تقرير تحليل صناعة LED الزراعية

أولاً، LED الزراعية

مقارنة بحلول الإضاءة الزراعية التقليدية، تتمتع مصابيح LED بتحسن كبير في كفاءة الطاقة، وبالتالي يمكن أن تساعد في تحقيق اختراقات نهائية في زراعة الفواكه والخضروات في جميع أنحاء العالم.

ثانياً، حالة التطور

في الوقت الحالي، لا يزال تطبيق LED في مجال الإضاءة الزراعية في مرحلته الجنينية الأولية، لكن الإضاءة الذكية والتحكم الدقيق في بيئة الضوء هما الاتجاهان الحتميان في تطوير تكنولوجيا الزراعة الحديثة للمنشآت. استخدام LED كمصدر ضوء اصطناعي للتحكم الذكي في نمو المحاصيل يغير نموذج الإنتاج الزراعي التقليدي الذي يعتمد على الطقس، وله آفاق تنمية جيدة للغاية. وفقًا للإحصاءات، يوجد في الصين حاليًا أكثر من 80 شركة للإضاءة الزراعية LED فقط. قوانغدونغ هي المقاطعة الرئيسية التي تتوزع فيها شركات الإضاءة الزراعية LED، حيث تمثل 82% من الإجمالي الوطني، تليها مقاطعة شاندونغ بنسبة 9%، وهناك عدد قليل من الشركات في مقاطعات أخرى (بيانات عام 2013).

ثالثاً، القوى الدافعة لتطوير الصناعة

انخفاض كمية الإشعاع الشمسي عامًا بعد عام بسبب تأثير الاحتباس الحراري، ويؤدي تأثير الضباب الدخاني والطقس القاسي الآخر إلى انخفاض غير متوقع في الإنتاج على نطاق واسع؛
زيادة السكان، وانخفاض الأراضي الصالحة للزراعة وموارد المياه النظيفة؛
ظهور أشكال زراعية حضرية حديثة ناشئة مثل الزراعة في المنشآت والزراعة الرأسية ومصانع النباتات؛
التحسن السريع في كفاءة تحويل الإشعاع الكهربائي لصناعة أشباه الموصلات LED في جميع النطاقات الممكنة والانخفاض الحاد في الأسعار؛
تقدم كبير في بيولوجيا جودة الضوء، من الآلية والنوعية إلى الكمية وتحسين العلاقة المتبادلة مع المتغيرات البيئية؛
التسويق التجاري للإنترنت عبر الهاتف المحمول وتقنيات التحكم الذكي لإنترنت الأشياء؛
ستعمل الصوبات الزراعية الشمسية الموزعة ومصانع النباتات على توسيع وفتح تطبيق أنظمة الإضاءة الزراعية LED.

رابعاً، مزايا LED الزراعية

في مجال الإضاءة الزراعية، مقارنة بمصادر الضوء التقليدية، تظهر مزايا LED في:

الضوء أحادي اللون: الضوء المنبعث من LED هو ضوء أحادي اللون، ويمكن اختيار أطياف الانبعاث مثل الضوء الأحمر والضوء الأزرق بحرية، ويمكن أن يؤدي دمجها واستخدامها وفقًا لاحتياجات النباتات المختلفة إلى تحسين كفاءة امتصاص النباتات واستخدامها للطاقة الضوئية.
مصدر الضوء البارد: LED هو مصدر ضوء بارد، يمكن أن يضيء بالقرب من سطح النبات دون التسبب في حروق للأوراق، وحجمه صغير، ويمكن تصميم شكل لوحة مصدر الضوء بحرية، مما يحسن بشكل كبير معدل استخدام مصدر الضوء وكفاءة استخدام الأرض، مما يؤدي إلى تكوين وضع زراعة مضغوط متعدد الأقسام، ومناسب لنموذج الإنتاج المكثف لمصانع النباتات المغلقة.
توفير الطاقة، حماية البيئة، عمر طويل: انبعاث ضوء LED نقي، وكفاءة تحويل الطاقة الكهربائية عالية، وعمر الخدمة طويل، مما يمكن أن يقلل من نفقات العمالة لاستبدال وصيانة مصدر الضوء.

خامساً، اتجاهات التطبيق

باعتبارها مصدر إضاءة للنباتات، يمكن استخدام LED على نطاق واسع في الإضاءة التكميلية للصوبات الزراعية، ومصانع النباتات، ومصانع الشتلات، ومصانع الفطريات الصالحة للأكل، وحماية النباتات، وتربية الماشية والدواجن وتربية الأحياء المائية.

الإضاءة التكميلية للصوبات الزراعية: في مرافق الزراعة مثل الصوبات الزجاجية والصوبات البلاستيكية، يعد LED مكملاً للضوء الطبيعي، ويمكن لتركيبة الضوء المعدلة بعناية أن تثبت وتحسن جودة النباتات وتزيد الإنتاج.
مصانع النباتات: باعتبارها المرحلة الأكثر تقدمًا في تطوير البستنة في المنشآت، يمكن استخدام مصانع النباتات للإنتاج واسع النطاق للخضروات والشتلات (شتلات الخضروات والأرز والتبغ وما إلى ذلك) والأعشاب الطبية الصينية. تبلغ كفاءة إنتاج الخضروات الورقية في مصانع النباتات ذات الضوء الاصطناعي 108 أضعاف كفاءة الحقول المفتوحة، ويمكنها تحقيق إنتاج مستمر سنويًا، وهو اتجاه تطوير مصانع النباتات، وهناك طلب كبير على مصادر الضوء الاصطناعي الجديدة.
مصانع الشتلات: في مصانع الشتلات المكثفة، من أجل تحقيق نمو متحكم فيه بالكامل صناعيًا، في مرحلة الإنبات، يلزم استخدام مصادر ضوء اصطناعية للتحكم في النمو، ويمكن لإضاءة LED زيادة كثافة النباتات وتقصير وقت نمو المحاصيل وتحسين الصحة العامة للنباتات.
مصانع الفطريات الصالحة للأكل: درجة تصنيع الفطريات الصالحة للأكل عالية، ومعظم الفطريات الصالحة للأكل ليس لديها متطلبات عالية لشدة الضوء، ولكن لديها متطلبات صارمة لجودة الضوء، وتأثير العائد والجودة كبير، والتحكم في بيئة الضوء مهم للغاية. حجم التصنيع لمصانع الفطريات الصالحة للأكل كبير، والفوائد الاقتصادية عالية، والاستثمار في المصابيح صغير نسبيًا، والطلب على ترقية المصابيح وأنظمة التحكم كبير.
حماية النباتات: مصابيح LED لجذب الحشرات هي أدوات تحكم فيزيائية مهمة، والتي يمكن أن تقلل من استخدام المبيدات الحشرية وتحافظ على السلامة البيئية.
مجال تربية الماشية والدواجن وتربية الأحياء المائية: تظهر التجارب أن الضوء الأخضر والضوء الأزرق ومجموعاتهما يمكن أن تعزز بشكل كبير نمو وتطور دجاج التسمين. مزارع دجاج التسمين: يمكن أن يعزز الضوء المستمر نمو دجاج التسمين. تربية الأحياء المائية الاصطناعية: قتل البكتيريا وتقليل احتمالية إصابة الأسماك بالأمراض.

سادساً، عملية تطوير الإضاءة الزراعية LED

تحتاج إضاءة النباتات LED إلى التكيف مع الظروف المحلية وصياغة حلول مخصصة لكل مشروع. سير العمل كما يلي:

فهم احتياجات العملاء: هل يحتاج العميل إلى زيادة الإنتاج أو تقليل استهلاك الطاقة أو تحقيق إنتاج مستمر سنويًا؛
توفير تركيبة الضوء: وفقًا للتأثير الذي يحتاج العميل إلى تحقيقه، يقوم خبراء النباتات بتخصيص تركيبة الضوء للعميل وخلق ظروف نمو مثالية؛
إنتاج المنتج وتركيبه وتطبيقه: تزويد العملاء بحلول الإضاءة المثالية وخطط التصميم؛
المتابعة: صيانة دورية من قبل خبراء النباتات ومديري الحسابات.

سابعاً، اختناقات التطور

التكنولوجيا والتكلفة هما العاملان المقيدان الرئيسيان للتطبيق الواسع النطاق لمصادر ضوء LED في الزراعة.

المستوى التقني: تعديل تركيبة الضوء هو الجوهر التقني للإضاءة الزراعية، ويواجه تعديل تركيبة الضوء المشكلات التالية بشكل أساسي:

(1) تعدد التخصصات في الإضاءة الزراعية: إذا تم تضمين إضاءة النباتات وإضاءة الحيوانات في نطاق الإضاءة الزراعية، فإن التخصصات المعنية تشمل علم النبات وعلم الحيوان والإحصاء الحيوي وتكنولوجيا الإضاءة وتكنولوجيا التحكم، وما إلى ذلك. من بينها، المعرفة في مجال علم الأحياء هي الجزء الأكثر أهمية في الإضاءة الزراعية.

(2) تعقيد الإضاءة الزراعية: يشمل تعقيد الإضاءة الزراعية جانبين: الزراعة والإضاءة. يدرس الأول عددًا كبيرًا جدًا من الأنواع، ولكل نوع، هناك أيضًا العديد من العوامل الشرطية المؤثرة. مثل العناصر الأساسية لنمو النبات، ضوء الشمس والهواء والماء، بالإضافة إلى ذلك، تؤثر البذور والتربة والبيئة المحيطة مثل درجة الحرارة والرطوبة وتغيرات المناخ أيضًا على نمو النبات. فيما يتعلق بالإضاءة، هناك أيضًا العديد من المتغيرات، بما في ذلك طيف الإضاءة والشدة والوقت والدورة وشكل الضوء (الحالة المستقرة أو النبضية)، وما إلى ذلك.

(3) صعوبة تجربة الإضاءة الزراعية: تشمل العوامل التي تؤثر على نمو النبات درجة الحرارة والرطوبة والهواء والرطوبة والمكونات الغذائية والبذور والضوء، ومن بينها، يشمل الضوء شدة الإشعاع والطيف ووقت الإشعاع ودورة الإشعاع وطريقة الإشعاع، وما إلى ذلك. عينات الاختبار كثيرة جدًا، والمدى الزمني للاختبار طويل جدًا، وأصبحت الإضاءة الزراعية بحثًا يستغرق وقتًا طويلاً وشاقًا ويستهلك مساحة. في تجربة الإضاءة التكميلية لـ Dendrobium officinale التي تم الإبلاغ عنها سابقًا، في دفيئة واحدة بها إجمالي 6 أحواض شتلات (تغطي مساحة مو واحدة)، تم تركيب وتصحيح 153 مصباح LED و 8 مصابيح فلورسنت، وتم وضع علامات على 644 عينة. تم جمع البيانات لمدة 7 أشهر، وتم إكمال 3 دفعات من ما يقرب من 200000 بيان، وتم الحصول على أفضل ظروف الإضاءة من خلال التحليل.

(4) تنوع مؤشرات التقييم: تشمل المؤشرات الحيوية التي تهتم بها الإضاءة الزراعية نمو النباتات ومحتوى مكونات معينة، وما إلى ذلك، ويمكن أن يكون التحسين الإضافي هو مساحة ورقة النبات والجذمور والارتفاع الكلي واللون، وما إلى ذلك، وتشمل المكونات السكر والكلوروفيل ومؤشرات أخرى متعددة. يزيد التعقيد في مؤشرات التقييم من صعوبة البحث في الإضاءة الزراعية.

(5) باختصار، الإضاءة الزراعية LED هي هندسة نظام متكاملة ومحسنة، وموضوع عبر الصناعات، وليست مجرد منتج بسيط من رقائق الضوء الأحمر والأزرق بالإضافة إلى المصابيح. يمكن لنمو المحاصيل تحت الطيف المستمر الحصول على طاقة نطاق الطيف المطلوب للنمو والتطور وفقًا لمرحلة نموها وبيئتها، وإذا نمت فقط تحت نطاقين، فمن المستحيل تحقيق تحسين جودة الغذاء، وزيادة العائد لكل وحدة مساحة، واستهلاك الطاقة والمواد الأكثر اقتصادا، وتحقيق أقصى عائد على الاستثمار والفوائد الاجتماعية.

عامل التكلفة: تعد تكلفة LED حاليًا أيضًا عنق الزجاجة الذي يقيد تطبيقها الواسع النطاق في الإنتاج الزراعي. نظرًا لارتفاع تكلفة الاستخدام، ليس فقط في الصين، ولكن حتى في دول مثل هولندا وإسرائيل واليابان التي تروج بقوة للتطبيقات الزراعية لإضاءة LED، لا تزال إضاءة LED مقتصرة على المحاصيل عالية القيمة المضافة مثل الزهور والأعشاب والخضروات الورقية.

ثامناً، مشاريع دعم البحث العلمي الوطنية

اليابان | اقترحت الحكومة اليابانية “التصنيع السادس” في عام 2009، وجوهره هو تطبيق تقنيات مثل LED وتوليد الطاقة الشمسية لبناء “مصانع نباتات”.
كوريا الجنوبية | استثمرت كوريا الجنوبية 3 مليارات وون (حوالي 16 مليون يوان صيني) في عام 2010 للبحث وتطوير الملحقات والتقنيات الأساسية لزراعة IT-LED، وأحد المكونات الأساسية للنظام هو مصدر الضوء الاصطناعي للنباتات LED.
الولايات المتحدة | قامت وزارة الزراعة الأمريكية بتمويل جامعة بوردو بمبلغ 4.88 مليون دولار أمريكي لمشروع بحثي مدته 4 سنوات لتقييم وتحسين تطبيق LED في الصوبات الزراعية.
هولندا | هولندا هي الدولة التي تتمتع بأفضل تطور لمصانع النباتات حاليًا. صوبات زراعية جديدة موفرة للطاقة ومستدامة للمحاصيل، تجمع بين مصادر ضوء LED والمراقبة التلقائية عن بعد، وما إلى ذلك.
تايوان | قاد معهد تايوان لبحوث التكنولوجيا الصناعية إنشاء “جمعية تنمية صناعة مصانع النباتات في تايوان” في عام 2011، وقامت شركات عملاقة مثل Epistar و Everlight و Foxconn بتطوير مصانع نباتات LED بشكل مشترك.
الصين | في عام 2013، بلغ إجمالي تمويل خطة 863 الوطنية “بحث تكنولوجيا إنتاج مصانع النباتات الذكية” 46.11 مليون يوان، بما في ذلك سبعة مواضيع، تشمل مصادر ضوء LED الموفرة للطاقة لمصانع النباتات، والتحكم في البيئة الموفرة للطاقة باقتران الضوء ودرجة الحرارة، ومصانع النباتات بالضوء الاصطناعي، والعرض المتكامل لمصانع النباتات بالضوء الطبيعي.

تاريخ النشر: 7 يونيو 2016 · تاريخ التعديل: 14 يناير 2026