Laporan Analisis Industri LED Pertanian

I. LED Pertanian

Dibandingkan dengan solusi pencahayaan pertanian tradisional, LED memiliki efisiensi energi yang meningkat secara signifikan, sehingga membantu budidaya buah dan sayuran di seluruh dunia mencapai terobosan akhir.

II. Status Pengembangan

Saat ini, penerapan LED di bidang pencahayaan pertanian masih dalam tahap embrio awal, tetapi pencahayaan cerdas dan kontrol lingkungan cahaya yang tepat adalah tren yang tak terelakkan dalam pengembangan teknologi pertanian fasilitas modern. Menggunakan LED sebagai sumber cahaya buatan untuk mengontrol pertumbuhan tanaman secara cerdas mengubah mode produksi pertanian tradisional yang mengandalkan cuaca dan memiliki prospek pengembangan yang sangat baik. Menurut statistik, saat ini hanya ada lebih dari 80 perusahaan pencahayaan pertanian LED di Tiongkok. Guangdong adalah provinsi utama tempat perusahaan pencahayaan pertanian LED didistribusikan, menyumbang 82% dari total nasional, diikuti oleh Provinsi Shandong, menyumbang 9%, dan ada juga beberapa perusahaan di provinsi lain (data 2013).

III. Pendorong Pengembangan Industri

Jumlah radiasi matahari berkurang dari tahun ke tahun karena efek rumah kaca, dan dampak kabut asap serta cuaca buruk lainnya menyebabkan pengurangan produksi yang tidak terduga dalam skala besar;
Peningkatan populasi, pengurangan lahan subur dan sumber daya air bersih;
Bangkitnya bentuk pertanian perkotaan modern yang sedang berkembang seperti pertanian fasilitas, pertanian vertikal, dan pabrik tanaman;
Peningkatan pesat efisiensi konversi radiasi listrik dari industri semikonduktor LED di semua pita yang mungkin dan penurunan harga yang tajam;
Kemajuan terobosan dalam biologi kualitas cahaya, dari mekanisme dan kualitatif hingga penelitian kuantitatif dan optimalisasi tentang hubungan timbal balik dengan variabel lingkungan;
Komersialisasi Internet seluler dan teknologi kontrol cerdas IoT;
Rumah kaca pertanian surya terdistribusi dan pabrik tanaman akan memperluas dan membuka penerapan sistem pencahayaan pertanian LED.

IV. Keuntungan LED Pertanian

Di bidang pencahayaan pertanian, dibandingkan dengan sumber cahaya tradisional, keunggulan LED ditunjukkan dalam:

Cahaya monokromatik: Cahaya yang dipancarkan oleh LED adalah cahaya monokromatik. Spektrum emisi seperti cahaya merah dan cahaya biru dapat dipilih dan dikombinasikan secara bebas sesuai dengan kebutuhan tanaman yang berbeda, yang dapat meningkatkan efisiensi penyerapan dan pemanfaatan energi cahaya oleh tanaman.
Sumber cahaya dingin: LED adalah sumber cahaya dingin, yang dapat menerangi dekat dengan permukaan tanaman tanpa menyebabkan daun terbakar. Selain itu, ukurannya kecil, dan bentuk papan sumber cahaya dapat dirancang secara bebas, sangat meningkatkan tingkat pemanfaatan sumber cahaya dan efisiensi penggunaan lahan, yang kondusif untuk membentuk mode budidaya kompak multi-segmen, cocok untuk mode produksi intensif pabrik tanaman tertutup.
Hemat energi, perlindungan lingkungan, umur panjang: Emisi cahaya LED murni, efisiensi konversi energi listrik tinggi, dan masa pakai lama, yang dapat mengurangi biaya tenaga kerja untuk penggantian dan pemeliharaan sumber cahaya.

V. Arah Aplikasi

Sebagai sumber pencahayaan tanaman, LED dapat digunakan secara luas dalam pencahayaan tambahan rumah kaca, pabrik tanaman, pabrik pembibitan, pabrik jamur yang dapat dimakan, perlindungan tanaman, serta bidang peternakan dan akuakultur.

Pencahayaan tambahan rumah kaca: Di fasilitas budidaya seperti rumah kaca kaca dan rumah kaca plastik, LED adalah suplemen untuk cahaya alami. Resep cahaya yang dimodulasi dengan hati-hati dapat menstabilkan dan meningkatkan kualitas tanaman serta meningkatkan hasil.
Pabrik tanaman: Sebagai tahap pengembangan tertinggi hortikultura fasilitas, pabrik tanaman dapat digunakan untuk produksi skala besar sayuran, bibit (bibit sayuran, padi, tembakau, dll.), dan obat-obatan herbal Tiongkok. Efisiensi produksi sayuran daun dari pabrik tanaman cahaya buatan adalah 108 kali lipat dari ladang terbuka, dan dapat mencapai produksi berkelanjutan tahunan, yang merupakan arah pengembangan pabrik tanaman, dan ada permintaan besar untuk sumber cahaya buatan baru.
Pabrik pembibitan: Di pabrik pembibitan intensif, untuk mencapai pertumbuhan yang sepenuhnya dikendalikan secara artifisial, pada tahap perkecambahan, sumber cahaya buatan diperlukan untuk mengontrol pertumbuhan. Pencahayaan LED dapat meningkatkan kepadatan tanaman, mempersingkat waktu pertumbuhan tanaman, dan meningkatkan kesehatan tanaman secara keseluruhan.
Pabrik jamur yang dapat dimakan: Tingkat industrialisasi jamur yang dapat dimakan tinggi. Sebagian besar jamur yang dapat dimakan tidak memiliki persyaratan tinggi untuk intensitas cahaya, tetapi memiliki persyaratan ketat untuk kualitas cahaya. Efek hasil dan kualitas besar, dan kontrol lingkungan cahaya sangat penting. Skala industrialisasi pabrik jamur yang dapat dimakan besar, manfaat ekonomi tinggi, investasi lampu relatif kecil, dan permintaan untuk peningkatan lampu dan sistem kontrol besar.
Perlindungan tanaman: Lampu perangkap serangga LED adalah alat kontrol fisik penting, yang dapat mengurangi penggunaan pestisida dan menjaga keamanan ekologis.
Bidang peternakan dan akuakultur: Eksperimen menunjukkan bahwa cahaya hijau, cahaya biru, dan kombinasinya dapat secara signifikan mempromosikan pertumbuhan dan perkembangan ayam pedaging. Peternakan ayam pedaging: Pencahayaan terus menerus dapat mempromosikan pertumbuhan ayam pedaging. Akuakultur buatan: Membunuh bakteri dan mengurangi kemungkinan penyakit ikan.

VI. Proses Pengembangan Pencahayaan Pertanian LED

Pencahayaan tanaman LED perlu disesuaikan dengan kondisi lokal dan merumuskan solusi yang dipersonalisasi untuk setiap proyek. Alur kerjanya adalah sebagai berikut:

Memahami kebutuhan pelanggan: Apakah pelanggan perlu meningkatkan hasil, mengurangi konsumsi energi, atau mencapai produksi berkelanjutan tahunan;
Menyediakan resep cahaya: Sesuai dengan efek yang perlu dicapai pelanggan, ahli tanaman menyesuaikan resep cahaya untuk pelanggan dan menciptakan kondisi pertumbuhan yang ideal;
Produksi produk, instalasi, dan aplikasi: Menyediakan solusi pencahayaan dan rencana desain yang ideal bagi pelanggan;
Tindak lanjut: Pemeliharaan rutin oleh ahli tanaman dan manajer akun.

VII. Hambatan Pengembangan

Teknologi dan biaya adalah dua faktor pembatas utama yang membatasi penerapan skala besar sumber cahaya LED dalam pertanian.

Tingkat teknis: Menyesuaikan resep cahaya adalah inti teknis dari pencahayaan pertanian. Menyesuaikan resep cahaya terutama menghadapi masalah berikut:

(1) Sifat multidisiplin pencahayaan pertanian: Jika pencahayaan tanaman dan pencahayaan hewan termasuk dalam ruang lingkup pencahayaan pertanian, disiplin ilmu yang terlibat meliputi botani, zoologi, biostatistik, teknologi pencahayaan, dan teknologi kontrol, dll. Di antaranya, pengetahuan di bidang biologi adalah bagian terpenting dari pencahayaan pertanian.

(2) Kompleksitas pencahayaan pertanian: Kompleksitas pencahayaan pertanian mencakup dua aspek: pertanian dan pencahayaan. Yang pertama mempelajari sejumlah besar spesies, dan untuk setiap spesies, ada juga banyak faktor kondisi yang memengaruhi. Seperti beberapa elemen dasar pertumbuhan tanaman, sinar matahari, udara, air, selain itu, benih, tanah, lingkungan sekitar seperti suhu, kelembaban, perubahan iklim, dll. juga memengaruhi pertumbuhan tanaman. Dalam hal pencahayaan, ada juga beberapa variabel, termasuk spektrum pencahayaan, intensitas, waktu dan siklus, bentuk cahaya (keadaan stabil atau pulsa), dll.

(3) Kesulitan eksperimen pencahayaan pertanian: Faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan tanaman meliputi suhu, kelembaban, udara, kelembaban, komponen nutrisi, benih, cahaya, dll. Di antaranya, cahaya meliputi intensitas iradiasi, spektrum, waktu iradiasi, siklus iradiasi, metode iradiasi, dll. Ada sangat banyak sampel uji, rentang waktu pengujian sangat lama, dan pencahayaan pertanian telah menjadi penelitian yang memakan waktu, melelahkan, dan memakan ruang. Dalam eksperimen pencahayaan tambahan Dendrobium officinale yang dilaporkan sebelumnya, di satu rumah kaca dengan total 6 persemaian (mencakup area satu mu), 153 lampu LED dan 8 lampu neon dipasang dan di-debug, dan 644 sampel ditandai. Pengumpulan data dilakukan selama 7 bulan, menyelesaikan 3 batch hampir 200.000 data, dan kondisi pencahayaan terbaik diperoleh melalui analisis.

(4) Keanekaragaman indikator evaluasi: Indikator kehidupan yang menjadi fokus pencahayaan pertanian meliputi pertumbuhan tanaman, kandungan komponen tertentu, dll. Penyempurnaan lebih lanjut dapat berupa luas daun tanaman, rimpang, tinggi total, warna, dll., dan komponen meliputi gula, klorofil, dan beberapa indikator lainnya. Kompleksitas dalam indikator evaluasi meningkatkan kesulitan penelitian pencahayaan pertanian.

(5) Singkatnya, pencahayaan pertanian LED adalah rekayasa sistem teroptimasi terintegrasi, subjek lintas industri, bukan hanya produk sederhana dari chip lampu merah plus lampu biru plus lampu. Pertumbuhan tanaman di bawah spektrum kontinu dapat memperoleh energi dari pita spektral yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan sesuai dengan tahap pertumbuhan dan lingkungannya sendiri, dan jika hanya tumbuh di bawah dua pita, tidak mungkin mencapai peningkatan kualitas makanan, peningkatan hasil per unit area, konsumsi energi dan material yang paling ekonomis, dan mencapai pengembalian investasi dan manfaat sosial yang maksimal.

Faktor biaya: Biaya LED saat ini juga menjadi hambatan yang membatasi penerapan skala besarnya dalam produksi pertanian. Karena biaya penggunaan terlalu tinggi, tidak hanya di Tiongkok, tetapi bahkan di negara-negara seperti Belanda, Israel, dan Jepang yang dengan penuh semangat mempromosikan aplikasi pertanian pencahayaan LED, pencahayaan LED masih terbatas pada tanaman bernilai tambah tinggi seperti bunga, herbal, dan sayuran daun.

VIII. Proyek Dukungan Penelitian Ilmiah Nasional

Jepang | Pemerintah Jepang mengusulkan “Industrialisasi Keenam” pada tahun 2009, yang intinya adalah menerapkan teknologi seperti LED dan pembangkit listrik tenaga surya untuk membangun “pabrik tanaman”.
Korea Selatan | Korea Selatan menginvestasikan 3 miliar won (sekitar 16 juta RMB) pada tahun 2010 untuk meneliti dan mengembangkan aksesori dan teknologi inti budidaya IT-LED, dan salah satu komponen inti dari sistem ini adalah sumber cahaya buatan tanaman LED.
AS | Departemen Pertanian AS mendanai Universitas Purdue sebesar 4,88 juta dolar AS untuk proyek penelitian 4 tahun guna mengevaluasi dan meningkatkan penerapan LED di rumah kaca.
Belanda | Belanda saat ini adalah negara dengan pengembangan pabrik tanaman terbaik. Rumah kaca hemat energi berkelanjutan tanaman baru, menggabungkan sumber cahaya LED, dan pemantauan otomatis jarak jauh, dll.
Taiwan | Institut Penelitian Teknologi Industri Taiwan memimpin pembentukan “Asosiasi Pengembangan Industri Pabrik Tanaman Taiwan” pada tahun 2011, dan raksasa seperti Epistar, Everlight, dan Foxconn bersama-sama mengembangkan pabrik tanaman LED.
Tiongkok | Pada tahun 2013, total pendanaan untuk Program 863 Nasional “Penelitian Teknologi Produksi Pabrik Tanaman Cerdas” adalah 46,11 juta yuan, termasuk tujuh topik, yang melibatkan sumber cahaya hemat energi LED pabrik tanaman, kontrol lingkungan hemat energi kopling cahaya-suhu, pabrik tanaman cahaya buatan, dan demonstrasi terintegrasi pabrik tanaman cahaya alami.

Diterbitkan pada: 7 Jun 2016 · Diubah pada: 12 Des 2025