一,Lyskvalitetsregulering: at finde ud af, hvordan planter "taler" med hinanden gennem fotosyntese
Planter absorberer lys meget selektivt, og deres fotosyntetiske pigmentsystem fungerer som et meget præcist spektrometer. Klorofyl a/b absorberer lys ved 660 nm rødt og 450 nm blåt, hvorimod carotenoider hjælper med absorption ved 480 nm blåt. LED-teknologi kan nøjagtigt opfylde planters behov på grund af dens naturlige spektrale selektivitet.
1. De biologiske virkninger af forskellige typer lys
Mitsubishi Chemicals empiriske forskning i Japan viser, at anvendelse af en LED-lyskilde bestående af 660 nm rødt lys og 450 nm blåt lys kan øge den fotosyntetiske effektivitet af salat med 37 % i forhold til konventionelle fluorescerende lamper, samtidig med at C-vitaminindholdet øges med 22 %. NASA's forskning med at dyrke planter i rummet viste, at en vis blanding af rødt og blåt lys kan øge den stomatale tæthed af morgenfrue med 40%, hvilket gør transpirationen meget mere effektiv. Denne teknik til at kontrollere lysets kvalitet har ført til ideen om en "lysformel", som lader dig ændre spektrumkombinationerne baseret på typen af afgrøde og dens vækststadie. For eksempel bruges et spektrum med 60 % blåt lys i tomaternes ernæringsmæssige vækststadie til at hjælpe stilkene og bladene med at vokse. I det reproduktive vækststadium bruges et spektrum med 70 % rødt lys til at hjælpe planterne med at blomstre og bære frugt, hvilket resulterer i et udbytte på mere end 40 kg pr. plante hvert år.
2. En teknik til at kontrollere kvaliteten af dynamisk lys
Internet of Things styrer et dynamisk belysningssystem i en vertikal gård i Shenzhen, der ændrer lysstyrken på lysene baseret på vejrdata i-realtid. I vådt vejr bør PPFD-værdien (photosynthetic photon flux density) automatisk stige for at sikre, at afgrøder udvikler sig støt. Det kinesiske akademi for landbrugsvidenskaber kom med en "lyskontrolleret dværgvækst"-teknik, der anvender pulserende blåt lys til at sænke højden af jordbærplanter med 35 % og øge frugtproduktionen med 25 %. Dette er en grøn måde at dyrke planter i en bygning på.
2, Energieffektivitetsrevolution: Fra solvarmeaffald til nøjagtig forsyning
Højtryksnatriumlamper omdanner kun 12 % af den elektriske energi til fotosyntetisk aktiv stråling, mens metalhalogenidlamper laver en masse fjern-infrarød stråling, som brænder planter. Udviklingen af LED-teknologi har gjort en stor forskel i, hvor godt vi kan bruge lysenergi.
1. Et stort skridt fremad i, hvor godt fotoelektrisk konvertering fungerer
GreenPower-seriens LED fra Philips Lighting tilbyder en fotonfluxeffektivitet på 2,8 μ mol/J, hvilket er 233 % højere end højtryksnatriumlamper. Institute of Semiconductors ved det kinesiske videnskabsakademi skabte en dyb rød LED-chip, der har en ekstern kvanteeffektivitet på mere end 85 %. Dette sænker energiomkostningerne for planteindustrien til 0,15 yuan pr. kg produkt. Denne energieffektivitetsrevolution hjælper direkte fabriksfremstilling med at blive mere økonomisk rentabel. For eksempel producerede en vertikal gård i Shenzhen, der brugte et intelligent lysdæmpningssystem, 20 gange flere afgrøder pr. kvadratmeter end at dyrke dem på åben mark. Den brugte også kun en{11}}femtedel af vandet og elektriciteten.
2. Smart kontrolsystem til lysmiljøet
Moderne LED-fabrikker bruger sensornetværk til at holde øje med ting som lysintensitet, spektralfordeling og CO₂-indhold i realtid. De bruger derefter maskinlæringsalgoritmer til at ændre deres belysningsstrategi i farten. For eksempel, hvis bladtemperaturen er for høj, vil systemet automatisk sænke mængden af rødt lys og øge mængden af langt rødt lys. Dette vil åbne stomata og afkøle planten ved at øge transpirationen. Denne lukkede-sløjfekontrolteknologi holder plantevækstmiljøet stabilt 99,7 % af tiden, hvilket er tre gange bedre end typiske drivhuse.
