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葉青看財經(jīng):農(nóng)業(yè)激光的故事
2022-12-19 15:51:32   來源:今日湖北

周一下午,參加“光谷十佳集群公共服務(wù)平臺”評審工作,了解了光谷地區(qū)21家服務(wù)平臺的情況,高校的平臺具有明顯的優(yōu)勢。

對于激光協(xié)會,我提了一個問題,大棚激光照明系統(tǒng),有何研究。

會長做了很好的回答。

激光是20世紀(jì)的偉大發(fā)明之一,作為一種人造光源,它在各行各業(yè)發(fā)光發(fā)熱。

人們最熟悉的是它在醫(yī)學(xué)上和工業(yè)上的應(yīng)用,例如激光切割,激光脫毛等等。

激光在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用,相當(dāng)廣泛。

激光育種有著異曲同工之妙,中國的激光育種技術(shù)從1972年開始發(fā)展,至今已經(jīng)非常成熟,常用的激光有co2和he-ne。

激光育種是突變育種的一種,主要原理是選用適當(dāng)波段劑量的激光對植物種子或其他器官進(jìn)行照射,以誘發(fā)突變,進(jìn)而在其后代中,選擇優(yōu)良變異個體,有可能培育成新品種。我國試驗(yàn)激光育種的植物品種包括水稻、小麥、大豆、玉米等200多種植物種子。

激光育種的方式完全可行,種子經(jīng)過激光照射后,可以大大提高產(chǎn)量。一個最有名的事件是激光治好的桃子的雄蕊不育癥,使桃子增產(chǎn)四倍以上。

激光可以用于檢測病害, 450到500納米的激光也可以殺死害蟲的蟲卵,幼蟲等,起到防控病蟲害的作用。

激光光照,不同顏色的激光可以互相幫助,互相配合,使植物進(jìn)行高效的光合作用,從而達(dá)到增產(chǎn)的效果。這就是什么是新一代激光光照。

新加坡土地資源稀缺,是高架種菜。

一橫排的種植架可以種植48顆蔬菜,一個立體架橫著40個單元的種植架子,一個單元的立體架能夠種菜1920顆,一個單體架子占地僅有5.1平米,15-20天收割一次蔬菜,一年能夠?qū)崿F(xiàn)20地輪種,5.1平米種出了38400顆蔬菜。

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新加坡的垂直農(nóng)場完美地繞開了無LED照明輔助,如果采用人工LED 照明無疑意味著電力成本的增加,農(nóng)作物一旦種植成本不具有經(jīng)濟(jì)性,就會很難與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)競爭,而隨著新一代激光光照的出現(xiàn),亮度達(dá)到了LED的兩倍,光電轉(zhuǎn)換效率高,在一畝地的溫室大棚,一個月耗三度電。

把水培種植做到極致要數(shù)日本,一個占地4400平米的蔬菜工廠,高端蔬菜流水線1天生產(chǎn)3萬棵,采用循環(huán)水種菜,生菜生長只需1%的水,所需養(yǎng)分也只占到四分之一,相比較之前的生菜工廠成本降低了30%。

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日本的旋轉(zhuǎn)水培生菜農(nóng)場從外形采用了一種圓形穹頂式的結(jié)構(gòu),內(nèi)部安裝了水培種菜系統(tǒng)、智能旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、智能采光系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、營養(yǎng)液供給系統(tǒng)、育苗培育系統(tǒng)等,生菜農(nóng)場中心位置的圓形水培種植系統(tǒng)大約有30米寬,工作人員在中心位置種植蔬菜,系統(tǒng)自動化旋轉(zhuǎn),每天旋轉(zhuǎn)一個小時,它會將種植的蔬菜由內(nèi)到外推出,農(nóng)民們每天都會播種生菜的菜苗,經(jīng)過30天后,種植的生菜就會自動化地旋轉(zhuǎn)到外部邊緣,工作人員只需推著小車收割生菜。

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因此,蔬菜的生長離不開光照,智能化的采光系統(tǒng)和空氣循環(huán)系統(tǒng)會根據(jù)蔬菜的大數(shù)據(jù),自動調(diào)節(jié)圓形穹頂?shù)墓庹諒?qiáng)度和通風(fēng)時間,為了解決光照不足,這里還安裝了特制的激光植物生長燈,相比較傳統(tǒng)的照明技術(shù),激光植物補(bǔ)光燈光效率高,能耗小,成本上要比農(nóng)業(yè)大棚常用的LED燈便宜四分之一。

激光光譜是以激光為光源的光譜技術(shù)。與普通光源相比,激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn),是用來用來植物光照的理想光源。

在溫室大棚使用激光光照,效果十分顯著,植物成長速度比一般自然生長之植物快了近乎3倍。激光植物光照,一個大棚一盞燈,一個月耗電3度電,在經(jīng)常沒有太陽光的冬季,利用激光植物生長燈和溫室大棚,可以種出綠油油的蔬菜,促進(jìn)植物光合作用中所需要的葉綠素、花青素及胡蘿卜素,使蔬果提早20%時間采收,增加3至5成的產(chǎn)量,更提高蔬果的甜度且減少病蟲害。

案例:

內(nèi)蒙冬季惡劣天氣時常發(fā)生,為了讓大棚內(nèi)的蔬菜提前上市,減少病害,從棚內(nèi)光照不足入手,光照不足棚內(nèi)的蔬菜會出現(xiàn)落花、落蕾和坐果困難的問題,當(dāng)?shù)氐氖卟苏菊鹃L介紹了一種激光光照裝置,相比較以前大棚內(nèi)安裝的蔬菜熒光燈,激光補(bǔ)光裝置能夠照射70米長,寬度12米,每天下午放棉被時,激光補(bǔ)光裝置就會自動打開,一晚上給蔬菜補(bǔ)充光照8小時。

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經(jīng)過2個多月的試驗(yàn),一個棚的小西紅柿種植160壟,通過紅藍(lán)色的激光照射,每壟增產(chǎn)大約在40斤,畝產(chǎn)增收4000斤,每斤按照批發(fā)價1.4元,一個棚下來增收了5000多元,這個期間不使用農(nóng)藥,經(jīng)測糖儀檢測糖度增加了1.5度,小西紅柿吃起來酸甜可口。

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激光平整土地。激光平地機(jī)主要適用于在荒地、坡地的平整作業(yè),減少灌溉溝渠,提高土地利用率,為機(jī)械化作業(yè)創(chuàng)造條件。整機(jī)主要由激光發(fā)射接收器、控制箱、液壓系統(tǒng)和平地鏟組成,通過平整作業(yè)可以使地面平整度達(dá)到誤差±2公分,比普通灌溉可以節(jié)水30%以上。利用激光技術(shù)平地,配合相應(yīng)措施,可減少田埂占地面積3%-5%,可使土地平整度提高,肥料分部均勻,減少肥料流失和脫肥現(xiàn)象,提高作物品質(zhì)。

還有激光除草機(jī)。位于西雅圖的農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人公司Carbon Robotics推出了其2022年新型LaserWeeder機(jī)具,這是一種經(jīng)濟(jì)高效的雜草控制解決方案,適用于大型專業(yè)行作物。

它由一個自主的激光除草拉動機(jī)器人組成,該機(jī)器人無縫連接到拖拉機(jī)的后部,使用改良激光能在一小時除掉 200,000 根雜草。這比 2021 年首次推出時多了 100,000 個,效率提高一倍。

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如果激光廣泛普及應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中,對推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展一定會起到?jīng)Q定性的作用。

光谷大有作為。

附錄:中國重要激光巨頭:

大族激光:亞洲最大、世界排名前三的工業(yè)激光加工設(shè)備生產(chǎn)廠商,世界著名的激光加工設(shè)備生產(chǎn)廠商。從2004年在深圳上市到今天,大族市值已經(jīng)突破450億,全球員工已經(jīng)超過10000人。

華工激光:華工激光工程有限公司是激光設(shè)備和等離子切割設(shè)備的制造商。華工激光是國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè),國際標(biāo)準(zhǔn)制定參與單位,國家標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和承擔(dān)單位。公司擁有企業(yè)技術(shù)中心和激光先進(jìn)制造技術(shù)省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。同時依托國家激光加工工程研究中心、國家激光技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、激光加工展示中心三大智能平臺,承擔(dān)激光行業(yè)重點(diǎn)項目和重大科技研究項目。

楚天激光:武漢中谷聯(lián)創(chuàng)光電科技有限公司是一家規(guī)模龐大、產(chǎn)品多樣、市場網(wǎng)絡(luò)健全的專業(yè)激光設(shè)備制造商。武漢楚天激光集團(tuán)有限公司成立于1985年,擁有工業(yè)激光、醫(yī)用激光和文化創(chuàng)意激光三大品牌,為全球客戶提供完整的激光應(yīng)用解決方案。


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