1. Znanstvena osnova fotosinteze: Kvantni dijalog između biljaka i svjetla Spektralne potrebe za fotosintezu
Klorofil i karotenoidi glavni su dijelovi fotosinteze biljaka. Oni apsorbiraju određene valne duljine svjetlosti. U rasponu crvene svjetlosti od 620–680 nm i rasponu plave svjetlosti od 430–460 nm, klorofil a/b apsorbira najviše svjetlosti. U rasponu plave ljubičaste svjetlosti od 400-500 nm, karotenoidi pomažu u apsorpciji. Ova prirodna selekcija dolazi od toga kako se Sunčev spektar širio kako se Zemlja razvijala. Crvena svjetlost čini približno 42% vidljive svjetlosti na površini, dok plava svjetlost čini oko 10%. To je upravo ono što biljke trebaju za hvatanje svjetlosti.
Regulacija fotoperioda i morfologija svjetla
Kriptokrom i fitokrom čine sustav biljke za gledanje svjetlosti. Crveno svjetlo (660nm) mijenja oblik fotoosjetljivog pigmenta Pr u Pfr, što uzrokuje fiziološke reakcije kao što je klijanje sjemena i inhibicija izduživanja stabljike. Daleka crvena svjetlost (730n) čini suprotno. Kriptokrom kontrolira otvaranje i zatvaranje stomata, cirkadijalne ritmove i proizvodnju antocijanina otkrivanjem plave svjetlosti (450 nm). Ovaj mehanizam za-regulaciju svjetlosti na molekularnoj razini omogućuje biljkama promjenu načina na koji se razvijaju ovisno o tome koliko svjetlosti dobivaju.
Brojevi koji pokazuju koliko dobro funkcionira fotosinteza
PPFD (gustoća toka fotosintetskog fotona) i YPFD (gustoća toka fotona prinosa) dvije su važne brojke koje vam govore koliko dobro svjetlost radi. PPFD od 1 μ mol/m²/s znači dobivanje 1 mikromolarnog fotona u sekundi po kvadratnom metru. YPFD, s druge strane, daje bolju sliku o tome koliko se dobro koristi svjetlosna energija uzimajući u obzir koliko fotosintezi doprinose različite valne duljine. Kada je salata izložena spektru plave svjetlosti od 40%, ima 20% više vitamina C i 15% deblje listove. Kada crvena svjetlost čini 60% svjetlosti, količina suhe tvari se povećava za 25%.
2. Poljoprivredna revolucija LED tehnologije: od laboratorija do tvornice (1) Revolucija "Svjetlosne formule" u tvornicama biljaka
Yangling Plant Factory koristi tro{0}}dimenzionalni sustav kultiviranja sa slojevima, a svaki sloj ima svoj spektralni kontrolni modul. "Mekani lagani obrok" sa 60% plave svjetlosti koristi se kako bi pomogao rastu korijena i zadebljanju stabljika tijekom faze sadnice. Tijekom razdoblja nutritivnog rasta, 1:1 crveno plavo svjetlo "sitnog laganog obroka" ubrzava nakupljanje produkata fotosinteze. Tijekom reproduktivnog razdoblja rasta povećava se količina dalekog crvenog svjetla kako bi se kontroliralo vrijeme cvatnje i kvaliteta ploda. Ovo dinamičko spektralno upravljanje omogućuje salati da proizvede 2500 sjemenki dnevno na 1469 četvornih metara, što je 50 puta više od uobičajenih farmi.
Motor pokreće svjetlo kako bi se ubrzao uzgoj
Kroz upravljanje fotoperiodom, tehnološki centar Yangling Sinochem Syngenta grupe u Kini može uzgajati pet generacija kukuruza svake godine. LED tehnologija u pametnom stakleniku oponaša tropsko sunčevo svjetlo, skraćujući reproduktivni ciklus sa 120 dana na 48 dana. Metoda za regulaciju kvalitete svjetla učinila je pelud muškog klipa aktivnijim za 30%, stopu oprašivanja ženskog klipa za 25%, a težinu 1000 zrna za 5 grama po jutru. IoT sustav kontrole okoliša čini uzgoj 2,5 puta učinkovitijim od starog terenskog načina rada.
"Revolucija svjetlosne učinkovitosti" u pogonskoj poljoprivredi
Poljoprivredna zadruga Baoshihong u okrugu Yanggao, pokrajina Shanxi, pokazuje da je korištenje LED svjetala povećalo broj slojeva plodova na biljkama rajčice s tri na pet, a godišnji prihod od svakog staklenika za 20.000 juana. Ušteda od 700 juana po sezoni za električnu energiju i 2000 juana po sezoni za gnojivo dovela je do velike ekonomske dobiti. Prema tržišnim podacima,-povrće uzgojeno u objektima koje koristi LED svjetlo ima 18% više vitamina C, 22% manje nitrata i 15% veću stopu proizvoda.
3. Tehnološki napredak i poboljšanja u industriji: rast LED poljoprivredne rasvjete
Preciznost u spektru
Kombinacijom mnogih čipova, LED tehnologija punog spektra može proizvesti kontinuirani spektralni izlaz od 400–780 nm. Također je 40% učinkovitiji od tipičnih fluorescentnih svjetala, sa svjetlosnom učinkovitošću od 2,8 μ mol/J. Vertikalna farma Qingdao koristi vlastiti spektralni dizajn koji skraćuje vrijeme potrebno za rast salate za 15 dana i količinu energije koju koristi za 35%.
Revolucija u energetskoj učinkovitosti
Treća generacija LED čipa povećava svjetlosnu učinkovitost na 3,2 μ mol/J. Radi s inteligentnim mehanizmom za prigušivanje kako bi vam pružio svjetlo kada ga trebate. Podaci iz Yangling Demonstration Parka pokazuju da je dinamička kontrola rasvjete smanjila potrošnju energije po jedinici izlaza s 0,35 kWh/kg na 0,22 kWh/kg, što je sada na međunarodnoj naprednoj razini.
Pametna integracija
Sustav povezivanja "gnojiva s vodom pri laganoj temperaturi" nastao je zbog kombinacije umjetne inteligencije i interneta stvari. Sustav inteligentnog upravljanja u Lanjian Intelligent Technology Plant Factory prikuplja podatke o okolišu svakih 30 sekundi i koristi ih za optimizaciju intenziteta svjetlosti, spektralnog omjera i koncentracije CO₂. Istraga je otkrila da je ova tehnika omogućila da salata raste 18% brže i smanjila štetnike i infekcije za 40%.
