光質量和強度對 LED 大麻生產的影響

在過去十年中，LED 的採用徹底改變了受控環境中的大麻種植，並有望繼續在全球範圍內迅速崛起。 據報導“大麻照明市場狀況”截至2021年，LED照明是北美種植者在三個主要生長階段的首選方法：繁殖、植被和開花。

自 45 年最初的報告以來，所有生長階段的 LED 使用量增加了 2016% 以上。關於未來的採用，68% 在開花期間不使用 LED 的種植者正在考慮在未來幾年（12 個月）內這樣做。

為什麼選擇 LED 照明來種植大麻？

雖然北美、歐洲和其他地區全面採用 LED 的趨勢可歸因於許多因素——資本成本下降、可定制的光譜成分、可調光強度、越來越多的研究——這可以通過以下三個優勢來解釋：互連 LED：更高的效率、更好的環境控制以及更好的產量和質量。

1. 更高的效率
大麻照明市場有兩種趨勢，影響著全球絕大多數種植者。 第一個問題自 LED 被引入市場以來一直在進行，生產商最為熟悉，它圍繞著從傳統照明解決方案（如用於 LED 的高壓鈉 (HPS) 燈具）轉換而來的好處和挑戰。

LED 的最初採用主要是由於其能效和成本節約。 例如，商用廣譜 LED 燈在其生命週期內每焦耳電的光合光子通量 (PPF) 達到 2,6 微摩爾，而 HPS 燈的平均光合光子通量 (PPF) 為每焦耳 1,9 微摩爾。 LED 還顯著降低了傳統系統最常產生的維護和更換成本。 這些效率促使一些機構和計劃為升級到 LED 系統的生產商提供慷慨的補貼和折扣。 這些節省以及 HVAC 成本的降低使 LED 成為全球種植者值得長期投資的項目。

第二，對於許多種植者來說是一個相對較新的討論，適用於那些已經採用 LED 但正在尋找研究和 見解 確定適合您獨特生長條件的正確光譜和成分，包括地理、設施類型、環境條件和品種。

兩種對話幾乎總是涉及效率部分。 但是，在已經確立 LED 優於傳統照明的優勢的情況下，一些已經使用 LED 的種植者可能會傾向於部署有利於低光強度和波長（如遠紅、紅或粉紅色）的照明策略，以努力減少能源消耗.

然而，為了追求更高的效率，他們可能會犧牲更多的收入。 許多作物——其中包括大麻——傾向於高強度、廣譜的策略，以提高整體產量和植物質量，改善形態、萜烯分佈和大麻素含量等關鍵屬性。

效率並不意味著優化，如果您還沒有最大限度地提高收入潛力，那麼節省成本就毫無意義。 任何尋求提高效率的基於 LED 的大麻業務都必須通過分析照明策略來平衡這一點，以充分利用他們的作物。

2. 改進控制
LED 提供了對大麻操作的幾乎每個參數的增強控制。 當然，最關鍵的是控制光強度和光譜組成以最大化產量和產量的能力。

然而，了解 LED 對環境控制的影響同樣重要，特別是對於最近從傳統照明轉換或正在考慮這樣做的種植者而言。

LED 增強了四個主要控制參數：

● 蒸汽壓不足 (VPD) 管理成為可能
HPS 燈會產生大量熱量。 然而，當關閉時，環境的變化可能會使作物更容易受到冷凝和病原體的影響，因為它們比其他表面冷卻得更快。

在 LED 下，環境受照明產生的熱量的影響較小，採用最精確的 HVACD 系統，專為管理溫度和濕度設定點的維護而設計。

這種 LED 穩定性的提高意味著植物上的冷凝減少、用水量減少和除濕通風減少。

● 使用 LED 達到完美的溫度。

環境溫度對某些作物如黃瓜和西紅柿的生理功能和花粉發育起著重要作用。 使用 HPS 系統，要保持足夠的熱量水平要昂貴得多且難以維持，從而導致波動對植物造成壓力。 儘管 HPS 燈可以執行兩種不同的任務——照明和加熱，但它們並不能很好地執行任何任務，並且如果它們失效會對植物造成更大的危險。 最終，保持最佳溫度應該是 HVACD 系統的責任。

LED 改造可能需要增加加熱系統，但種植者通常會看到整體加熱負荷減少，更重要的是，將有利於更好地控制他們的環境。

● LED 穩定二氧化碳，防止通風
隨著 PPFD 的增加，維持補充 CO2 水平對於最大限度地提高光生物學反應和整體產量至關重要。 1.200 至 2.000 ppm 的濃度通常是大麻生產的最佳範圍。

然而，使用 HPS 燈的生產商需要對其場所進行通風以對環境進行除濕或降溫，從而造成溫度、濕度和二氧化碳水平的大幅波動。

LED 系統減少了對通風的需求，從而可以更好地控制氣候、保存二氧化碳、增加光合作用、更好的形態和更少的疾病發生。

● 更高的 PPFD 水平和更高的產量
大麻對光的需求幾乎無法滿足，許多研究 LED 對大麻影響的研究人員越來越多地看到更高的飽和點，通過高輸出照明策略和高 PPFD 為提高種植者的盈利能力創造了新途徑。

3.更好的質量和產量
雖然預計的節省推動了 LED 的早期採用，但其更高的效率和 ROI（投資回報率）已成為其持續普及的關鍵因素。 現在可以理解的是，增加光強度和光譜質量與作物產量、形態和健康的顯著增加相關。 在一項研究中，研究人員發現，光合有效輻射 (PAR) 增加 1% 對應於收穫產品增加 1%，光照水平達到 1.500 µmol/m2/s。 通過使用 LED 和垂直機架優化安裝，種植者意識到他們可以實現遠遠超過已經顯著節省的利潤。

哪種 LED 照明最適合種植大麻？

隨著關於 LED 對大麻生產的各種影響的研究越來越多，生產商利用 LED 的全部潛力——尤其是它們提供廣譜、高強度戰略的能力——以實現新的生產水平的能力也將增加和盈利能力。

1. 廣譜光對大麻種植的影響
全球使用 LED 的巨大轉變促使科學家和研究人員發現其全部潛力。 LED 在技術上比它們的前輩更高效和溫度調節，但先進的 LED 還提供增強的功能，例如光譜控制、調光、光適應和更高的 PPFD 等。 然而，控制大麻生產各個方面的能力伴隨著明確的市場需求，即了解不同光譜和強度對植物和一般運營的影響。

Fluence 在實證研究上投入了大量資金來滿足這一需求。 Fluence 與荷蘭瓦赫寧根大學與研究中心、美國大麻種植者等合作，發現雖然光譜敏感性取決於品種，但廣譜照明策略（包括綠光和窄帶光譜中基本不存在的其他波長）效果更好與具有高比例紅色和遠紅色波長的窄帶光譜相比，選定大麻品種的作物產量、形態和整體性能。

在與 Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC) 進行的一項研究中，研究人員在高 PPFD 下使用不同百分比的紅光研究了 I 型、II 型和 III 型大麻對廣譜照明的反應。 在每種情況下，紅光量最低的廣譜產生的每株植物乾重最高。 在 I 型大麻中，平衡的白光光譜產生的產量比產量第二高的光譜溶液高 17%，後者含有更高濃度的紅光。 在最平衡的光譜下生長的大麻也顯著改善了形態。 在平衡的白光光譜下生長的植物在其上芽中也沒有光降解，這種發育通常發生在用較高比例的紅光生長的植物中。

在 WUR 研究中，研究人員發現，在某些品種中，單萜和大麻素（包括 THC、CBD 和 CBG）的含量與生產光譜中紅光的比例顯著成反比。 對於這些品種，與紅光比例高達 20% 或更多的光譜相比，更平衡的白光光譜導致大麻素化合物增加了 90%。 換句話說，更多的紅燈等於更少的理想特徵。

2. 高光強度策略的好處
大麻種植者早就了解光和植物的整體性質，但最近的研究表明，當使用正確的光譜時，大麻的光強度閾值比以前認為的還要高。

Fluence 與 TOCC 合作進行的一項近期高 PPFD 研究試驗研究了 1100 至 2100 µmol/m2/s 範圍內的光強度。 在平衡的白光光譜下分析了三個品種——THC 含量高（I 型）、THC 和 CBD 平衡（II 型）以及 THC 含量低（III 型）。

研究發現，最大的產量增加發生在 1.100 和 1.500 µmol/m2/s 之間。 光強度增加 26% 可使產量增加 27%。 產量繼續上升，甚至達到 2.100 µmol/m2/s，研究人員觀察到產量達到峰值。 在整個實驗過程中密切監測環境參數。 研究人員指出，在大於 1.500 µmol/m2/s 的處理下，管理這些參數變得更具挑戰性。

LED 技術的創新以及光生物學和農業領域的發展為全球大麻市場開闢了令人興奮的未來。 研究人員、工程師和生產商繼續開發和完善廣譜、高強度戰略和方法的能力將為採用它們的人帶來增長和盈利的新時代。

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* Timo Bongartz 十多年來一直在幫助公司創新商業模式並開展新業務。 他對加速業務轉型的熱情——加上對種植的童心——使他進入了園藝行業。 如今，Timo 擔任 Fluence 的 EMEA 地區總經理，幫助歐洲、中東和非洲的食品、觀賞植物和大麻生產商通過先進的園藝照明技術實現其不斷增長的目標。 Timo 與其跨學科和跨國團隊一起為 20 多個國家的溫室種植者和垂直種植者提供支持，並管理行業領先的光生物學研究。