1. Det videnskabelige grundlag for fotosyntese: Kvantedialog mellem planter og lys De spektrale behov for fotosyntese
Klorofyl og carotenoider er de vigtigste dele af planters fotosyntese. De absorberer visse bølgelængder af lys. I det røde lysområde på 620-680nm og det blå lysområde på 430-460nm absorberer klorofyl a/b mest lys. I det blåviolette lysområde på 400-500nm hjælper carotenoider med absorptionen. Denne naturlige udvælgelse kommer fra, hvordan solspektret er spredt ud efterhånden som Jorden udviklede sig. Rødt lys udgør cirka 42 % af det synlige lys på overfladen, mens blåt lys udgør cirka 10 %. Det er præcis, hvad planter har brug for for at fange lys.
Regulering af fotoperiode og lysmorfologi
Kryptokrom og fytokrom udgør plantens system til at se lys. Rødt lys (660 nm) ændrer formen af det lysfølsomme pigment Pr til Pfr, hvilket forårsager fysiologiske reaktioner såsom frøspiring og hæmning af stængelforlængelse. Langt rødt lys (730nm) gør det modsatte. Kryptokrom kontrollerer åbning og lukning af stomata, døgnrytmer og produktionen af anthocyaniner ved at detektere blåt lys (450nm). Denne lysreguleringsmekanisme på molekylært-niveau lader planter ændre, hvordan de udvikler sig afhængigt af, hvor meget lys de får.
Tal, der viser, hvor godt fotosyntesen fungerer
PPFD (photosynthetic photon flux density) og YPFD (yield photon flux density) er to vigtige tal, der fortæller dig, hvor godt lyset fungerer. En PPFD på 1 μ mol/m ²/s betyder at få 1 mikromolær foton per sekund per kvadratmeter. YPFD giver på den anden side et bedre billede af, hvor godt lysenergien bliver brugt ved at tage højde for, hvor meget fotosyntese forskellige bølgelængder bidrager med. Når salat udsættes for et 40 % blåt lysspektrum, har den 20 % mere C-vitamin og 15 % tykkere blade. Når rødt lys udgør 60 % af lyset, øges mængden af tørstof med 25 %.
2. LED-teknologiens landbrugsrevolution: at gå fra laboratoriet til fabrikken (1) "Light Formula"-revolutionen i plantefabrikker
Yangling Plant Factory bruger et tre-dimensionelt dyrkningssystem med lag, og hvert lag har sit eget spektrale kontrolmodul. Et "blødt let måltid" med 60% blåt lys bruges til at hjælpe rødderne med at vokse og stænglerne blive tykkere i frøplantestadiet. I løbet af den ernæringsmæssige vækstperiode fremskynder et 1:1 rødt blåt lys "mæthedslette måltid" akkumuleringen af fotosyntetiske produkter. I løbet af den reproduktive vækstperiode øges mængden af langt rødt lys for at kontrollere tidspunktet for blomstringen og kvaliteten af frugten. Denne dynamiske spektralstyring lader salat producere 2500 frø pr. dag pr. 1469 kvadratmeter, hvilket er 50 gange mere end typiske gårde.
Motor drevet af lys for at fremskynde avl
Gennem fotoperiodestyring er Yangling Technology Center i Sinochem Syngenta Group i Kina i stand til at dyrke fem generationer majs hvert år. LED-teknologien i det smarte drivhus efterligner tropisk sollys og forkorter reproduktionscyklussen fra 120 dage til 48 dage. Metoden til regulering af lyskvaliteten gjorde hanmajsørepollen mere aktiv med 30 %, hunmajsøres bestøvningsgrad med 25 % og vægten af 1000 korn med 5 gram pr. IoT-miljøkontrolsystemet gør avlen 2,5 gange mere effektiv end den gamle marktilstand.
"Light Efficiency Revolution" i anlægslandbrug
Baoshihong Agricultural Cooperative i Yanggao County, Shanxi-provinsen, viser, at brugen af LED-lys har øget antallet af frugtlag på tomatplanter fra tre til fem og den årlige indkomst fra hvert drivhus med 20.000 yuan. De 700 yuan pr. sæson for elektricitet og 2000 yuan pr. sæson for gødningsbesparelser har ført til store økonomiske gevinster. Ifølge markedsdata har anlægsdyrkede-grøntsager, der bruger LED-fyldningslys, 18 % mere C-vitamin, 22 % mindre nitrat og 15 % højere produktmængde.
3. Teknologiske fremskridt og forbedringer i industrien: væksten i LED-landbrugsbelysning
Præcision i spektret
Ved at kombinere mange chips kan fuldspektrum LED-teknologi producere en kontinuerlig spektral output på 400–780nm. Det er også 40 % mere effektivt end typiske fluorescerende lys med en lyseffektivitet på 2,8 μ mol/J. Qingdao Vertical Farm bruger et proprietært spektralt design, der reducerer den tid det tager for salat at vokse med 15 dage og mængden af energi, den bruger med 35 %.
En revolution inden for energieffektivitet
Tredje generation af LED-chip øger lyseffektiviteten til 3,2 μ mol/J. Den fungerer med en intelligent dæmpningsmekanisme for at give dig lys, når du har brug for det. Oplysningerne fra Yangling Demonstration Park viser, at dynamisk lysstyring har reduceret energiforbruget pr. outputenhed fra 0,35 kWh/kg til 0,22 kWh/kg, hvilket nu er på det internationale avancerede niveau.
Smart integration
Et "let temperatur vand gødning" forbindelsessystem er blevet til på grund af kombinationen af AI og Internet of Things. Det intelligente styringssystem på Lanjian Intelligent Technology Plant Factory indsamler miljødata hvert 30. sekund og bruger det til at optimere lysintensitet, spektralforhold og CO₂-koncentration. Undersøgelsen viste, at teknikken fik salat til at vokse 18 % hurtigere og reducerede skadedyr og infektioner med 40 %.
