1. Fotosünteesi teaduslikud alused: kvantdialoog taimede ja valguse vahel Fotosünteesi spektrivajadused
Taimede fotosünteesi peamised osad on klorofüll ja karotenoidid. Nad neelavad teatud valguse lainepikkusi. Punase valguse vahemikus 620–680 nm ja sinise valguse vahemikus 430–460 nm neelab klorofüll a/b kõige rohkem valgust. Sinisvioletses valguses vahemikus 400–500 nm aitavad karotenoidid neeldumist. See looduslik valik tuleneb sellest, kuidas päikesespekter on Maa arenedes hajutatud. Punane valgus moodustab umbes 42% pinnal nähtavast valgusest, sinine valgus aga umbes 10%. Just seda vajavad taimed valguse püüdmiseks.
Fotoperioodi ja valguse morfoloogia reguleerimine
Krüptokroom ja fütokroom moodustavad taime valguse nägemise süsteemi. Punane valgus (660 nm) muudab valgustundliku pigmendi Pr kuju Pfr-ks, mis põhjustab füsioloogilisi reaktsioone, nagu seemnete idanemise ja varre pikenemise pärssimine. Kauge punane tuli (730 nm) teeb vastupidist. Krüptokroom kontrollib stoomide avanemist ja sulgemist, ööpäevaseid rütme ja antotsüaniinide tootmist, tuvastades sinise valguse (450 nm). See molekulaarsel-tasemel valgust reguleeriv mehhanism võimaldab taimedel muuta oma arengut sõltuvalt sellest, kui palju valgust nad saavad.
Numbrid, mis näitavad, kui hästi fotosüntees töötab
PPFD (fotosünteetilise fotonivoo tihedus) ja YPFD (saagise fotonivoo tihedus) on kaks olulist numbrit, mis näitavad, kui hästi valgus töötab. PPFD 1 μ mol/m ²/s tähendab 1 mikromolaarse footoni saamist sekundis ruutmeetri kohta. YPFD seevastu annab parema pildi valgusenergia kasutamisest, võttes arvesse, kui palju fotosünteesi erinevad lainepikkused aitavad. Kui salat puutub kokku 40% sinise valguse spektriga, on sellel 20% rohkem C-vitamiini ja 15% paksemad lehed. Kui punane tuli moodustab 60% valgusest, suureneb kuivaine hulk 25%.
2. LED-tehnoloogia põllumajandusrevolutsioon: minek laborist tehasesse (1) "Valguse valemi" revolutsioon taimetehastes
Yangling Plant Factory kasutab kolme-dimensioonilist kihtidega kultiveerimissüsteemi ja igal kihil on oma spektraaljuhtimismoodul. Seemiku staadiumis kasutatakse juurte kasvu ja varte paksenemise soodustamiseks 60% sinise valgusega "pehmet kerget einet". Toiteväärtuse kasvuperioodil kiirendab 1:1 punase sinise valgusega "küllastuskerge eine" fotosünteesiproduktide kogunemist. Reproduktiivse kasvu perioodil suurendatakse kaugpunase valguse hulka, et kontrollida õitsemise aega ja viljade kvaliteeti. See dünaamiline spektrihaldus võimaldab salatil toota 2500 seemet päevas 1469 ruutmeetri kohta, mis on 50 korda rohkem kui tavalistes farmides.
Mootor töötab valgusega, et kiirendada paljunemist
Tänu fotoperioodide haldamisele suudab Hiinas asuv Sinochem Syngenta Groupi Yanglingi tehnoloogiakeskus kasvatada igal aastal viis põlvkonda maisi. Nutika kasvuhoone LED-tehnoloogia jäljendab troopilist päikesevalgust, lühendades paljunemistsüklit 120 päevalt 48 päevani. Valguse kvaliteedi reguleerimise meetod muutis isaste maisikõrvade õietolmu aktiivsemaks 30%, emaste maisikõrvade tolmeldamismäära 25% ja 1000 tera massi 5 grammi aakri kohta. IoT keskkonnajuhtimissüsteem muudab aretuse 2,5 korda tõhusamaks kui vana põllurežiim.
"Kergefektiivsuse revolutsioon" rajatiste põllumajanduses
Shanxi provintsis Yanggao maakonnas asuv Baoshihongi põllumajandusühistu näitab, et LED-tulede kasutamine on suurendanud tomatitaimede viljakihtide arvu kolmelt viiele ja igast kasvuhoonest saadavat aastatulu 20 000 jüaani võrra. Elektrienergia 700 jüaani hooajal ja väetise kokkuhoid 2000 jüaani hooajal on toonud kaasa suure majandusliku kasu. Turuandmete kohaselt on LED-valgustit kasutavatel{6}}köögiviljadel 18% rohkem C-vitamiini, 22% vähem nitraate ja 15% rohkem tooteid.
3. Tehnoloogilised edusammud ja täiustused tööstuses: LED põllumajandusvalgustite kasv
Täpsus spektris
Kombineerides paljusid kiipe, suudab täisspektriga LED-tehnoloogia toota pidevat spektraalset väljundit 400–780 nm. Samuti on see 40% tõhusam kui tavalised luminofoorlambid, valgusefektiivsusega 2,8 μmol/J. Qingdao vertikaalne farm kasutab patenteeritud spektraaldisaini, mis vähendab salati kasvamiseks kuluvat aega 15 päeva ja tarbitavat energiat 35% võrra.
Revolutsioon energiatõhususes
Kolmanda põlvkonna LED-kiip suurendab valguse efektiivsust 3,2 μ mol/J-ni. See töötab intelligentse hämardusmehhanismiga, et pakkuda teile valgust, kui seda vajate. Yanglingi näidispargi teave näitab, et dünaamiline valgustuse juhtimine on vähendanud energiatarbimist väljundühiku kohta 0,35 kWh/kg-lt 0,22 kWh/kg-le, mis on nüüd rahvusvahelisel kõrgtasemel.
Nutikas integratsioon
AI ja asjade Interneti kombinatsiooni tõttu on tekkinud "kerge temperatuuriga veeväetise" ühendussüsteem. Lanjian Intelligent Technology Plant Factory intelligentne juhtimissüsteem kogub iga 30 sekundi järel keskkonnaandmeid ja kasutab neid valguse intensiivsuse, spektrisuhte ja CO₂ kontsentratsiooni optimeerimiseks. Uurimine näitas, et selle tehnika abil kasvas salat 18% kiiremini ning vähenes kahjurite ja nakkuste arv 40%.
