1. Vedecký základ fotosyntézy: Kvantový dialóg medzi rastlinami a svetlom Spektrálne potreby fotosyntézy
Chlorofyl a karotenoidy sú hlavnými časťami fotosyntézy rastlín. Absorbujú určité vlnové dĺžky svetla. V rozsahu červeného svetla 620 – 680 nm a rozsahu modrého svetla 430 – 460 nm absorbuje najviac svetla chlorofyl a/b. V rozsahu modrofialového svetla 400–500 nm karotenoidy pomáhajú s absorpciou. Tento prirodzený výber pochádza z toho, ako sa slnečné spektrum rozprestiera, keď sa Zem vyvíjala. Červené svetlo tvorí približne 42 % viditeľného svetla na povrchu, zatiaľ čo modré svetlo tvorí približne 10 %. To je presne to, čo rastliny potrebujú na zachytenie svetla.
Regulácia fotoperiódy a svetelnej morfológie
Kryptochróm a fytochróm tvoria systém rastliny na videnie svetla. Červené svetlo (660 nm) mení tvar fotosenzitívneho pigmentu Pr na Pfr, čo spôsobuje fyziologické reakcie, ako je klíčenie semien a inhibícia predlžovania stonky. Ďaleko červené svetlo (730nm) robí opak. Kryptochróm riadi otváranie a zatváranie prieduchov, cirkadiánne rytmy a produkciu antokyanov detekciou modrého svetla (450 nm). Tento mechanizmus regulácie svetla na molekulárnej-úrovni umožňuje rastlinám zmeniť spôsob ich vývoja v závislosti od toho, koľko svetla dostanú.
Čísla, ktoré ukazujú, ako dobre funguje fotosyntéza
PPFD (hustota toku fotónov) a YPFD (hustota toku fotónov) sú dve dôležité čísla, ktoré hovoria o tom, ako dobre funguje svetlo. PPFD 1 μmol/m²/s znamená získanie 1 mikromolárneho fotónu za sekundu na meter štvorcový. YPFD na druhej strane poskytuje lepší obraz o tom, ako dobre sa využíva svetelná energia, berúc do úvahy, ako veľmi prispievajú rôzne vlnové dĺžky k fotosyntéze. Keď je šalát vystavený 40 % modrému svetelnému spektru, má o 20 % viac vitamínu C a o 15 % hrubšie listy. Keď červené svetlo tvorí 60 % svetla, množstvo sušiny sa zvýši o 25 %.
2. Poľnohospodárska revolúcia LED technológie: prechod z laboratória do továrne (1) Revolúcia „light Formula“ v závodoch
Yangling Plant Factory používa trojrozmerný kultivačný systém s vrstvami a každá vrstva má svoj vlastný modul spektrálnej kontroly. „Mäkká ľahká múčka“ so 60 % modrého svetla sa používa na pomoc pri raste koreňov a zhrubnutí stoniek počas fázy sadeníc. Počas obdobia rastu výživy urýchľuje „jedlo sýtiaceho svetla“ červené modré svetlo v pomere 1:1 akumuláciu produktov fotosyntézy. Počas obdobia reprodukčného rastu sa množstvo ďaleko červeného svetla zvyšuje, aby sa kontrolovalo načasovanie kvitnutia a kvalita ovocia. Tento dynamický spektrálny manažment umožňuje šalátu produkovať 2500 semien denne na 1469 štvorcových metroch, čo je 50-krát viac ako na typických farmách.
Motor ovládaný svetlom na urýchlenie chovu
Vďaka správe fotoperiód je technologické centrum Yangling v Sinochem Syngenta Group v Číne schopné pestovať päť generácií kukurice každý rok. LED technológia v inteligentnom skleníku napodobňuje tropické slnečné svetlo, čím skracuje reprodukčný cyklus zo 120 dní na 48 dní. Metóda regulácie kvality svetla spôsobila, že peľ kukuričných klasov samcov o 30 % bol aktívnejší, opelenie samičích klasov obilia o 25 % a hmotnosť 1000 zŕn bola o 5 gramov na hektár. Systém kontroly prostredia IoT robí chov 2,5-krát efektívnejším ako starý poľný režim.
"Revolúcia svetelnej účinnosti" v zariadení poľnohospodárstva
Poľnohospodárske družstvo Baoshihong v okrese Yanggao v provincii Shanxi ukazuje, že používanie LED svetiel zvýšilo počet vrstiev ovocia na rastlinách paradajok z troch na päť a ročný príjem z každého skleníka o 20 000 juanov. 700 juanov za sezónu za elektrinu a 2 000 juanov za sezónu za úsporu hnojív viedli k veľkým ekonomickým ziskom. Podľa údajov z trhu má zelenina pestovaná v závode-, ktorá využíva LED výplňové svetlo, o 18 % viac vitamínu C, o 22 % menej dusičnanov a o 15 % vyššiu mieru produktu.
3. Technologický pokrok a vylepšenia v priemysle: nárast LED osvetlenia v poľnohospodárstve
Presnosť v spektre
Kombináciou mnohých čipov môže technológia LED s plným spektrom produkovať nepretržitý spektrálny výstup 400–780 nm. Je tiež o 40 % účinnejšia ako bežné žiarivky so svetelnou účinnosťou 2,8 μmol/J. Vertikálna farma Qingdao využíva patentovaný spektrálny dizajn, ktorý skracuje čas potrebný na rast šalátu o 15 dní a množstvo energie, ktorú spotrebuje o 35 %.
Revolúcia v energetickej účinnosti
LED čip tretej generácie zvyšuje svetelnú účinnosť na 3,2 μmol/J. Pracuje s inteligentným mechanizmom stmievania, ktorý vám poskytne svetlo, keď ho potrebujete. Informácie z demonštračného parku Yangling demonštrujú, že dynamické riadenie osvetlenia znížilo spotrebu energie na jednotku výkonu z 0,35 kWh/kg na 0,22 kWh/kg, čo je teraz na medzinárodnej úrovni.
Inteligentná integrácia
Systém pripojenia „vodného hnojiva s nízkou teplotou“ vznikol vďaka kombinácii AI a internetu vecí. Inteligentný systém riadenia v závode Lanjian Intelligent Technology Plant Factory zhromažďuje údaje o životnom prostredí každých 30 sekúnd a používa ich na optimalizáciu intenzity svetla, spektrálneho pomeru a koncentrácie CO₂. Vyšetrovanie zistilo, že táto technika spôsobila, že šalát rástol o 18 % rýchlejšie a znížil výskyt škodcov a infekcií o 40 %.
