1. Fotosintēzes kvantu{1}līmeņa kontrole: sarkano, zilo un gaismas receptoru kombinētā darbība
Hloroplasti ir augu daļas, kas veic fotosintēzi. Tie absorbē un maina noteiktus gaismas viļņus. Pētījumi liecina, ka hlorofila a/b absorbcijas efektivitāte tiek maksimāli palielināta 660 nm sarkanās un 450 nm zilās gaismas spektros, savukārt karotinoīdi uzlabo 400-500 nm zili violetās gaismas absorbciju. Šī iedzimtā spektra izvēle nodrošina LED tehnoloģijai ļoti noteiktu laika posmu intervencei.
Galvenais LED augu gaismas darbības veids ir strādāt kopā, lai kontrolētu gaismjutīgos pigmentus un kriptohromu. Fitohroms kontrolē, kad sēklas dīgst, kad zied ziedi un kad mainās ķermeņa pulkstenis, uztverot sarkano gaismu pie 660 nm un tālu sarkano gaismu pie 730 nm. Piemēram, siltumnīcas Iekšējā Mongolijā nodrošina īsu-dienu augiem 4–6 stundas papildu gaismas katru dienu (200 μmol/m² · s) mākoņainās un sniegotās dienās. Tas pārtrauc to miera stāvokli, paplašinot sarkanās gaismas apstarošanu, kā rezultātā gurķu produkcija pieaug par 25% pretēji tendencei. Kriptohroms reaģē uz zilo un ultravioleto gaismu, kas maina stomas atvēršanu un aizvēršanos un bioloģisko pulksteni. Yunnan Flower Base izmanto zilās gaismas regulēšanu, lai padarītu rožu stublājus par 20% biezākus un apturētu hipokotila pagarināšanos, kas padara lapu kultūras (piemēram, salātu lapas) par 15% biezākas un piešķir augiem kompaktu formu.
Dinamiskās gaismas formulas tehnoloģiskais progress uzlabo šo regulēšanas spēju. Shouguang, Shandong, tomātu audzēšanai izmanto LED gaismas ar 80% sarkanās gaismas. Tas palielina fotosintēzes ātrumu par 50% un ražu par 14% līdz 30%. Bet Xinnuofei krāsvielu recepte lapu salātiem ir palielinājusi antocianīna saturu sarkanajos lapu salātos par 2,3 reizes, samazinājusi nitrātu saturu par 41% un pievienojusi 6 dienas glabāšanas laikam, mainot spektrālo attiecību pirms ražas novākšanas. Šī pāreja no "enerģijas padeves" uz "morfoloģisko programmēšanu" parāda, ka LED tehnoloģija ir sasniegusi precīzas regulēšanas stadiju molekulārā līmenī.
2. Energoefektivitātes revolūcija: lēciens no lielas enerģijas izmantošanas līdz nelielai oglekļa ražošanai
LED augu gaismas galvenais ieguvums ir tas, ka tie izmanto enerģiju ļoti traucējošā veidā. Salīdzinošie dati liecina, ka LED sistēmu fotoelektriskās konversijas efektivitāte ir 40%. Tas nozīmē, ka tās patērē par 75% mazāk enerģijas nekā augstspiediena nātrija spuldzes un darbojas vairāk nekā 30 000 stundu. 50 akru siltumnīcai iekārtu izmaksas ir no 40 000 līdz 60 000 juaņu, un elektroenerģijas atdeves attiecība ir lielāka par 1:5. Šis energoefektivitātes pieaugums ir tieši atbildīgs par izmaiņām nozarē. Tiek lēsts, ka līdz 2031. gadam pasaules LED augu apgaismojuma tirgus vērtība pārsniedz 4,99 miljardus ASV dolāru, un ikgadējais pieauguma temps Ķīnā būs 21%.
Galvenais, lai enerģijas izmantošana būtu efektīvāka, ir tehnoloģiskais sasniegums siltuma pārvaldībā. Ja izmantojat tipiskas augstspiediena-nātrija spuldzes, 65% no to izdalītās enerģijas tiek pārvērsti siltumā. Tas nozīmē, ka jums ir nepieciešama atsevišķa dzesēšanas sistēma, lai uzturētu temperatūru telpā. LED augu apgaismojumam ir alumīnija siltumu{5}}izkliedējošs korpuss un IP65 ūdensnecaurlaidīga konstrukcija. Asmens temperatūra paaugstinās tikai par 2–3 grādiem, tāpēc nav termisku apdegumu riska. Šī zemā siltuma jaudas funkcija Dubaijas tuksneša vertikālajā fermā samazina atstarpi starp daudzslāņu stādīšanas plauktu slāņiem līdz 30 cm. Raža no platības vienības ir 350 reizes lielāka par parasto lauksaimniecības zemi.
Vēl vairāk tiek uzsvērta spektrālās elastības ekonomiskā nozīme. Pilna spektra LED izmanto fluorescējošu pārklājumu tehnoloģiju, lai atdarinātu visu saules gaismas spektru. Tas ietver UV (280–400 nm) un tālu -infrasarkano (720–1000 nm) gaismu, kas var kontrolēt augu sekundāro metabolītu, piemēram, ginsenozīdu un antocianīnu, uzkrāšanos. Philips GreenPower sērija iestata dažādu sarkanās un zilās gaismas daudzumu tomātu stādiem dažādos augšanas posmos. Eksperimentālās grupas raža ir gandrīz divas reizes lielāka nekā kontroles grupai, un likopēna un C vitamīna līmenis ir daudz augstāks.
3. Rūpniecības pārstrukturēšana: pāreja no laboratorijām uz globālajiem tirgiem
LED augu gaismas maina lauksaimniecības industriālo ķēdi to tehnoloģisko priekšrocību dēļ. Augu audzēšanas spuldžu tirgus Ķīnā 2022. gadā bija vairāk nekā 1,6 miljardu juaņu vērtībā, un pārdoto vienību skaits bija 15,141 miljons, kas ir par 19,09% vairāk nekā gadu iepriekš. LED tehnoloģija pārkāpj telpiskos ierobežojumus, ļaujot izmantot arvien vairāk lietojumu. Piemēram, to var izmantot, lai apgaismotu siltumnīcas, augu rūpnīcas un pat kosmosa ekosistēmas stādīšanai kosmosā. To var izmantot arī balkonu fermu izveidei mājas dārzkopībai.
Labs efektivitātes revolūcijas piemērs ir vertikālās saimniecības. AeroFarms ASV izmanto viedo aptumšošanas sistēmu, kas maina spektrālo attiecību atkarībā no augu augšanas stadijas. Piemēram, stādīšanas stadijā zilās gaismas daudzums tiek palielināts līdz 30%, bet ziedēšanas periodā sarkanās gaismas daudzums tiek palielināts līdz 85%. Šāda precīza apsaimniekošana uz pusi samazina salātu audzēšanas ciklu par 40%, patērē par 90% vairāk ūdens un iegūst piecas reizes lielāku ražu no standarta stādīšanas platības vienības.
Konkurence tehnoloģiju eksporta tirgū ir tikpat smaga. Ķīnas uzņēmumi, piemēram, Yaorong Technology, ir ieguvuši savu vārdu pasaules tirgū, pateicoties zemajām darbaspēka izmaksām un spējai veikt profesionālu pētniecību un attīstību. Uzņēmuma produkti ir saņēmuši gan ES CE, gan ASV UL sertifikātus. Eksports veido 65% no uzņēmuma kopējiem ienākumiem. Ziemeļamerikā 85% legālo marihuānas audzētāju ir pārgājuši uz LED sistēmām, kas samazina enerģijas izmaksas par 62% un paaugstināja THC līmeni par 18%.
