1. Gaismas kvalitātes regulējums: Augu gaismas koda pārkāpšana
Augi ir diezgan izvēlīgi attiecībā uz to, kā viņi izmanto gaismu. Fotosintēzei augi var absorbēt redzamo gaismu tikai 400–700 nm diapazonā (kas veido aptuveni 43–52,5% no saules starojuma). Galvenās absorbcijas virsotnes ir sarkanā gaisma (610–720 nm) un zilā gaisma (400–510 nm). LED augu gaismas izmanto pusvadītāju materiālu fotoelektriskās iespējas, lai vienlaikus raidītu tikai vienas krāsas gaismu. Tie var arī veikt precīzu spektra kontroli, apvienojot mikroshēmas.
660 nm sarkanā gaisma var ieslēgt augu gaismjutīgos pigmentus, kas palīdz augiem ražot vairāk hlorofila un uzglabāt vairāk ogļhidrātu. Kad sarkanās gaismas daudzums tomātu stādos palielinās līdz 60%, augļos šķīstošā cukura saturs palielinās par 18%, bet C vitamīna saturs palielinās par 25%. Nanjingas Lauksaimniecības universitātes pētījums atklāja, ka krizantēmas stublāju segmenti sakņojas 100% laika, kad tie tika pakļauti sarkanai gaismai, kas bija par 40% vairāk sakņu nekā tad, kad tie tika pakļauti dabiskajam apgaismojumam.
Zilās gaismas noteikumi: 450 nm zilā gaisma ir vissvarīgākā hlorofila iegūšanai un stublāju un lapu audzēšanai. Iestatījumā ar 30% zilās gaismas salātu lapās bija par 22% vairāk hlorofila, un to kāti bija par 15% biezāki. Zilā gaisma var arī apturēt augu pārlieku augšanu, padarot tos kompaktākus un palīdzot tiem labāk izmantot vietu.
730 nm tālu sarkanā gaisma darbojas ar augu fotosensibilizatoru B (PhyB), lai modulētu šūnu pagarinājumu un ziedēšanas laiku. Pievienojot zemeņu augiem 10% tālas sarkanās gaismas, ložņu stublāju starpmezgli var kļūt par 20% īsāki un augļu nogatavošanās paātrinās par 5 dienām.
Pilna -spektra simulācija: augstas{1} klases LED sistēmas var kopēt saules spektru, kas ietver ultravioleto gaismu (380–400 nm) un infrasarkano gaismu (700–1000 nm). Augi var radīt vairāk sekundāro metabolītu, tostarp likopēnu un antocianīnus, ja tie tiek pakļauti UV gaismai. Infrasarkanā gaisma palīdz augiem elpot un uzturēties pareizajā temperatūrā.
2. Gaismas intensitātes un fotoperioda kontrole: pārliecinieties, ka izstrādes vajadzības ir precīzi izpildītas
Augu fotosintēzē ir gaismas kompensācijas punkti (kur fotosintēzes ātrums ir vienāds ar elpošanas ātrumu) un gaismas piesātinājuma punkti (kur fotosintēzes ātrums nepalielinās, palielinoties gaismai). LED sistēma izmanto viedo aptumšošanas tehnoloģiju, lai automātiski pielāgotos augu vajadzībām dažādos augšanas posmos.
Stādīšanas stadijā izmantojiet 40% zilās gaismas un 50% sarkanās gaismas maisījumu, lai palīdzētu saknēm augt un lapām paplašināties. Yuntai fermā Lianjunganā, inteliģentajā Phalaenopsis audzēšanas telpā, LED papildu gaisma samazina audu-sējeņu iesakņošanās laiku par 7 dienām un palielina augstas kvalitātes stādu skaitu par 30%.
Uztura augšanas periodā palieliniet sarkanās gaismas daudzumu (60–70%), lai paātrinātu fotosintēzi lapās. Šī spektrālā formula saīsina salātu augšanas ciklu rūpnīcā no 60 dienām līdz 45 dienām un palielina ražu no platības vienības par 40%.
Reproduktīvās augšanas periods: lai augi ziedētu, mainiet sarkanās un tāli sarkanās gaismas attiecību (5:1). Lai tie neizaugtu pārāk daudz, pievienojiet zilu gaismu. Šis priekšlikums paaugstina cukura saturu zemenēs par 15% un pavirza tirgus laiku par 10 dienām uz priekšu.
Fotocikla regulēšana: izmantojiet taimeri, lai augu ziedēšanas laiks atbilstu diennakts ciklam. 12 stundu gaismas un 12 stundu tumsas apstākļos īsas dienas augi, piemēram, krizantēmas, uzzied 20 dienas agrāk nekā dzimtajā vidē.
3. Viedā vadības sistēma: slēgtas-cilpas gaismas vides izveide
Jaunajā LED augu gaismas sistēmā tiek izmantoti IoT sensori, AI algoritmi un izpildmehānismi, lai regulētu gaismas vidi slēgtā kontūrā.
Vides uztveres slānis: izmantojiet gaismas kvantu sensorus (lai mērītu PPFD), spektra analizatorus un iekārtas, lai uzraudzītu augu fenotipu, lai iegūtu reāllaika datus par gaismas intensitāti, spektrālo sadalījumu un augu augšanas faktoriem.
Slānis lēmumu pieņemšanai: AI algoritmi maina spektrālās formulas un gaismas ilgumu reāllaikā, pamatojoties uz augu augšanas modeļiem. Piemēram, ja hlorofila koncentrācija tomātu lapās samazinās, sistēma automātiski paaugstina sarkanās gaismas daudzumu un saglabā apgaismojumu ilgāk.
Vadošais slānis: aptumšojama LED draivera moduļa izmantošana, lai panāktu bezpakāpju aptumšošanu no 0% līdz 100%. Vairāku-slāņu kultivēšanas sistēmā varat pielāgot katru apgaismojuma slāni atsevišķi, lai nodrošinātu vienmērīgu apgaismojumu.
Komanda, kas atbild par enerģijas pārvaldību: fotoelementu enerģijas ģenerēšanas un enerģijas uzglabāšanas ierīču izmantošana kopā, lai maksimāli izmantotu enerģiju. Šanhajas Sunqiao modernajā lauksaimniecības attīstības zonā tiek izmantota integrēta gaismas uzglabāšanas tehnoloģija, kas samazina LED sistēmas enerģijas patēriņu par 30% un oglekļa emisijas par 45%.
4. Tehnoloģiskais izrāviens: no laboratorijas līdz rūpnīcai
LED augu gaismas laika gaitā ir mainījušās trīs veidos:
Pirmā paaudze (2000–2010) galvenokārt sastāvēja no sarkanām un zilām gaismas diodēm, kas darbojās tikai vienā krāsā. Viņiem bija aptuveni 50 lm/W gaismas efektivitāte, un tie ļoti labi neatbilda spektram. Tos galvenokārt izmantoja zinātniski pētnieciskai darbībai.
Otrā paaudze (2010–2020): izveidota vairāku-viļņu garumu LED ar labāku gaismas efektivitāti (150 lm/W), iekļauta inteliģenta aptumšošanas funkcija, un to sāka plaši izmantot siltumnīcu ražošanā.
Trešā paaudze (no 2020. gada līdz šim): gaismas efektivitāte ir pārsniegusi 250 lm/W, pateicoties kvantu punktu LED un perovskīta materiāliem, kas nodrošina pilna spektra dinamisko vadību. Naņdzjinas Lauksaimniecības universitāte ražoja LED audu kultūras lampu, kas kalpo 50 000 stundu, patērē par 69,7% mazāk elektroenerģijas nekā dienasgaismas spuldzes un atmaksājas 1,5 gados.
5. Pielietojuma gadījums: lauksaimnieciskās ražošanas uzlabošana
Lianyungang Yuntai Farm izmanto LED augu gaismas 10-slāņu, trīsdimensiju audzēšanas plauktā. Tādējādi Phalaenopsis stādīšanas blīvums ir trīs reizes lielāks, raža no platības vienības desmit reizes lielāka nekā standarta siltumnīcās, un ūdens patēriņš ir par 90% mazāks.
Pekinas Xiaotangshan siltumnīcai ir top + starp augu divrežīmu papildu apgaismojuma sistēma, kas ieslēdzas automātiski, kad gaismas intensitāte nokrītas zem 200 μ mol/m ²/s. Tas saīsina zaļo dārzeņu augšanas ciklu par 15 dienām un atbilst Eiropas Savienības kvalitātes kritērijiem.
Vāgeningenas Universitātē Nīderlandē ir uzbūvēts pasaulē pirmais "Plant Factory 5.0" demonstrācijas projekts. Tas izmanto LED gaismas vides regulēšanu, lai gadā audzētu 100 kilogramus tomātu uz kvadrātmetru, un tas izmanto 92% no Zemes virsmas gaismas enerģijas.
