Analysis of vegetable quality in aquaponic production system

Bc. Petr Botek

Master's thesis

Abstract:

Cílem práce bylo sledovat aquaponickou produkci salátu a na základě pravidelného měření parametrů vody a rostlin vyhodnotit změny a jejich vliv na konečný produkt. Během dvou experimentů byl zkoumán účinek intenzity oranžového světla (1 a 8 % z celkové FAR). Každý z pokusů zkoumal červený a zelený komerční kultivar hlávkového salátu z hlediska morfologických a fyziologických vlastností a jejich korelace se světlem a složením živin obsažených ve vodě aquaponického systému. In situ probíhalo pravidelné měření fotosyntézy (OJIP, QY, NDVI) a laboratorní analýzy sklizených rostlin. Zvýšením intenzity oranžového světla došlo ke stimulaci asimilace TAC průměrně o dvojnásobek. TAC také pozitivně koreloval s koncentracemi fosfátů a vápníku ve vodě. Mnoho z reakcí bylo závislých na konkrétních kultivarech. Změny intenzity světla v oranžovém spektru stimulovaly absorpci zinku. Dříve než došlo k vizuálnímu zhoršením kondice rostliny, hodnoty NDVI vykazovaly pokles hodnot, což ukazuje dobrou schopnost detekovat stres. Hodnoty OJIP umožňují hloubkové vyhodnocení fotosyntetického procesu v různých fázích zdravotního stavu rostliny. Ukázalo se, že modifikace oranžové části spektra ovlivňuje schopnost asimilace rostlin. Poznatky lze dále využít ke zlepšení antioxidační kapacity rostlin. Oranžové spektrum má také potenciál stimulovat absorpci těžkých kovů, v této oblasti je vyžadován další výzkum.

Abstract:

Aim of this study was to closely observe the aquaponic production of lettuce and based on regular measurements of water and plant parameters evaluate these changes and their effect on final product. During two subsequent experiments, effect of orange light intensity (1 and 8 % of total PAR) was examined. Each treatment examined red and green commercial lettuce cultivar in terms of morphological and physiological traits and their correlation to light and composition of nutrients in aquaponic water. Results of in situ measurements of photosynthesis (OJIP, QY, NDVI) and laboratory analysis of harvested plants were evaluated. Increased orange light stimulated assimilation of TAC by 2-fold on average. TAC was also positively correlated to phosphate and calcium concentrations in water. Many responses were cultivar specific. Changes in orange intensity stimulated zinc uptake. Prior to visual deterioration of plant fitness, NDVI values showed decline- demonstrating good ability to detect stress. OJIP values enables in depth evaluation of photosynthetic process at different fitness stage. Changes in orange part of spectrum proved to be trigger of plant assimilation and can be further utilized to improve plant antioxidant capacity. The orange colour has also potential of stimulating heavy metal uptake, of which further research is needed.

Keywords

salát, světlo, aquaponie

Keywords

lettuce, light, aquaponics

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Robert Pokluda, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Horticulture

Master programme / field:
Horticultural Engineering / International Master of Horticulture Science