1. Naučna osnova fotosinteze: kvantni dijalog između biljaka i svjetlosti Spektralne potrebe za fotosintezom
Klorofil i karotenoidi su glavni dijelovi fotosinteze biljaka. Oni apsorbuju određene talasne dužine svetlosti. U opsegu crvenog svjetla od 620-680nm i plavog svjetla od 430-460nm, hlorofil a/b apsorbira najviše svjetla. U rasponu plavoljubičastog svjetla od 400-500 nm, karotenoidi pomažu u apsorpciji. Ova prirodna selekcija dolazi od toga kako se solarni spektar širi kako je Zemlja evoluirala. Crveno svjetlo čini oko 42% vidljive svjetlosti na površini, dok plavo svjetlo čini oko 10%. To je upravo ono što biljkama treba da bi uhvatile svjetlost.
Regulacija fotoperioda i morfologije svjetlosti
Kriptokrom i fitokrom čine sistem biljke za gledanje svetlosti. Crveno svjetlo (660nm) mijenja oblik fotoosjetljivog pigmenta Pr u Pfr, što uzrokuje fiziološke reakcije kao što su klijanje sjemena i inhibicija izduženja stabljike. Daleko crveno svjetlo (730nm) radi suprotno. Kriptokrom kontroliše otvaranje i zatvaranje stomata, cirkadijalne ritmove i proizvodnju antocijana detekcijom plave svetlosti (450nm). Ovaj mehanizam za regulaciju svjetlosti na molekularnom{7}} nivou omogućava biljkama da mijenjaju način na koji se razvijaju ovisno o tome koliko svjetlosti dobiju.
Brojevi koji pokazuju koliko dobro funkcionira fotosinteza
PPFD (gustina fotosintetičkog toka fotona) i YPFD (gustina toka fotona prinosa) su dva važna broja koja vam govore koliko dobro svjetlo radi. PPFD od 1 μmol/m²/s znači dobijanje 1 mikromolarnog fotona u sekundi po kvadratnom metru. YPFD, s druge strane, daje bolju sliku o tome koliko se svjetlosna energija koristi uzimajući u obzir koliko fotosintezi doprinose različite talasne dužine. Kada je zelena salata izložena spektru plave svjetlosti od 40%, ima 20% više vitamina C i 15% deblje listove. Kada crveno svjetlo čini 60% svjetlosti, količina suve tvari se povećava za 25%.
2. Poljoprivredna revolucija LED tehnologije: od laboratorije do tvornice (1) Revolucija "svjetlosne formule" u tvornicama biljaka
Fabrika biljaka Yangling koristi trodimenzionalni sistem kultivacije sa slojevima, a svaki sloj ima svoj modul spektralne kontrole. "Mekani lagani obrok" sa 60% plave svjetlosti koristi se da pomogne korijenu da raste i da stabljike zadebljaju u fazi sadnje. Tokom perioda nutritivnog rasta, 1:1 crveno plavo svjetlo "obrok sitosti" ubrzava akumulaciju fotosintetskih proizvoda. Tokom perioda reproduktivnog rasta, količina dalekog crvenog svjetla se povećava kako bi se kontroliralo vrijeme cvjetanja i kvalitet ploda. Ovo dinamično spektralno upravljanje omogućava salati da proizvede 2500 sjemenki dnevno na 1469 kvadratnih metara, što je 50 puta više od tipičnih farmi.
Motor radi na svjetlosti kako bi se ubrzao razmnožavanje
Kroz upravljanje fotoperiodom, Yangling tehnološki centar Sinochem Syngenta grupe u Kini može uzgajati pet generacija kukuruza svake godine. LED tehnologija u pametnom stakleniku oponaša tropsku sunčevu svjetlost, skraćujući reproduktivni ciklus sa 120 dana na 48 dana. Metodom regulacije kvaliteta svjetlosti polen muških klasova je bio aktivniji za 30%, stopa oprašivanja ženskih klasova za 25%, a težina 1000 zrna za 5 grama po hektaru. IoT sistem kontrole životne sredine čini uzgoj 2,5 puta efikasnijim od starog načina rada na terenu.
"Revolucija svjetlosne efikasnosti" u poljoprivredi
Poljoprivredna zadruga Baoshihong u okrugu Yanggao, provincija Shanxi, pokazuje da je korištenje LED svjetala povećalo broj slojeva plodova na biljkama paradajza sa tri na pet i godišnji prihod od svakog staklenika za 20.000 juana. 700 juana po sezoni za struju i 2000 juana po sezoni za uštedu đubriva doveli su do velikih ekonomskih dobitaka. Prema tržišnim podacima,-povrće koje se uzgaja u objektima koje koristi LED svjetlo za punjenje ima 18% više vitamina C, 22% manje nitrata i 15% više 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. Takođe je 40% efikasniji od tipičnih fluorescentnih svjetala, sa svjetlosnom efikasnošću od 2,8 μmol/J. Vertikalna farma Qingdao koristi vlasnički spektralni dizajn koji skraćuje vrijeme potrebno za rast salate za 15 dana i količinu energije koju koristi za 35%.
Revolucija u energetskoj efikasnosti
Treća generacija LED čipa povećava svjetlosnu efikasnost na 3,2 μmol/J. Radi s inteligentnim mehanizmom zatamnjivanja kako bi vam pružio svjetlo kada vam je potrebno. Informacije iz Yangling Demonstration Parka pokazuju da je dinamička kontrola rasvjete smanjila potrošnju energije po jedinici proizvodnje sa 0,35 kWh/kg na 0,22 kWh/kg, što je sada na međunarodnom naprednom nivou.
Pametna integracija
Sistem povezivanja "vodnog đubriva na laganoj temperaturi" nastao je zbog kombinacije AI i Interneta stvari. Inteligentni sistem 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 pokazala da je ova tehnika omogućila da salata raste 18% brže i smanjila štetočine i infekcije za 40%.
