لقد أحدث اعتماد الصمام الثنائي الباعث للضوء على مدى العقد الماضي ثورة في زراعة القنب في بيئة خاضعة للرقابة ويعد بمواصلة ارتفاعه الصاروخي في جميع أنحاء العالم. وفقا للتقرير "حالة سوق إضاءة القنباعتبارًا من عام 2021 ، تعد إضاءة LED هي الطريقة المفضلة لمزارعي أمريكا الشمالية في المراحل الثلاث الرئيسية للنمو: التكاثر والغطاء النباتي والازهار.
زاد استخدام مصابيح LED بأكثر من 45٪ عبر جميع مراحل النمو منذ التقرير الأولي لعام 2016. وفيما يتعلق بالاعتماد المستقبلي ، فإن 68٪ من المزارعين الذين لا يستخدمون مصابيح LED حاليًا أثناء الإزهار يفكرون في القيام بذلك في الأشهر المقبلة. 12 شهرًا.
لماذا تختار إضاءة LED لزراعة القنب؟
في حين أن الاتجاه نحو الاعتماد الكامل لمصابيح LED في أمريكا الشمالية وأوروبا ومناطق أخرى يمكن أن يعزى إلى عدد من العوامل - انخفاض تكاليف رأس المال ، والتكوين الطيفي القابل للتخصيص ، وشدة الضوء الخافت ، ومجموعة متزايدة من الأبحاث - يمكن تفسير ذلك من خلال ثلاث مزايا لمصابيح LED المترابطة: كفاءة أكبر ، تحكم بيئي أكبر ، عوائد وجودة أفضل.
1. كفاءة أكبر
هناك اتجاهان في السوق في إضاءة القنب يؤثران على الغالبية العظمى من المزارعين حول العالم. الأول ، الذي حدث منذ طرح مصابيح LED في السوق والذي أصبح المزارعون أكثر دراية به ، يدور حول فوائد وتحديات التحول من حلول الإضاءة القديمة مثل تركيبات الصوديوم عالية الضغط (HPS) لمصابيح LED.
كان الاعتماد الأولي لمصباح LED مدفوعًا بشكل أساسي بكفاءة الطاقة وتوفير التكاليف. على سبيل المثال ، تحقق مصابيح LED التجارية ذات الطيف الواسع 2,6 ميكرومول من تدفق الفوتون الضوئي (PPF) لكل جول من الكهرباء على مدار حياتها ، مقارنة بأضواء HPS ، والتي يبلغ متوسطها 1,9 ميكرومول لكل جول. تعمل مصابيح LED أيضًا على تقليل تكاليف الصيانة والاستبدال التي تتحملها الأنظمة القديمة بشكل كبير. وقد حفزت هذه الكفاءات المؤسسات والبرامج المختلفة لتقديم إعانات وخصومات سخية للمزارعين الذين يقومون بالترقية إلى أنظمة LED. هذه الوفورات ، إلى جانب التخفيضات في تكاليف التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، جعلت من مصابيح LED استثمارًا طويل الأجل مفيدًا للمزارعين في جميع أنحاء العالم.
الثانية ، مناقشة جديدة نسبيًا للعديد من المزارعين ، تنطبق على أولئك الذين تبنوا بالفعل مصابيح LED ولكنهم يبحثون عن البحث و رؤى لتحديد الطيف المناسب وتكوين الضوء الذي يعالج ظروف النمو الفريدة الخاصة بك ، بما في ذلك الجغرافيا ونوع المنشأة والظروف البيئية والأصناف.
تتضمن كلتا المحادثات دائمًا عنصر الكفاءة. ولكن في حالة تفوق مصابيح LED على الإضاءة القديمة ، فقد يميل بعض المزارعين الذين يستخدمون مصابيح LED بالفعل إلى نشر استراتيجيات الإضاءة التي تفضل شدة الإضاءة المنخفضة وأطوال موجية مثل الأحمر أو الأحمر أو الوردي في محاولة لتقليل استهلاك الطاقة.
ومع ذلك ، في السعي لتحقيق قدر أكبر من الكفاءة ، قد يضحون بإيرادات أكبر. تفضل العديد من المحاصيل - من بينها القنب - استراتيجيات عالية الكثافة وواسعة النطاق تعمل على تحسين الغلات الإجمالية وجودة النبات ، على السمات الحاسمة مثل التشكل وملامح التربين ومحتوى القنب المحسن.
لا تعني الكفاءة التحسين ، ولا تعني وفورات التكلفة القليل إذا لم تكن تعمل أيضًا على زيادة إمكانات الإيرادات إلى الحد الأقصى. يجب على أي عملية قنب قائمة على LED تحاول تحقيق مكاسب في الكفاءة أن توازن هذا مع مراجعة استراتيجية الإضاءة التي ستحقق أقصى استفادة من محاصيلهم.
2. تحسين التحكم
توفر مصابيح LED تحكمًا محسّنًا في كل معلمة تقريبًا لعملية استخدام القنب. والأكثر أهمية ، بالطبع ، هو القدرة على معالجة شدة الضوء والتركيب الطيفي من أجل تعظيم الغلات والإنتاج.
ومع ذلك ، فإن فهم تأثير مصابيح LED على الضوابط البيئية لا يقل أهمية ، خاصة بالنسبة للمزارعين الذين تحولوا مؤخرًا من الإضاءة القديمة أو يفكرون في القيام بذلك.
هناك أربع معلمات تحكم رئيسية تعززها مصابيح LED:
● إدارة عجز ضغط البخار (VPD) تصبح ممكنة
تنتج مصابيح HPS كمية كبيرة من الحرارة. ومع ذلك ، عند إيقاف التشغيل ، يمكن للتغيرات الناتجة في البيئة أن تجعل المحاصيل أكثر عرضة للتكثيف ومسببات الأمراض ، لأنها تبرد بسرعة أكبر من الأسطح الأخرى.
تحت مصابيح LED ، تتأثر البيئة بدرجة أقل بالحرارة الناتجة عن الإضاءة ، اعتمادًا على نظام HVACD الأكثر دقة ، المصمم خصيصًا لإدارة الحفاظ على نقاط ضبط درجة الحرارة والرطوبة.
يترجم هذا الثبات المحسّن لمصابيح LED إلى تكثيف أقل على النباتات ، واستخدام أقل للمياه وتهوية أقل لإزالة الرطوبة.
● تحقيق درجة الحرارة المثالية باستخدام مصابيح LED.
تلعب درجة الحرارة المحيطة دورًا مهمًا في الوظائف الفسيولوجية وتطور حبوب اللقاح لبعض المحاصيل مثل الخيار والطماطم. مع أنظمة HPS ، يكون الحفاظ على مستويات حرارة كافية أمرًا أكثر تكلفة وصعوبة ، مما يؤدي إلى تقلبات تضغط على النباتات. على الرغم من أن مصابيح HPS يمكن أن تؤدي مهمتين مختلفتين - الإضاءة والتدفئة ، إلا أنها لا تقوم بالمهمة بشكل جيد بشكل خاص وتشكل خطرًا أكبر على النباتات إذا فشلت. في النهاية ، يجب أن يكون الحفاظ على درجات الحرارة المثلى من مسؤولية نظام HVACD.
قد يتطلب التعديل التحديثي لمصابيح LED إضافة نظام تدفئة ، لكن سيشهد المزارعون عمومًا انخفاض أحمال التدفئة بشكل عام ، والأهم من ذلك ، يفضلون تحكمًا أكبر في بيئاتهم.
● تعمل مصابيح LED على استقرار ثاني أكسيد الكربون ، مما يمنع التهوية
مع زيادة PPFD ، يعد الحفاظ على مستويات ثاني أكسيد الكربون التكميلية أمرًا بالغ الأهمية لتعظيم الاستجابات البيولوجية الضوئية والإنتاج الكلي. عادة ما يكون التركيز من 2 إلى 1.200 جزء في المليون هو النطاق المثالي لإنتاج القنب.
ومع ذلك ، يحتاج المزارعون الذين يستخدمون مصابيح HPS إلى تهوية مبانيهم لإزالة الرطوبة أو تبريد بيئاتهم ، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في درجات الحرارة والرطوبة ومستويات ثاني أكسيد الكربون.
تقلل أنظمة LED من الحاجة إلى التهوية ، مما يسمح بتحكم أفضل في المناخ ، والحفاظ على ثاني أكسيد الكربون ، وزيادة التمثيل الضوئي ، وتحسين التشكل وتقليل حدوث الأمراض.
● مستويات أعلى من PPFD وعوائد أعلى
يتمتع القنب بشهية لا تشبع تقريبًا للضوء ، ويشهد العديد من الباحثين الذين يدرسون تأثيرات مصابيح LED على القنب بشكل متزايد نقاط تشبع أعلى ، مما يخلق طرقًا جديدة لتحسين ربحية المزارعين من خلال استراتيجيات الإضاءة عالية الإنتاج و PPFD المرتفع.
3. أفضل جودة والعائد
في حين أن المدخرات المتوقعة دفعت إلى التبني المبكر لمصابيح LED ، فقد ظهرت كفاءتها الأكبر وعائد الاستثمار (العائد على الاستثمار) كعوامل رئيسية في شعبيتها المستمرة. من المفهوم الآن أن زيادة شدة الضوء والجودة الطيفية ترتبط بزيادة كبيرة في الغلة والتشكل وصحة المحاصيل. في إحدى الدراسات ، وجد الباحثون أن زيادة بنسبة 1 ٪ في الإشعاع النشط ضوئيًا (PAR) تقابل زيادة بنسبة 1 ٪ في المنتج المحصود حتى مستويات الضوء البالغة 1.500 ميكرولتر / م 2 / ثانية. من خلال تحسين التركيبات باستخدام مصابيح LED والرفوف العمودية ، يدرك المزارعون أنه يمكنهم جني أرباح تفوق بكثير المدخرات الكبيرة بالفعل.
ما نوع إضاءة LED الأفضل لزراعة الحشيش؟
مع نمو مجموعة الأبحاث حول التأثيرات المختلفة لمصابيح LED على إنتاج القنب ، تزداد أيضًا قدرة المزارعين على تسخير الإمكانات الكاملة لمصابيح LED - لا سيما قدرتهم على توفير استراتيجيات واسعة النطاق وعالية الكثافة - للوصول إلى مستويات جديدة من الإنتاج والربحية.
1. تأثير الضوء الواسع على زراعة القنب
دفع التحول الهائل والعالمي نحو استخدام مصابيح LED العلماء والباحثين إلى اكتشاف إمكاناتهم الكاملة. تعد مصابيح LED أكثر كفاءة من الناحية التكنولوجية وتنظيمها حرارياً من سابقاتها ، ولكن مصابيح LED المتقدمة تقدم أيضًا ميزات محسّنة مثل التحكم الطيفي والتعتيم والتأقلم الضوئي و PPFD العالي ، من بين أمور أخرى. ومع ذلك ، فقد ترافقت القدرة على التحكم في جميع جوانب إنتاج القنب مع حاجة سوقية واضحة لفهم الآثار التي تحدثها الأطياف والكثافات المختلفة على النباتات والعمليات بشكل عام.
استثمر فلوينس بكثافة في البحث التجريبي لتلبية هذه الحاجة. بالشراكة مع جامعة Wageningen & Research في هولندا ، ومزارعي الحشيش في الولايات المتحدة وغيرهم ، وجدت أبحاث فلوينس أنه في حين أن حساسية الطيف تعتمد على الصنف ، فإن استراتيجيات الإضاءة واسعة الطيف - والتي تشمل الضوء الأخضر وأطوال موجية أخرى غائبة إلى حد كبير في أطياف النطاق الضيق - تحسين غلة المحاصيل والتشكل والأداء العام في أصناف مختارة من القنب بالمقارنة مع أطياف النطاق الضيق ذات النسب العالية من أطوال الموجات الحمراء والبعيدة.
في دراسة أجريت مع Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC) ، درس الباحثون استجابة الحشيش من النوع الأول والنوع الثاني والنوع الثالث لإضاءة الطيف الواسع باستخدام نسب مختلفة من الضوء الأحمر تحت PPFD المرتفع. في كل حالة ، أدى الطيف الواسع مع أقل كمية من الضوء الأحمر إلى توليد أعلى وزن جاف لكل نبات. في النوع الأول من الحشيش ، أنتج طيف متوازن من الضوء الأبيض عوائد أعلى بنسبة 17 ٪ من المحلول الطيفي الأعلى إنتاجًا ، والذي يحتوي على تركيز أعلى من الضوء الأحمر. كما أدى زراعة القنب تحت طيف أكثر توازناً إلى تحسين الشكل بشكل ملحوظ. كانت النباتات التي تنمو تحت طيف متوازن من الضوء الأبيض خالية أيضًا من التبييض الضوئي في براعمها العليا ، وهو تطور يحدث عادةً في النباتات التي تزرع في جزء أكبر من الضوء الأحمر.
في دراسة WUR ، وجد الباحثون أنه في بعض الأصناف ، كان محتوى monoterpenes والقنب ، بما في ذلك THC و CBD و CBG ، يتناسب بشكل كبير وعكسي مع جزء الضوء الأحمر في طيف الإنتاج. مع هذه الأصناف ، تسبب طيف الضوء الأبيض الأكثر توازناً في زيادة بنسبة 20 ٪ في مركبات القنب ، مقارنةً بالأطياف ذات نسب الضوء الأحمر التي تصل إلى 90 ٪ أو أكثر. وبعبارة أخرى ، فإن المزيد من الضوء الأحمر يعني سمات أقل استحسانًا.
2. فوائد استراتيجيات شدة الضوء العالية
لقد فهم مزارعو القنب منذ فترة طويلة الطبيعة المتكاملة للضوء والنباتات ، لكن الأبحاث الحديثة تشير إلى أن القنب لديه عتبة أعلى لشدة الضوء مما كان يعتقد سابقًا ، عند استخدام الطيف الصحيح.
درست تجربة بحثية حديثة عالية لـ PPFD ، أجرتها Fluence بالتعاون مع TOCC ، شدة الضوء التي تتراوح من 1100 إلى 2100 ميكرولتر / م 2 / ثانية. تم تحليل ثلاثة أصناف - ارتفاع THC (النوع الأول) ، و THC متوازن و CBD (النوع الثاني) وانخفاض THC (النوع الثالث) - تحت طيف متوازن من الضوء الأبيض.
وجدت الدراسة أن أكبر زيادة في المحصول حدثت بين 1.100 و 1.500 ميكرو مول / م 2 / ثانية. أدت زيادة شدة الضوء بنسبة 26٪ إلى زيادة الغلة بنسبة 27٪. استمر المحصول في الارتفاع حتى نحو 2.100 ميكرولتر / م 2 / ثانية ، حيث لاحظ الباحثون ذروة في الغلة. تمت مراقبة المعلمات البيئية عن كثب طوال التجربة. لاحظ الباحثون أنه في ظل المعالجات التي تزيد عن 1.500 ميكرو مول / م 2 / ثانية ، أصبحت إدارة هذه المعلمات أكثر صعوبة.
لقد فتحت الابتكارات في تقنية LED والاختراقات في علم الأحياء الضوئية والزراعة مستقبلًا مثيرًا لأسواق القنب في جميع أنحاء العالم. إن قدرة الباحثين والمهندسين والمنتجين على الاستمرار في تطوير وصقل استراتيجيات وأساليب واسعة النطاق وعالية الكثافة ستدخل حقبة جديدة من النمو والربحية لمن يتبنونها.
_____________________________________________________
* قضى Timo Bongartz أكثر من عقد في مساعدة الشركات على ابتكار نماذج أعمالها وإطلاق مشاريع جديدة. قاده شغفه لتسريع تحول الأعمال - جنبًا إلى جنب مع تقارب الطفولة للزراعة - إلى قطاع البستنة. اليوم ، يعمل تيمو كمدير عام لمنطقة أوروبا والشرق الأوسط وإفريقيا في فلوينس ، حيث يعمل على تمكين مزارعي الأغذية والزينة والقنب في جميع أنحاء أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا لتحقيق أهدافهم المتنامية من خلال تقنيات الإضاءة البستانية المتقدمة. إلى جانب فريقه متعدد التخصصات والمتعدد الجنسيات ، يدعم Timo مزارعي البيوت الزجاجية والمزارعين الرأسيين في أكثر من 20 دولة ويدير أبحاث البيولوجيا الضوئية الرائدة في الصناعة.
