一、活动开展基本情况

1.活动开展缘起

   经过志愿团成员调查研究，发现汝南每年的11月下旬至翌年3月初，受强冷空气影响，导致气温大幅度下降，同时天空中云层笼罩，雾霾严重，太阳光线较弱，因此造成了“低温弱光寡照”的现象，并且此现象持续多天。

   光照是植物生长发育所必不可少的环境因素之一，任何植物的生长均需要进行光合作用，光质、光强、光周期都影响着植物的生长发育。寡照天气会影响温室大棚获取足够的光能源来供给植物进行光合作用，会使温室大棚内部温度降低，使温室大棚无法满足蔬菜所需要的生长环境。寡照天气对设施蔬菜生长发育影响甚大，导致棚内蔬菜光合作用效果变低，加速蔬菜叶片的老化、叶片变淡，造成植物生长发育受阻、生长停滞、根系活力下降、抗病抗逆能力减弱、病虫害（如灰霉病）多发、落花落果增多、坐果率下降、果实着色不匀、空洞果畸形果率增高等现象。

    弱光寡照对设施蔬菜产业的影响十分严重，产品产量、质量和经济效益都随着其发生而降低。弱光寡照不仅影响汝南设施番茄产业获得更好的经济效益，也极大地抑制了汝南设施农业发展和干扰了当地的农业经济的建设，严重阻碍汝南当地对巩固拓展脱贫攻坚成果和实现乡村振兴的进程。

    因此，设施蔬菜种植生产中植物补光尤为重要，研发出能为不同作物不同时期定制化提供光配方的智能生长补光灯，不仅可以提高汝南当地产业经济效益，壮大设施番茄产业的发展，助力红色革命老区汝南农业农村现代化，实现乡村振兴，还有利于解决当前我国设施蔬菜产业的“弱光寡照”问题，为设施蔬菜的增产增效提供强有力的保证。

       2.团队基本情况

   志愿团成员主要是设施结构与环境实验室研究生，专业知识过硬，综合素质较高，是一支团结协作、充满激情的优秀团队（图1）。团队专注于LED植物生长补光灯、光配方及智能控制系统的研发，对LED光学在植物生长领域进行深入研究，为不同植物不同生长时期提供定制化光配方，以红色革命老区汝南设施番茄生产智能化补光为起点，助力现代智慧型农业的数字化和自动化发展。

图1 志愿团队成员合影

       3.活动开展情况

   团队将以汝南为主要服务区，紧跟时代发展，充分发挥本团队对农业农村现代化和乡村振兴的促进作用，目前致力于解决汝南的三农和城乡社区发展的痛点问题、巩固拓展脱贫攻坚成果，助力红色革命老区乡村振兴，在新时代的致富路上焕发红色光芒（图2）。团队用科技的力量全力推动现代化农业发展，利用自主研发的智能植物补光灯产品推动汝南现代化农业发展，在巩固拓展脱贫攻坚成果的道路上，助力红色老区汝南成为一个亮丽的名片，让红色革命历史文化在致富路上大放异彩。

图2 志愿团成员在示范园区服务

   团队已经研发出的茄果类、叶菜类和花卉类智能生长补光灯，利用了团队技术优势和核心优势光配方，在植物不同生长周期，给植物精确的补光。茄果类智能补光灯ZPFM651，光照感应器可根据植物周围光环境自动调光，根据生长周期，给植物提供不同的光强、光质、光周期（图3）。除此之外，光保姆智能植物生长补光灯还具有发热量低、防潮性好、寿命长、耗电小、光效高、照射范围广、操作简易、便于随时拆卸组装等优点。团队还针对叶菜类蔬菜育苗及生产，开发出ZPFT701和ZPFT711智能补光灯并通过质检。该系列是为科研单位、现代农业园区、育苗工厂、设施叶菜种植大户开发的智能化植物补光产品，通过数字总线，独立地或按组控制，配合我们的专利技术可以通过人机交互得到随时间变化的目标光谱，动态适应所有作物的所有生长过程，满足“不同的作物在不同的阶段需要不同的光”的需求。我们还针对花卉类育苗及生产，开发出ZPDT80X和ZPDT81X智能补光灯并通过质检。该系列智能植物补光灯具有数字总线接口，可以随时接受上级控制器的控制，按分组完成光质、光强的调节，在一个系统中，多支智能补光灯可以互相配合，完成对自然光变化的模拟；智能补光灯的光质与光强可调，可以动态地适应大部分作物的不同生长阶段，可以营造预期的人工控制环境，诱导作物按使用者的意愿生长。

   团队开发的手机App：AIGROW，通过扫描灯具上的二维码下载AIGROW软件，进入软件控制界面，应用机理是软件会根据客户选择作物的光配方通过控制红、蓝两个通道进行配比，达到波长在445nm-665nm之间任意的混合光，从而达到对光强光质的调控。通过设置需要的光照时间，进而达到控制光周期的目的。将每条补光灯的地址输入到分组控制系统中，可以实现同步控制多条补光灯的工作，大大减少了调配时间，简化了操作中繁琐的流程。

图3 光保姆智能植物补光灯应用在汝南园区的温室大棚

   软件AIGROW主要是通过HMI构成，HMI实现信息的内部形式与人类可接受形式之间的转换。农户通过设置我们软件的数据，软件以图形接口形式向系统发出指令，从而达到农户通过界面与我们的软件AIGROW进行交互，输入指令或操作，指令或操作被系统接收到并通过指令解析转化为计算机能够识别的编码，再通过数据格式转换将解析获得的数据转换为特定的格式，以便系统能够处理和利用这些数据。遵循我们统一设定的串口协议进行通讯，使用BLE进行数据传输并按照规定的格式正确解析和处理数据，最终实现农户精确的使用和控制我们的APP。

   团队长期从事设施光环境研究，拥有6项专利、4项软著，发表相关论文8篇。以汝南县为落脚点，立志用科学技术助推乡村振兴，通过在汝南设施番茄生产中应用智能化补光灯产品，降低农户能源消耗，减少化肥农药投入，提高设施农产品产量和品质，增加汝南县农户收益，助力智慧农业和乡村振兴发展（图4），致力于以科技帮助汝南走好新时代致富路，以老区红色革命精神反哺公司精神文明建设。

图4 志愿团成员与园区负责人合影留念

二、创新思路与特色做法

   与三雄极光、飞利浦这些大公司相比最大的优势就是我们的光配方数据以及根据植物不同生长环境优化光配方数据上。目前，一些主流补光灯产品为了方便生产，降低研发成本，往往都是使用固定的一种光谱来对它的整个生长期进行补光，其实是不完全对植物是有利的，比如说在幼苗时期容易灼伤叶片，然后开花结实期又达不到光补偿点，浪费或者达不到植物对光环境的最佳需求，没有很好的发挥补光效果。所以我们团队根据了此问题，提出了智能光配方这个想法，让植物可以在不同的生长时期，不同的环境条件下，尽可能达到植物的光饱和点，最大幅度的提高光合速率，解决当前补光灯效率低，效果差的问题，这就是我们最大的创新点。

   团队还利用汝南番茄科技小院为着手点创新性提出“光保姆+龙头企业+示范基地+农户”模式，光保姆出产品出技术服务，以汝南番茄科技小院为应用示范基地，带动农户增收致富，为以后的发展奠定了坚实的基础。这一模式有效地将科技研究成果与产业生产相结合，充分发挥了科技创新的辐射带动作用（图5）。光保姆团队积极引导和推广智能补光灯，智能补光灯优化番茄生长环境，实时监测番茄所需光质、光强等并根据光配方随之调整进而提高产量、品质和营养成分。因此，团队可以通过开展智能补光灯产品研发和推广，进一步提高番茄的竞争力，推动汝南县番茄产业的发展。

图5 向喻景权院士汇报光保姆智能补光灯应用效果

   在此过程中，光保姆团队和科技小院的基础作用不可忽视。不仅可以为智能补光灯技术的研发提供科学支持，更好地运用现代技术，优化生产流程和产品质量，还通过场地试验和技术指导（图6），帮助农户更好地掌握智能补光灯技术。通过完善的技术推广和服务体系，彻底解决智能补光灯技术普及的难题，确保其在汝南县和全国各地的广泛应用。

图6志愿团成员在汝南科技小院服务

   基于光保姆团队创新模式，智能补光灯技术将成为未来农业技术的重要领域之一。正是通过这种强有力的产学研合作模式，汝南县番茄产业才能够在科技创新方面取得更大的成功，进一步发挥农业的经济和社会效益，助力经济发展和社会进步。同时与科技小院和农户形成联动，形成良好的产学研合作关系。在科技小院的支持下，团队开展了多项试验示范和田间技术指导，有效解决了冬季弱光寡照和连作障碍等关键问题，提高了番茄产业的效益和竞争力。

   这一模式的实施为推动乡村振兴奠定了坚实的基础。它可复制、可推广，具有较高的适应性和可塑性，未来团队可以在全国范围内推广这一模式，带动皇冠体育,皇冠体育平台地区的农业科技创新和产业升级。在这一过程中，团队将发挥更加重要的作用，积极引导和推广最新的科技成果，同时注重与地方政府和企业的合作，形成产业链的协同作用，推动农业现代化和可持续发展。

三、成果实效

图7志愿团成员与汝南刘大妈愉快交谈

    团队已经将补光灯应用到河南汝南番茄科技小院，河南汝南番茄科技小院是一个致力于研发和推广番茄种植技术、种质资源收集和保护、番茄品质改良、番茄加工以及番茄产业化发展的科技园区。同时，还开展了多项实践示范工作，推动了周边地区番茄产业的发展。除了在技术研发方面取得显著成果之外，汝南国家番茄科技小院还积极推动本地区番茄产业的发展。倡导的“科技+产业”模式，将现代科技与传统农业相结合，提高了番茄产业的效益和竞争力。同时以科技扶贫为主题，积极开展农业科技人才扶贫和农民培训等项目，助力贫困地区脱贫增收。以在汝南推广应用的刘大妈大棚为例，我们用茄果类补光灯为其服务后（图7），每亩番茄增产约15％，增收15000余元，投入产出比达到了1:14。

    团队提供的ZPFM651设施番茄补光灯在河南鑫芳生态农业发展有限公司应用2000余亩，同时经过团队精心指导和帮助，所生产和销售的番茄从亩产一万三千公斤增长到一万五千公斤，该公司番茄平均增产15％，商品果率增加20％以上，经济效益和产品品质显著提升。当地使用本项目补光灯的农户都对光保姆智能补光灯给予高度评价（图8）。

图8 向河南省人大常委会农村工作委员会主任张琼汇报光保姆智能补光灯应用效果

2022年，ZPDT81X智能补光灯在鄢陵建业绿色基地应用后，红掌新生叶片数量增多，面积增大，花序数量和新生花序数量明显变多，颜色更加鲜艳，更富有活力，每盆批发售价比普通生产区提高4元以上，每盆售价比普通生产区提高约22%；日光温室越冬茬西红柿专用补光灯系统在扶沟县柴岗乡、聂老乡、曹里乡、汴岗镇使用效果良好，番茄平均增产8%以上，商品率提高10%左右，番茄品质得到极大提高。

   智能补光技术中含有中波紫外UV-B；UV-B具有杀菌消毒作用，诱发植物对病害的耐性，激活植物免疫机能，促进新陈代谢，抑制植物病虫害。从而实现设施补光栽培中达到减肥20%，减药50%，增产30%，做到减少或不使用农药，达到绿色、生态、无公害同时增收增效的目标，减少能源消耗，促进节能减排，加快降低碳排放步伐，契合我国提出的双碳政策。同时，从源头控制和保障食品安全，推动产业向绿色有机、高产高效持续发展从而有利于引导绿色技术创新，提高产业和经济的全球竞争力，促进生态文明建设发展，以实际行动践行“绿水青山就是金山银山”的理念，助力农业农村绿色发展。

我们团队提供线上线下讲解，在讲解过程中，贯彻绿色农业、节能环保理念，使农户了解到节能减排，双碳发展的意义，既增加了用户的知识储备，也起到了宣传弘扬生态文明建设成果的效果。

四、社会声誉

团队成果获得人民日报、河南日报、大河报以及设施园艺信息等多家媒体广泛报道。近年来，光保姆智能补光灯团队扎根服务番顺等番茄产业园，通过线上线下培训、发放技术资料、制定企业技术标准、发放优质种苗等方式，大力推广番茄补光技术（图9），创建了“一优二改三减四提高”设施西红柿绿色发展技术集成模式，大大提升了番茄栽培的科技含量，有力促进了当地番茄产业提质增效和转型升级，示范效果良好。番茄平均亩增产6%，番茄果实VC含量提高12.75%，番茄品质得到改善，促进当地西红柿产业的提质增效和转型升级，光保姆智能植物补光灯促进番茄品质稳定，助力汝南番茄荣获全国名特优新农产品。也多次受到省、市、县各级领导的肯定和认可（图10）。

图9 光保姆团队开展实地技术指导

驻马店市蔬菜办公室、扶沟县蔬菜生产管理局、河南鑫芳生态农业发展有限公司、伊川县建业绿色基地、社旗县朱集镇牛庄村示范基地、鄢陵建业绿色基地等单位都对团队的技术服务给予了高度评价。未来，光保姆团队将继续助力汝南县番茄现代农业产业园建设，以农业科技为引领，不断提高规模化、标准化、品牌化水平，努力打造“全国顶尖”的鲜食西红柿产业集群，树起现代农业高质量发展的新标杆，真正让汝南的小番茄走出河南、红遍全国！

图10 河南省省委书记楼阳生对项目团队服务点汝南番顺番茄产业园提出高度评价

   五、存在问题及建议

   第一个是灯具更新迭代，硬件方面继续向着高效节能的方向改进，进一步简化软件的使用难度，方便使用。我们还要加入温度检测和湿度检测，根据当前的光温湿情况来适配我们的光配方，让我们产品发出的光给植物更好的呵护。

    第二点就是光配方的研究，以番茄为例，一年多的时间探究到番茄幼苗期5R1B光质150光强，开花期7R1B光强200等不同阶段的光配方数据，加上在绿色基地的实地验证，大概花了两年的时间，所以我们需要多种作物一起进行实验。我们还计划向药用植物、食用菌等方向进军，且为了防范因其他环境因素而导致作物生长不良，我们也向提高作物抗病性或抗逆性的光配方方向开展研究。