1. Det vitenskapelige grunnlaget for fotosyntese: kvantedialog mellom planter og lys De spektrale behovene for fotosyntese
Klorofyll og karotenoider er hoveddelene i plantefotosyntesen. De absorberer visse bølgelengder av lys. I det røde lysområdet på 620–680nm og det blålysområdet på 430–460nm absorberer klorofyll a/b mest lys. I det blåfiolette lysområdet på 400–500nm hjelper karotenoider med absorpsjon. Dette naturlige utvalget kommer fra hvordan solspekteret er spredt etter hvert som jorden utviklet seg. Rødt lys utgjør omtrent 42 % av synlig lys på overflaten, mens blått lys utgjør omtrent 10 %. Det er akkurat dette plantene trenger for å fange lys.
Regulering av fotoperiode og lysmorfologi
Kryptokrom og fytokrom utgjør plantens system for å se lys. Rødt lys (660nm) endrer formen på det lysfølsomme pigmentet Pr til Pfr, noe som forårsaker fysiologiske reaksjoner som frøspiring og stengelforlengelseshemming. Langt rødt lys (730nm) gjør det motsatte. Kryptokrom kontrollerer åpning og lukking av stomata, døgnrytmer og produksjonen av antocyaniner ved å detektere blått lys (450nm). Denne lysreguleringsmekanismen på molekylært-nivå lar planter endre hvordan de utvikler seg avhengig av hvor mye lys de får.
Tall som viser hvor godt fotosyntesen fungerer
PPFD (photosynthetic photon flux density) og YPFD (yield photon flux density) er to viktige tall som forteller deg hvor godt lys fungerer. En PPFD på 1 μ mol/m ²/s betyr å få 1 mikromolar foton per sekund per kvadratmeter. YPFD gir derimot et bedre bilde av hvor godt lysenergi brukes ved å ta hensyn til hvor mye fotosyntese ulike bølgelengder bidrar med. Når salat utsettes for et 40 % blått lysspekter, har den 20 % mer vitamin C og 15 % tykkere blader. Når rødt lys utgjør 60 % av lyset, øker mengden tørrstoff med 25 %.
2. Landbruksrevolusjonen av LED-teknologi: å gå fra laboratoriet til fabrikken (1) "Light Formula"-revolusjonen i plantefabrikker
Yangling Plant Factory bruker et tre-dimensjonalt dyrkingssystem med lag, og hvert lag har sin egen spektralkontrollmodul. Et "mykt lett måltid" med 60 % blått lys brukes for å hjelpe røttene til å vokse og stilkene tykne under frøplantestadiet. I løpet av den ernæringsmessige vekstperioden fremskynder et 1:1 rødt blått lys "metthetslett måltid" akkumuleringen av fotosyntetiske produkter. I løpet av den reproduktive vekstperioden økes mengden av langt rødt lys for å kontrollere tidspunktet for blomstring og kvaliteten på frukten. Denne dynamiske spektralstyringen lar salat produsere 2500 frø per dag per 1469 kvadratmeter, som er 50 ganger mer enn typiske gårder.
Motor drevet av lys for å fremskynde avl
Gjennom styring av fotoperioder er Yangling Technology Center i Sinochem Syngenta Group i Kina i stand til å dyrke fem generasjoner mais hvert år. LED-teknologien i det smarte drivhuset etterligner tropisk sollys, og forkorter reproduksjonssyklusen fra 120 dager til 48 dager. Metoden for å regulere lyskvaliteten gjorde pollen av hannmaisører mer aktivt med 30 %, kvinnelige maisørers pollineringsgrad med 25 %, og vekten av 1000 korn med 5 gram per acre. IoT-miljøkontrollsystemet gjør avl 2,5 ganger mer effektivt enn den gamle feltmodusen.
"Light Efficiency Revolution" i anleggslandbruk
Baoshihong Agricultural Cooperative i Yanggao County, Shanxi-provinsen, viser at bruk av LED-lys har økt antallet fruktlag på tomatplanter fra tre til fem og den årlige inntekten fra hvert drivhus med 20 000 yuan. De 700 yuan per sesong for elektrisitet og 2000 yuan per sesong for gjødselbesparelser har ført til store økonomiske gevinster. Ifølge markedsdata har-anleggsdyrkede grønnsaker som bruker LED-fyllingslys 18 % mer vitamin C, 22 % mindre nitrat og 15 % høyere produktmengde.
3. Teknologiske fremskritt og forbedringer i industrien: veksten av LED-landbruksbelysning
Presisjon i spekteret
Ved å kombinere mange brikker, kan fullspektrum LED-teknologi produsere en kontinuerlig spektral utgang på 400–780nm. Den er også 40 % mer effektiv enn typiske lysrør, med en lyseffektivitet på 2,8 μ mol/J. Qingdao Vertical Farm bruker en proprietær spektral design som reduserer tiden det tar for salat å vokse med 15 dager og mengden energi den bruker med 35 %.
En revolusjon innen energieffektivitet
Tredje generasjons LED-brikke øker lyseffektiviteten til 3,2 μ mol/J. Den fungerer med en intelligent dimmemekanisme for å gi deg lys når du trenger det. Informasjonen fra Yangling Demonstration Park viser at dynamisk lysstyring har kuttet energibruken per effektenhet fra 0,35 kWh/kg til 0,22 kWh/kg, som nå er på internasjonalt avansert nivå.
Smart integrasjon
Et "lett temperatur vann gjødsel" tilkoblingssystem har kommet til på grunn av kombinasjonen av AI og Internet of Things. Det intelligente styringssystemet ved Lanjian Intelligent Technology Plant Factory samler inn miljødata hvert 30. sekund og bruker det til å optimalisere lysintensitet, spektralforhold og CO₂-konsentrasjon. Undersøkelsen fant at teknikken fikk salat til å vokse 18 % raskere og kutte ned på skadedyr og infeksjoner med 40 %.
