1. Fotosintēzes zinātniskais pamatojums: kvantu dialogs starp augiem un gaismu Spektrālās vajadzības fotosintēzei
Hlorofils un karotinoīdi ir augu fotosintēzes galvenās sastāvdaļas. Tie absorbē noteiktus gaismas viļņu garumus. Sarkanās gaismas diapazonā no 620 līdz 680 nm un zilās gaismas diapazonā no 430 līdz 460 nm hlorofils a/b absorbē visvairāk gaismas. Zilās violetās gaismas diapazonā no 400 līdz 500 nm karotinoīdi palīdz absorbēt. Šī dabiskā atlase izriet no tā, kā Saules spektrs ir izkliedēts Zemei attīstoties. Sarkanā gaisma veido aptuveni 42% no redzamās gaismas uz virsmas, bet zilā gaisma veido aptuveni 10%. Tas ir tieši tas, kas augiem ir nepieciešams, lai uztvertu gaismu.
Fotoperioda un gaismas morfoloģijas regulējums
Kriptohroms un fitohroms veido augu gaismas redzes sistēmu. Sarkanā gaisma (660 nm) maina gaismjutīgā pigmenta Pr formu uz Pfr, kas izraisa fizioloģiskas reakcijas, piemēram, sēklu dīgtspēju un stublāju pagarinājuma kavēšanu. Tālā sarkanā gaisma (730 nm) dara pretējo. Kriptohroms kontrolē stomatītu atvēršanos un aizvēršanos, diennakts ritmus un antocianīnu veidošanos, nosakot zilo gaismu (450 nm). Šis molekulārā-līmeņa gaismas regulēšanas mehānisms ļauj augiem mainīt to attīstību atkarībā no tā, cik daudz gaismas tie saņem.
Skaitļi, kas parāda, cik labi darbojas fotosintēze
PPFD (fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums) un YPFD (ražīguma fotonu plūsmas blīvums) ir divi svarīgi skaitļi, kas parāda, cik labi darbojas gaisma. PPFD 1 μ mol/m ²/s nozīmē iegūt 1 mikromolāru fotonu sekundē uz kvadrātmetru. No otras puses, YPFD sniedz labāku priekšstatu par to, cik labi tiek izmantota gaismas enerģija, ņemot vērā to, cik daudz dažādu viļņu garumu veicina fotosintēze. Ja salātus pakļauj 40% zilās gaismas spektram, tiem ir par 20% vairāk C vitamīna un 15% biezākas lapas. Kad sarkanā gaisma veido 60% no gaismas, sausnas daudzums palielinās par 25%.
2. LED tehnoloģiju lauksaimniecības revolūcija: pāreja no laboratorijas uz rūpnīcu (1) "Gaismas formulas" revolūcija augu rūpnīcās
Yangling Plant Factory izmanto trīs{0}}dimensiju kultivēšanas sistēmu ar slāņiem, un katram slānim ir savs spektrālās vadības modulis. Tiek izmantota "mīksta viegla maltīte" ar 60% zilās gaismas, lai palīdzētu saknēm augt un kātiem sabiezēt sējeņu stadijā. Uztura augšanas periodā 1:1 sarkani zilas gaismas "sāta viegla maltīte" paātrina fotosintēzes produktu uzkrāšanos. Reproduktīvās augšanas periodā tiek palielināts tālu sarkanās gaismas daudzums, lai kontrolētu ziedēšanas laiku un augļu kvalitāti. Šī dinamiskā spektrālā pārvaldība ļauj salātiem saražot 2500 sēklas dienā uz 1469 kvadrātmetriem, kas ir 50 reizes vairāk nekā parastās fermās.
Dzinējs tiek darbināts ar gaismu, lai paātrinātu vairošanos
Izmantojot fotoperiodu pārvaldību, Sinochem Syngenta Group Yangling tehnoloģiju centrs Ķīnā katru gadu spēj izaudzēt piecas kukurūzas paaudzes. Viedās siltumnīcas LED tehnoloģija atdarina tropu saules gaismu, saīsinot reproduktīvo ciklu no 120 dienām līdz 48 dienām. Gaismas kvalitātes regulēšanas metode padarīja vīrišķo kukurūzas vārpu ziedputekšņus aktīvākus par 30%, sievišķo vārpu apputeksnēšanas līmeni par 25%, bet 1000 graudu svaru par 5 gramiem uz akru. IoT vides kontroles sistēma padara audzēšanu 2,5 reizes efektīvāku nekā vecais lauka režīms.
"Vieglās efektivitātes revolūcija" iekārtu lauksaimniecībā
Baoshihong lauksaimniecības kooperatīvs Jangao apgabalā, Šaņsji provincē, liecina, ka, izmantojot LED gaismas, ir palielinājies augļu slāņu skaits uz tomātu stādiem no trim līdz pieciem un gada ienākumi no katras siltumnīcas par 20 000 juaņu. 700 juaņas sezonā elektrībai un 2000 juaņas sezonā mēslojuma ietaupījumiem ir radījuši lielus ekonomiskos ieguvumus. Saskaņā ar tirgus datiem, rūpnīcā -audzētajos dārzeņos, kuros izmanto LED apgaismojumu, ir par 18% vairāk C vitamīna, par 22% mazāk nitrātu un par 15% vairāk produktu.
3. Tehnoloģiskie sasniegumi un uzlabojumi nozarē: LED lauksaimniecības apgaismojuma pieaugums
Precizitāte spektrā
Apvienojot daudzas mikroshēmas, pilna spektra LED tehnoloģija var radīt nepārtrauktu spektrālo izvadi 400–780 nm. Tas ir arī par 40% efektīvāks nekā parastās dienasgaismas spuldzes ar gaismas efektivitāti 2,8 μmol/J. Qingdao Vertical Farm izmanto patentētu spektrālo dizainu, kas samazina laiku, kas nepieciešams salātu augšanai, par 15 dienām un samazina patērētās enerģijas daudzumu par 35%.
Revolūcija energoefektivitātē
Trešās paaudzes LED mikroshēma palielina gaismas efektivitāti līdz 3,2 μ mol/J. Tas darbojas ar inteliģentu aptumšošanas mehānismu, lai nodrošinātu jums gaismu, kad tas ir nepieciešams. Informācija no Yangling Demonstration Park liecina, ka dinamiskā apgaismojuma vadība ir samazinājusi enerģijas patēriņu uz izejas vienību no 0,35 kWh/kg līdz 0,22 kWh/kg, kas tagad ir starptautiskajā progresīvā līmenī.
Gudra integrācija
"Vieglas temperatūras ūdens mēslojuma" savienojuma sistēma ir radusies mākslīgā intelekta un lietiskā interneta kombinācijas dēļ. Viedā vadības sistēma Lanjian Intelligent Technology Plant Factory apkopo vides datus ik pēc 30 sekundēm un izmanto tos, lai optimizētu gaismas intensitāti, spektrālo attiecību un CO₂ koncentrāciju. Izmeklēšanā atklājās, ka šis paņēmiens ļāva salātiem augt par 18% ātrāk un par 40% samazināt kaitēkļu un infekciju skaitu.
