The cost of artificial lighting is a major expense in the greenhouse production industry, especially during the winter where supplemental lighting is required to maintain production. Current technology uses broad spectrum high pressure sodium lamps (HPS), which, despite being excellent luminous sources, are not the most efficient light source for plant production. Specific light frequencies have been shown to impact photosynthesis more directly than others (especially in the red and blue ranges); focusing on specific wavelengths, light-emitting diodes (LEDs) could diminish lighting costs due to their high efficiency and lower operating temperatures. LEDs can be selected to target the wavelengths absorbed by plants, enabling the growers to customize the wavelengths of light required to maximize production and limit wavelengths that do not significantly impact plant growth. The primary purpose of this experiment was to test tomato plants (Solanum lycopersicum), in a research greenhouse using a full factorial design with three light intensities (High: 135 µmol m-2 s-1, Medium: 115 µmol m-2 s-1 and Low: 100 µmol m-2 s-1) at three red to blue ratio levels (5:1, 10:1 and 19:1) compared to 100% HPS, and a control (no supplemental lighting). The exact wavelengths chosen were 449 nm for the blue and 661 nm for the red. Secondary treatments were also tested using 100% red light supplied from the top, 100% red light supplied from the bottom, a 50%:50% LED:HPS and a replicate of the 10:1 ratio with High light intensity. The experiment was replicated over two different seasons (Summer-Fall 2011 and Winter-Spring 2011-2012). During the experiment, the highest biomass production (excluding fruit) occurred with the 19:1 ratio (red to blue), with increasing intensity resulting in more growth, whereas a higher fruit production was obtained using the 5:1 ratio. The highest marketable fruit production (fruit over 90 g, Savoura internal standard) was the 50%:50% LED:HPS, followed by 5:1 High and 19:1 High. From this research, LEDs have been shown to be superior in fruit production over HPS alone, and LEDs can improve tomato fruit production with HPS and have the ability to become the dominant supplemental greenhouse lighting system. / Le coût de l'éclairage artificiel est une dépense importante dans le secteur de la production en serre, surtout en hiver lorsqu'un éclairage supplémentaire est nécessaire pour maintenir le niveau de production. La technologie actuelle utilise des lampes à haute pression de sodium (HPS), qui en dépit d'être d'excellentes sources lumineuses, ne sont pas les sources lumineuses les plus efficaces pour la production végétale. Certaines fréquences spécifiques de lumière ont montré avoir un impact plus direct sur la photosynthèse que d'autres (en particulier dans les gammes de rouge et de bleu); en mettant l'accent sur certaines longueurs d'onde, les diodes électroluminescentes (LED) pourraient diminuer les coûts d'éclairage, en raison du rendement élevé et des températures plus basses de ce type de lampe. Les LED peuvent cibler les principales fréquences de lumière mieux absorbées par les plantes, ce qui permettrait aux producteurs de créer une lumière aux longueurs d'onde adaptées à la production optimale des plantes. Le principal objectif de cette expérience était de tester les lampes sur des plants de tomate (Solanum lycopersicum) dans une serre de recherche en utilisant un plan factoriel complet avec trois intensités lumineuses (Haute: 135 μmol m-2 s-1, Moyenne: 115 μmol m-2 s-1 et Basse: 100 μmol m-2 s-1) et trois proportions de rouge et bleu (5:1, 10:1 et19: 1), et comparer leur performance à celle de 100% HPS, et d'un contrôle (pas d'éclairage supplémentaire). Les longueurs d'onde choisies sont 449 nm (bleu) et 661 nm (rouge). Certains traitements secondaires ont également été testés, dont 100% rouge (éclairage par le haut ou le bas), un 50%:50% LED:HPS et une reproduction du 10:1 à haute intensité. L'expérience a été menée au cours de deux saisons différentes (été-automne et hiver-printemps). La production végétative la plus importante s'est produite avec le rapport 19:1 (rouge : bleu). La production de fruits était la plus élevé avec le rapport 5:1. La production en fruits commercialisables la plus importante (fruits de 90 g et plus : étalon interne de Savoura) a été pour le 50%:50% LED:HPS, suivi du 5:1 et 19:1 à haute intensité. Les LED se sont montrés supérieures aux HPS quant à la production de tomates.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116996 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Deram, Paul |
| Contributors | Mark Lefsrud (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.0135 seconds