan yang jelas terhadap pertumbuhan tanaman, terutama pada batang tanaman, dan tidak memiliki pengaruh yang jelas terhadap pertumbuhan daun; cahaya merah mendorong pertumbuhan tanaman, dan tanaman tumbuh lebih cepat ketika rasio cahaya merah besar, tetapi panjangnya terlihat jelas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

3. Tanaman membutuhkan rasio cahaya merah dan biru yang berbeda pada periode pertumbuhan yang berbeda. Misalnya, bibit semangka membutuhkan lebih banyak cahaya biru pada tahap awal, yang dapat secara efektif menekan pertumbuhan bibit; tetapi pada tahap selanjutnya, ia membutuhkan lebih banyak cahaya merah. Jika proporsi cahaya biru tetap tinggi, bibit akan kecil dan pendek.

4. Intensitas cahaya untuk bibit semangka pada tahap awal tidak boleh terlalu kuat, karena akan memengaruhi pertumbuhan bibit selanjutnya. Cara yang lebih baik adalah menggunakan cahaya redup pada tahap awal dan kemudian menggunakan cahaya terang di tahap selanjutnya.

5. Pencahayaan lampu LED pertumbuhan yang wajar harus dipastikan. Ditemukan bahwa jika intensitas cahaya terlalu rendah, pertumbuhan bibit lemah dan mudah gagal. Harus dipastikan bahwa pencahayaan pertumbuhan normal bibit tidak boleh kurang dari 120wml; namun, perubahan tren pertumbuhan bibit dengan pencahayaan yang terlalu tinggi tidak terlihat jelas, dan konsumsi energi meningkat, yang tidak kondusif untuk aplikasi pabrik di masa mendatang.

CHasil

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan sumber cahaya LED murni untuk budidaya bibit semangka di ruangan gelap adalah hal yang layak, dan fluks cahaya 5:1 lebih kondusif untuk pertumbuhan bibit semangka dibandingkan dengan 6 atau 7 kali lipat. Terdapat tiga poin kunci dalam penerapan teknologi LED pada budidaya bibit semangka secara industri.

1. Rasio cahaya merah dan biru sangat penting. Pertumbuhan awal bibit semangka tidak boleh disinari oleh lampu LED dengan cahaya biru yang terlalu tinggi, karena akan memengaruhi pertumbuhan selanjutnya.

2. Intensitas cahaya memiliki pengaruh penting terhadap diferensiasi sel dan organ bibit semangka. Intensitas cahaya yang kuat membuat bibit tumbuh kuat; intensitas cahaya yang lemah membuat bibit tumbuh tidak subur.

3. Pada tahap bibit, dibandingkan dengan bibit yang mendapat intensitas cahaya lebih rendah dari 120 μmol/m2·s, bibit yang mendapat intensitas cahaya lebih tinggi dari 150 μmol/m2·s tumbuh lebih lambat ketika dipindahkan ke lahan pertanian.

Pertumbuhan bibit semangka paling baik terjadi ketika rasio cahaya merah dan biru adalah 5:1. Berdasarkan perbedaan efek cahaya biru dan cahaya merah pada tanaman, cara pencahayaan terbaik adalah dengan meningkatkan proporsi cahaya biru secara tepat pada tahap awal pertumbuhan bibit, dan menambahkan lebih banyak cahaya merah pada tahap akhir pertumbuhan bibit; menggunakan cahaya redup pada tahap awal, dan kemudian menggunakan cahaya terang pada tahap akhir.