1. Научната основа на фотосинтезата: Квантовият диалог между растенията и светлината Спектралните нужди за фотосинтезата
Хлорофилът и каротеноидите са основните части на фотосинтезата на растенията. Те абсорбират определени дължини на вълните на светлината. В диапазона на червената светлина от 620–680 nm и диапазона на синята светлина от 430–460 nm, хлорофилът a/b абсорбира най-много светлина. В обхвата на синьо-виолетовата светлина от 400–500 nm каротеноидите помагат за усвояването. Този естествен подбор идва от това как слънчевият спектър е разпръснат, докато Земята еволюира. Червената светлина представлява приблизително 42% от видимата светлина на повърхността, докато синята светлина съставлява около 10%. Точно от това се нуждаят растенията, за да улавят светлина.
Регулиране на фотопериода и морфология на светлината
Криптохромът и фитохромът съставляват системата на растението за виждане на светлина. Червената светлина (660 nm) променя формата на фоточувствителния пигмент Pr в Pfr, което предизвиква физиологични реакции като покълване на семена и инхибиране на удължаването на стъблото. Далечната червена светлина (730 n) прави обратното. Криптохромът контролира отварянето и затварянето на устицата, циркадните ритми и производството на антоцианини чрез откриване на синя светлина (450 nm). Този механизъм за регулиране на светлината-на молекулярно ниво позволява на растенията да променят начина си на развитие в зависимост от това колко светлина получават.
Числа, които показват колко добре работи фотосинтезата
PPFD (фотосинтетична плътност на потока на фотони) и YPFD (плътност на потока на фотони) са две важни числа, които ви казват колко добре работи светлината. PPFD от 1 μ mol/m²/s означава получаване на 1 микромоларен фотон за секунда на квадратен метър. YPFD, от друга страна, дава по-добра картина за това колко добре се използва светлинната енергия, като се вземе предвид колко допринасят за фотосинтезата различните дължини на вълните. Когато марулята е изложена на 40% син светлинен спектър, тя има 20% повече витамин С и 15% по-дебели листа. Когато червената светлина съставлява 60% от светлината, количеството сухо вещество се увеличава с 25%.
2. Селскостопанската революция на LED технологията: преминаване от лабораторията към фабриката (1) Революцията на "светлинната формула" в растителните фабрики
Yangling Plant Factory използва три{0}}измерна система за култивиране със слоеве и всеки слой има свой собствен спектрален контролен модул. Използва се "мека лека храна" с 60% синя светлина, за да помогне на корените да растат и стъблата да се удебелят по време на етапа на разсад. По време на хранителния период на растеж, червена синя светлина 1:1 "лека храна за засищане" ускорява натрупването на фотосинтетични продукти. По време на репродуктивния период на растеж количеството далечна червена светлина се увеличава, за да се контролира времето на цъфтежа и качеството на плодовете. Това динамично спектрално управление позволява на марулята да произвежда 2500 семена на ден на 1469 квадратни метра, което е 50 пъти повече от типичните ферми.
Двигател, управляван от светлина за ускоряване на размножаването
Чрез управление на фотопериода технологичният център Yangling на Sinochem Syngenta Group в Китай е в състояние да отглежда пет поколения царевица всяка година. LED технологията в интелигентната оранжерия имитира тропическата слънчева светлина, съкращавайки репродуктивния цикъл от 120 дни на 48 дни. Методът за регулиране на качеството на светлината направи прашеца на мъжките класове по-активен с 30%, степента на опрашване на женските класове с 25%, а теглото на 1000 зърна с 5 грама на акър. Системата за контрол на околната среда IoT прави развъждането 2,5 пъти по-ефективно от стария полеви режим.
„Революцията на светлинната ефективност“ във фасилити земеделието
Земеделската кооперация Baoshihong в окръг Yanggao, провинция Shanxi, показва, че използването на LED светлини е увеличило броя на слоевете плодове върху доматените растения от три на пет и годишния доход от всяка оранжерия с 20 000 юана. Спестяванията от 700 юана на сезон за електроенергия и 2000 юана на сезон за торове доведоха до големи икономически печалби. Според пазарни данни зеленчуците,-отгледани в съоръжения, които използват LED запълваща светлина, имат 18% повече витамин С, 22% по-малко нитрати и 15% по-висок процент на продукта.
3. Технологичен напредък и подобрения в индустрията: растеж на LED селскостопанско осветление
Прецизност в спектъра
Чрез комбиниране на много чипове, LED технологията с пълен спектър може да произведе непрекъснат спектрален изход от 400–780nm. Освен това е с 40% по-ефективен от типичните флуоресцентни лампи, със светлинна ефективност от 2,8 μ mol/J. Вертикалната ферма Qingdao използва патентован спектрален дизайн, който намалява времето, необходимо на марулята да расте с 15 дни, и количеството енергия, което използва, с 35%.
Революция в енергийната ефективност
Третото поколение LED чип увеличава светлинната ефективност до 3,2 μ mol/J. Работи с интелигентен механизъм за затъмняване, за да ви осигури светлина, когато имате нужда от нея. Информацията от демонстрационния парк Yangling демонстрира, че динамичното управление на осветлението е намалило потреблението на енергия за единица продукция от 0,35 kWh/kg на 0,22 kWh/kg, което сега е на международно напреднало ниво.
Интелигентна интеграция
Системата за свързване на "воден тор при лека температура" се появи благодарение на комбинацията от AI и Интернет на нещата. Интелигентната система за управление във фабриката за интелигентни технологии Lanjian събира данни за околната среда на всеки 30 секунди и ги използва за оптимизиране на интензитета на светлината, спектралното съотношение и концентрацията на CO₂. Разследването установи, че техниката кара марулята да расте с 18% по-бързо и намалява вредителите и инфекциите с 40%.
