1. Lyskvalitetsregulering: At bryde plantelyskoden
Planter er ret kræsne med, hvordan de bruger lys. Planter kan kun absorbere synligt lys i området 400-700 nm (hvilket udgør omkring 43%-52,5% af solstrålingen) til fotosyntese. De vigtigste absorptionstoppe er rødt lys (610-720nm) og blåt lys (400-510nm). LED-plantelys bruger halvledermaterialers fotoelektriske egenskaber til at udsende lys af kun én farve ad gangen. De kan også opnå finspektrumkontrol ved at kombinere chips.
660nm rødt lys kan tænde plantelysfølsomme pigmenter, hvilket hjælper planter med at lave mere klorofyl og lagre flere kulhydrater. Når mængden af rødt lys i tomatplanter går op til 60 %, stiger frugtens indhold af opløseligt sukker med 18 %, og indholdet af C-vitamin stiger med 25 %. En undersøgelse fra Nanjing Agricultural University viste, at krysantemumstængelsegmenter rodfæstede 100 % af tiden, når de blev udsat for rødt lys, hvilket var 40 % flere rødder, end når de blev udsat for naturligt lys.
Regler for blåt lys: 450nm blåt lys er det vigtigste til fremstilling af klorofyl og voksende stængler og blade. I omgivelser med 30 % blåt lys havde salatens blade 22 % mere klorofyl, og dens stilke var 15 % tykkere. Blåt lys kan også forhindre planter i at vokse for meget, hvilket gør dem mere kompakte og hjælpe dem med at bruge pladsen bedre.
730nm langt rødt lys arbejder med plantefotosensibilisator B (PhyB) til at modulere celleforlængelse og blomstringstid. Tilføjelse af 10 % langt rødt lys til jordbærplanter kan gøre internoderne på krybende stængler 20 % kortere og fremskynde modningen af frugten med 5 dage.
Fuld-spektrumsimulering: High-LED-systemer kan kopiere solspektret, som omfatter ultraviolet lys (380-400 nm) og infrarødt lys (700-1000 nm). Planter kan lave flere sekundære metabolitter, herunder lycopen og anthocyaniner, når de udsættes for UV-lys. Infrarødt lys hjælper planter med at trække vejret og holde sig ved den rigtige temperatur.
2. Styring af lysintensitet og fotoperiode: Sørg for, at udviklingsbehovene opfyldes nøjagtigt
I plantefotosyntese er der lyskompensationspunkter (hvor fotosyntesehastigheden er lig med respirationshastigheden) og lysmætningspunkter (hvor fotosyntesehastigheden ikke stiger med mere lys). LED-systemet bruger smart dæmpningsteknologi til automatisk at tilpasse sig planternes behov på forskellige vækststadier.
Under frøplantestadiet skal du bruge en blanding af 40% blåt lys og 50% rødt lys for at hjælpe rødderne med at vokse og bladene udvide sig. På Yuntai Farm i Lianyungang, i det intelligente dyrkningsrum for Phalaenopsis, reducerer LED-supplerende lys rodningstiden for vævs-dyrkede frøplanter med 7 dage og øger frekvensen af-kimplanter af høj kvalitet med 30 %.
I løbet af den ernæringsmæssige vækstperiode skal du øge mængden af rødt lys (60%-70%) for at fremskynde fotosyntesen i bladene. Denne spektrale formel forkorter salats vækstcyklus på en fabrik fra 60 dage til 45 dage og øger udbyttet pr. arealenhed med 40 %.
Reproduktiv vækstperiode: For at få planterne til at blomstre skal du ændre forholdet mellem rødt og langt rødt lys (5:1). Tilføj blåt lys for at forhindre dem i at vokse for meget. Dette forslag hæver sukkerindholdet i jordbær med 15 % og rykker markedstiden frem med 10 dage.
Regulering af fotocyklussen: Brug en timer til at få planternes blomstringstid til at følge en cirkadisk cyklus. Under forhold med 12 timers lys og 12 timers mørke blomstrer kortdagsplanter som krysantemum 20 dage tidligere, end de ville i deres oprindelige miljø.
3. Smart kontrolsystem: laver et lysmiljø, der er lukket-sløjfe
Det nye LED plantelyssystem bruger IoT-sensorer, AI-algoritmer og aktuatorer til at regulere lysmiljøet i en lukket sløjfe.
Miljøopfattelseslag: Brug lyskvantesensorer (til at måle PPFD), spektrumanalysatorer og udstyr til at overvåge planternes fænotypiske-tidsdata om lysintensitet, spektralfordeling og plantevækstfaktorer.
Lag til at træffe beslutninger: AI-algoritmer ændrer spektralformlerne og lysets varighed i realtid baseret på modeller for, hvordan planter vokser. For eksempel, hvis klorofylkoncentrationen i tomatblade falder, hæver systemet automatisk mængden af rødt lys og holder lysene tændt i længere tid.
Executive layer: Brug af et dæmpbart LED-drivermodul for at få trinløs dæmpning fra 0 % til 100 %. I et flerlags dyrkningssystem kan du justere hvert belysningslag separat for at sikre, at lyset er jævnt.
Team med ansvar for energistyring: Brug af fotovoltaiske strømgenererings- og energilagringsenheder sammen for at få mest muligt ud af energien. Shanghai Sunqiao Modern Agricultural Development Zone bruger en integreret lyslagringsteknologi, der reducerer LED-systemets energiforbrug med 30 % og kulstofemissionerne med 45 %.
4. Teknologisk gennembrud: Fra laboratoriet til fabrikken
LED plantelys har ændret sig på tre måder gennem tiden:
Den første generation (2000-2010) bestod for det meste af røde og blå lysdioder, der kun fungerede i én farve. De havde en lyseffektivitet på omkring 50lm/W og matchede ikke spektret særlig godt. De blev for det meste brugt til videnskabelige forskningsaktiviteter.
Anden generation (2010-2020): Skabte en multi-kombination af bølgelængde LED med bedre lyseffektivitet (150lm/W), inkluderede en intelligent dæmpningsfunktion og begyndte at blive brugt bredt i drivhusproduktion.
Tredje generation (2020 til nu): Lyseffektiviteten er gået ud over 250lm/W takket være quantum dot LED og perovskite materialer, som giver mulighed for fuld spektrum dynamisk kontrol. Nanjing Agricultural University producerede en LED-vævskulturlampe, der holder 50.000 timer, bruger 69,7 % mindre elektricitet end fluorescerende lamper og betaler sig selv på 1,5 år.
5. Ansøgningssag: forbedring af landbrugsproduktionen
Lianyungang Yuntai Farm bruger LED-plantelys i et 10-lags tredimensionelt vækststativ. Dette gør plantetætheden af Phalaenopsis tre gange højere, udbyttet pr. arealenhed ti gange højere end i standarddrivhuse, og vandforbruget 90% lavere.
Beijing Xiaotangshan Drivhuset har et top+inter plant dual-mode supplerende belysningssystem, der tænder automatisk, når lysintensiteten falder til under 200 μ mol/m ²/s. Dette forkorter vækstcyklussen for grønne grøntsager med 15 dage og opfylder EU's kvalitetskriterier.
Verdens første "Plant Factory 5.0" demonstrationsprojekt er blevet bygget på Wageningen University i Holland. Den bruger LED-lysmiljøregulering til at dyrke 100 kg tomater pr. kvadratmeter om året, og den bruger 92% af jordens overfladelysenergi.
