1. Den spektrale kode for fotosyntese i planter
Kloroplaster har fotosystem I og II, som er ret kræsne med hensyn til de spektre, de bruger til at omdanne lysenergi til kemisk energi. Klorofyl a/b absorberer lys bedst i det røde lysbånd ved 660nm og det blå lysbånd ved 450nm. Dette tegner sig for mere end 90 % af lysenergiomdannelsen. Carotenoider hjælper med at absorbere blåt-violet lys mellem 400 og 500 nm, hvilket gør et system, der fanger begge typer lys.
Når mængden af rødt lys er 80 %, afslører eksperimenter, at tomater kan fotosyntetisere 50 % hurtigere, og hver frugt kan få 14 % til 30 % i vægt. Ved at bruge blåt lysregulering gør Yunnan-rosen plantebasen stilkene 20 % tykkere og kronbladene 35 % mere ensartede i farven. Blåt lys styrer præcist poreledningsevnen, hvorfor dette er tilfældet. Ved en bølgelængde på 450nm vokser poreåbningen med 22%, og effektiviteten af kuldioxidabsorptionen går meget op.
Planter kan reflektere op til 60 % af grønt lys (520–610 nm), men det kan også få nederste blade til at fotosyntetisere 18 % mere effektivt, efter at det er kommet gennem baldakinen. Mitsubishi Chemicals forsøg i Japan afslørede, at tilføjelse af 5 % grønt lys til det røde blå kompositlys øgede salatproduktionen med 12 %. Dette løste problemet med lystab ved plantning med høj-densitet.
2. LED-teknologiens spektrale revolution
Der er tre hovedproblemer med traditionelle lyskilder:-højtryksnatriumlamper omdanner kun 12 % af den elektriske energi til fotosyntetisk aktiv stråling; fluorescerende lampespektre er op til 40 % rabat på, hvad planter har brug for; og metalhalogenlamper afgiver for meget-infrarød stråling, hvilket får planter til at vokse for hurtigt. LED har opnået nøjagtig spektrumtilpasning gennem forbedring af halvledermateriale.
Monokromatisk optisk chipteknologi: den kan afgive rene spektre med en maksimal bølgelængdefejl på ± 2nm ved hjælp af InGaN/GaN-materialesystemet. Osrams OSLON Square serie halvledere har en lyseffektivitet på 3,2 μ mol/J i det 660 nm røde lysbånd. Dette er 300 % højere end for almindelige lyskilder.
Dynamisk spektralstyring: Philips GrowWise-systemet anvender IoT-teknologi til at ændre de spektrale forhold baseret på, hvordan planterne vokser. For at stoppe hypocotyl forlængelse blev mængden af blåt lys hævet til 30% under frøplantestadiet. For at hjælpe blomsterknopper med at vokse, blev mængden af rødt lys hævet til 85% i blomstringsfasen. For at få frugten til at vokse sig større, blev der indført langt rødt lys (730nm) i frugtperioden.
Brug af keramiske substrater og flydende køleteknologi til at holde LED'ers driftstemperatur under 45 grader er et stort skridt fremad i termisk styring. Den afgiver 60 % mindre varme end almindelige lyskilder, så lys kan sættes op kun 15 cm væk fra plantekronen, og den udnytter pladsen 4 gange bedre.
3. Landbrugets "Lyskontrollerede æra".
Det intelligente drivhus i Shouguang, Shandong, bruger LED-lys til at hjælpe med at dyrke tomater. Denne teknologi producerer 60 kg/m² tomater om året, hvilket er tre gange mere end traditionelle metoder. Plantning af "tre-dimensionelle hylder" er muliggjort ved at bruge et 6:1-forhold mellem rødt og blåt lys. Dette øger outputeffektiviteten pr. arealenhed med 500 %. Ørkendrivhuset i Indre Mongoliet giver agurker 4 til 6 ekstra timers lys hver dag på overskyede og snedækkede dage (med en intensitet på 200 μ mol/m ² · s). Det får agurkerne til at vokse 25 % mere, end de normalt ville, hvilket løser problemet med lav produktivitet i dårligt vejr.
LED-teknologien ændrer måden, tingene fremstilles på i plantefabrikkernes rige. Mirai Company i Japan anvender fuldspektrum LED-lys (inklusive UV-A 380nm og langt rødt lys 730nm) for at øge indholdet af C-vitamin i salat med 18 % og anthocyaninniveauet med 25 %. Ved at kontrollere fotoperioden (16 timers rødt lys og 8 timers mørke), reduceres den tid, det tager for jordbær at modne, til en-tredjedel af, hvad det ville være med standardplantning. Det betyder, at jordbær er tilgængelige hele året rundt.
