ثانيا،مشكلة الإضاءة النموذجية هي أنها تستهلك الكثير من الطاقة، ولا تعطي ضوءًا جيدًا، وتولد الكثير من الحرارة.
تعد مصابيح الصوديوم -عالية الضغط (HPS) ومصابيح الفلورسنت من الأنواع الرئيسية للضوء المستخدمة في البيوت الزجاجية. ومع ذلك، فإن مصادر الضوء هذه لديها ثلاث مشاكل رئيسية:
ليست فعالة جدًا في استخدام الطاقة: تعمل مصابيح HPS على تحويل حوالي 30% فقط من الطاقة الكهربائية التي تستخدمها إلى ضوء مرئي. ويتم تحويل بقية الطاقة إلى حرارة. على سبيل المثال، في مدينة شوقوانغ، تحتاج البيوت الزجاجية التقليدية إلى 30% إضافية من الكهرباء لتبريدها خلال فصل الشتاء أثناء إضاءة الأضواء، وهو ما يرفع التكلفة الإجمالية لاستخدام الطاقة بنسبة 45%.
لا يمكن التحكم في الطيف: مصابيح الفلورسنت لها طيف ثابت لا يصلح لجميع مراحل نمو النبات. على سبيل المثال، هناك حاجة إلى الضوء الأزرق لمساعدة شتلات الطماطم على نمو الجذور، والضوء الأحمر ضروري لمساعدة براعم الزهور على النمو أثناء الإزهار. التعديل الديناميكي غير ممكن مع مصادر الضوء التقليدية.
تداخل الإشعاع الحراري: يمكن أن ترتفع درجة حرارة مصابيح HPS إلى أكثر من 200 درجة مئوية على أسطحها، مما قد يؤدي إلى رفع درجة الحرارة في الدفيئة بمقدار 5 إلى 8 درجات مئوية. وهذا يجعل من الضروري للمزارعين تشغيل معدات التهوية في كثير من الأحيان، الأمر الذي يهدر المزيد من الطاقة.
2، تعد مصابيح LED للنباتات خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال التكنولوجيا لأنها تتيح لك التحكم في الضوء بدقة شديدة وتوفير الطاقة.
لقد أصبحت تقنية LED الآن ناضجة بما يكفي لتغير قواعد اللعبة-في مجال الزراعة في البيوت الزجاجية. وتظهر فوائده الرئيسية في المجالات التالية:
1. تخصيص الطيف: الانتقال من "مقاس واحد يناسب الجميع" إلى "عرض حسب الطلب" يعتمد التمثيل الضوئي للنبات في الغالب على الضوء الأحمر (630-660 نانومتر) والضوء الأزرق (450-470 نانومتر)، إلا أن المحاصيل المختلفة ومراحل النمو لها احتياجات طيفية متغيرة جدًا. على سبيل المثال:
بالنسبة للخضر الورقية مثل الخس، تكون الكتلة الحيوية في أعلى مستوياتها عندما تكون نسبة اللون الأحمر إلى اللون الأزرق 7:3. الكثير من الضوء الأزرق يمكن أن يجعلها تنمو بسرعة كبيرة؛
تحتاج الثمار الباذنجانية، مثل الطماطم، إلى أكثر من 60% من الضوء الأحمر أثناء موسم الاثمار لمساعدة الثمرة على النمو بشكل أكبر. يمكن أن تساعد إضافة الضوء الأحمر البعيد (730 نانومتر) أيضًا في كسر قيود الفترة الضوئية والسماح-بالإنتاج في غير موسمها. -يمكن للنباتات الطبية مثل البريلا أن تنتج المزيد من الأنثوسيانين عند تعرضها لضوء الأشعة فوق البنفسجية LED (385 نانومتر)، مما يزيد من كمية المركبات النشطة بنسبة 35%.
يعمل "مصباح زراعة الأنسجة LED الطيفي القابل للتعديل" الذي صنعته جامعة نانجينغ الزراعية على تغيير نسبة اللون الأحمر- إلى اللون الأزرق في الوقت الفعلي باستخدام النظام الأساسي السحابي. وهذا يرفع معدل جودة شتلات زراعة الأنسجة فالاينوبسيس من 68% إلى 92% ويخفض دورة الشتلة بنسبة 40%.
2. توفير الطاقة وجعلها أكثر كفاءة: التغيير من "الاستهلاك العالي والكفاءة المنخفضة" إلى "الكربون الأخضر والمنخفض-".
يمكن لمصابيح LED تحويل 40-50% من الضوء الذي تستقبله إلى كهرباء، وهي طاقة أقل بنسبة 50% من مصابيح HPS. تستخدم مزرعة Sky Greens العمودية في سنغافورة نظام زراعة متعدد الطبقات-بمصابيح LED. وتنتج هذه المزرعة من الغذاء لكل وحدة مساحة ما يزيد بمقدار 100 مرة عن المزارع التقليدية، ولكنها تستخدم ثلث الطاقة فقط. تعد خصائص الحرارة المنخفضة لمصابيح LED أكثر أهمية لأنها تمنع درجة الحرارة في الدفيئة من التغير بأكثر من درجتين مئويتين، مما يعني أنه لا يلزم استخدام تكييف الهواء كثيرًا، مما يوفر المزيد من الطاقة.
قصة Songjia Daozhuang في Daotian Town، Shouguang City أكثر إقناعًا. تحول أحد مزارعي الخضروات من مصابيح HPS القديمة إلى أنظمة إضاءة LED، مما أدى إلى خفض الطلب السنوي على الكهرباء لدفيئة واحدة من 12000 كيلووات في الساعة إلى 6000 كيلووات في الساعة. ارتفع الدخل السنوي لبيت زجاجي واحد بنسبة 25% نظرًا لاستخدام كميات أقل من المبيدات الحشرية (يمكن لأطياف LED إيقاف بعض الأنشطة البكتيرية).
3. تحسين المساحة: من "الزراعة المسطحة" إلى "المصنع ثلاثي الأبعاد-"
تعتبر مصابيح LED رائعة للزراعة العمودية لأنها رفيعة (سمكها 3-5 سم فقط) ولا تنبعث منها الكثير من الحرارة. في مزرعة Yuntai في Lianyungang، تحتوي غرفة الاستزراع الذكية لنبات Phalaenopsis على شرائط إضاءة LED فوق كل رف زراعة. تم تقليص الفجوة بين الطبقات من 1.5 متر إلى 0.8 متر، مما أدى إلى زيادة استخدام المساحة بنسبة 47%. يمكن للجهاز تغيير شدة الضوء تلقائيًا (0–2000 ميكرومول/م²/ث) والنسبة الطيفية عند استخدامه مع مستشعرات إنترنت الأشياء. يؤدي هذا إلى تقصير دورة ازدهار فالاينوبسيس بمقدار 15 يومًا ويجعل لون البتلات أكثر تجانسًا بنسبة 30٪.
3، المنطق العميق لترقية الصناعة: التفاعل بين السياسات والأسواق والتقنيات
إن الاستخدام الواسع النطاق لمصابيح LED للنباتات لا يرجع فقط إلى التحسينات في التكنولوجيا، ولكن أيضًا إلى التنظيم الحكومي وطلب السوق وصحة الصناعة ككل.
1. أرباح السياسات: من "الدعم" إلى "القيادة المعيارية"
تقول وزارة الزراعة والشؤون الريفية في "الخطة الخمسية الرابعة عشرة للتنمية الزراعية الوطنية الخضراء" أنه بحلول عام 2025، تحتاج 60% من مزارع المرافق إلى استخدام إضاءة LED. وتستخدم الحكومات المحلية استراتيجية "المكافأة بدلاً من الدعم" لتشجيع استخدام التكنولوجيا. على سبيل المثال، تمنح مقاطعة شاندونغ الدفيئات الزراعية التي تستخدم ضوء LED المعبأ إعانة قدرها 2000 يوان لكل مو وتضع نظامًا قياسيًا لتكنولوجيا التنظيم الطيفي.
2. طلب السوق: من "الإنتاج يأتي أولاً" إلى "الجودة هي الملك"
يتزايد طلب السوق على-الخضروات الفاخرة والنباتات الطبية والزهور الجذابة بمعدل 12% سنويًا حيث يبدأ الأشخاص في شراء أشياء أكثر تكلفة. قد تقوم تقنية التحكم في طيف LED بإدارة شكل المحاصيل بدقة (على سبيل المثال، تكثيف الخضروات الورقية)، والعناصر الغذائية (مثل زيادة محتوى فيتامين C في الطماطم بنسبة 20%)، ومركبات النكهة (مثل تحسين نسبة حمض السكر- في الفراولة)، بما يلبي متطلبات محددة.
3. البيئة الصناعية: من "اختراق نقطة واحدة" إلى "تكامل النظام"
تعمل مصابيح LED النباتية بشكل جيد مع إنترنت الأشياء والبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال، يمكن لنظام التحكم GrowWise من Philips في هولندا إنشاء خطط إضاءة تلقائيًا بناءً على نماذج لكيفية نمو المحاصيل والسماح بالمراقبة عن بعد من خلال شبكات 5G. تجمع "منصة بيئة الإضاءة الذكية" التابعة لشركة KeRui Microchip الصينية بيانات مثل الطيف ودرجة الحرارة والرطوبة ومستويات ثاني أكسيد الكربون لإنشاء نظام تحكم في الحلقة المغلقة- يعزز كفاءة إنتاج الدفيئة بنسبة 18%.
