1. Regulacija kvaliteta svjetla: kršenje kodeksa svjetla biljke
Biljke su prilično izbirljive u pogledu korištenja svjetlosti. Biljke mogu apsorbirati samo vidljivu svjetlost u rasponu od 400-700 nm (što čini oko 43%-52,5% sunčevog zračenja) za fotosintezu. Glavni vrhovi apsorpcije su crveno svjetlo (610–720 nm) i plavo svjetlo (400–510 nm). LED svjetla za biljke koriste fotoelektrične sposobnosti poluvodičkih materijala za slanje svjetlosti samo jedne boje u isto vrijeme. Oni takođe mogu postići finu kontrolu spektra kombinovanjem čipova.
660nm crveno svjetlo može uključiti fotoosjetljive pigmente biljaka, što pomaže biljkama da proizvode više hlorofila i pohranjuju više ugljikohidrata. Kada se količina crvenog svjetla u biljkama paradajza poveća do 60%, sadržaj rastvorljivog šećera u plodu raste za 18%, a sadržaj vitamina C za 25%. Studija sa Poljoprivrednog univerziteta u Nanjingu pokazala je da se segmenti stabljike krizanteme ukorijenjuju 100% vremena kada su izloženi crvenom svjetlu, što je 40% više korijena nego kada su izloženi prirodnom svjetlu.
Pravila za plavo svjetlo: 450nm plava svjetlost je najvažnija za stvaranje hlorofila i uzgoj stabljika i listova. U okruženju sa 30% plavog svjetla, listovi salate su imali 22% više hlorofila, a stabljike su bile 15% deblje. Plavo svjetlo također može spriječiti biljke da previše rastu, čineći ih kompaktnijima i pomoći im da bolje koriste prostor.
730nm daleko crveno svjetlo radi sa biljnim fotosenzibilizatorom B (PhyB) kako bi modulirao izduživanje ćelija i vrijeme cvjetanja. Dodavanje 10% dalekog crvenog svjetla biljkama jagode može učiniti internodije puzavih stabljika 20% kraćim i ubrzati sazrijevanje ploda za 5 dana.
Puni{0}}simulacija spektra: vrhunski-LED sistemi mogu kopirati solarni spektar, koji uključuje ultraljubičasto svjetlo (380–400 nm) i infracrveno svjetlo (700–1000 nm). Biljke mogu proizvesti više sekundarnih metabolita, uključujući likopen i antocijanine, kada su izložene UV svjetlu. Infracrveno svjetlo pomaže biljkama da dišu i da ostanu na odgovarajućoj temperaturi.
2. Kontrola intenziteta svjetlosti i fotoperioda: pobrinite se da razvojne potrebe budu tačno zadovoljene
U fotosintezi biljaka postoje tačke kompenzacije svetlosti (gde je stopa fotosinteze jednaka brzini disanja) i tačke zasićenja svetlosti (gde se stopa fotosinteze ne povećava sa više svetla). LED sistem koristi tehnologiju pametnog zatamnjivanja kako bi se automatski prilagodio potrebama biljaka u različitim fazama rasta.
Tokom faze sadnje, koristite mješavinu 40% plave svjetlosti i 50% crvene svjetlosti kako biste pomogli da korijenje raste i da se listovi šire. Na farmi Yuntai u Lianyungangu, u inteligentnoj prostoriji za uzgoj Phalaenopsis, LED dodatno svjetlo skraćuje vrijeme ukorjenjivanja sadnica-kultiviranih u tkivu za 7 dana i podiže stopu-kvalitetnih sadnica za 30%.
Tokom perioda nutritivnog rasta povećajte količinu crvene svjetlosti (60%-70%) kako biste ubrzali fotosintezu u listovima. Ova spektralna formula skraćuje ciklus rasta zelene salate u fabrici sa 60 dana na 45 dana i povećava prinos po jedinici površine za 40%.
Period reproduktivnog rasta: Da bi biljke procvjetale, promijenite omjer crvene i daleko crvene svjetlosti (5:1). Da ne narastu previše, dodajte plavo svjetlo. Ovaj prijedlog povećava sadržaj šećera u jagodama za 15% i pomjera vrijeme na tržištu za 10 dana unaprijed.
Regulacija fotociklusa: Koristite tajmer da vrijeme cvjetanja biljaka prati cirkadijalni ciklus. U uslovima od 12 sati svjetlosti i 12 sati tame, biljke kratkog dana poput krizantema cvjetaju 20 dana ranije nego što bi u svom rodnom okruženju.
3. Pametni sistem upravljanja: stvaranje svjetlosnog okruženja koje je zatvoreno-petlja
Novi LED sistem rasvjete za biljke koristi IoT senzore, AI algoritme i aktuatore za regulaciju svjetlosnog okruženja u zatvorenoj petlji.
Sloj percepcije okoline: Koristite kvantne senzore svjetlosti (za mjerenje PPFD), spektralne analizatore i opremu za praćenje fenotipa biljaka da dobijete-podatke u stvarnom vremenu o intenzitetu svjetlosti, spektralnoj distribuciji i faktorima rasta biljaka.
Sloj za donošenje odluka: AI algoritmi mijenjaju spektralne formule i trajanje svjetlosti u realnom vremenu na osnovu modela kako biljke rastu. Na primjer, ako koncentracija klorofila u listovima paradajza opadne, sistem automatski povećava količinu crvenog svjetla i drži svjetla uključena duže.
Izvršni sloj: Korištenje LED drajver modula koji se može zatamniti da biste dobili beskonačno zatamnjenje od 0% do 100%. U više-slojnom sistemu kultivacije, svaki sloj rasvjete možete podesiti posebno kako biste bili sigurni da je svjetlo ravnomjerno.
Tim zadužen za upravljanje energijom: Korištenje fotonaponskih uređaja za proizvodnju i skladištenje energije zajedno kako bi se energija maksimalno iskoristila. Moderna zona poljoprivrednog razvoja Shanghai Sunqiao koristi integriranu tehnologiju skladištenja svjetla koja smanjuje potrošnju energije LED sistema za 30% i emisiju ugljika za 45%.
4. Tehnološki proboj: od laboratorije do fabrike
LED svjetla za biljke su se mijenjala na tri načina tokom vremena:
Prva generacija (2000–2010) je uglavnom bila sastavljena od crvenih i plavih LED dioda koje su radile samo u jednoj boji. Imali su svjetlosnu efikasnost od oko 50lm/W i nisu se dobro poklapali sa spektrom. Uglavnom su korišteni za naučnoistraživačku djelatnost.
Druga generacija (2010–2020): Stvorena je LED kombinacija sa više-talasnih dužina sa boljom svjetlosnom efikasnošću (150lm/W), uključila je inteligentnu funkciju zatamnjivanja i počela se široko koristiti u proizvodnji staklenika.
Treća generacija (od 2020. do sada): svjetlosna efikasnost je premašila 250lm/W zahvaljujući LED diodama s kvantnim tačkama i perovskit materijalima, koji omogućavaju punu dinamičku kontrolu spektra. Poljoprivredni univerzitet u Nanjingu proizveo je LED lampu za kulturu tkiva koja traje 50.000 sati, koristi 69,7% manje električne energije od fluorescentnih lampi i isplati se za 1,5 godinu.
5. Slučaj primjene: unapređenje poljoprivredne proizvodnje
Lianyungang Yuntai Farma koristi LED svjetla za biljke u 10-slojnoj trodimenzionalnoj stalak za uzgoj. To čini gustinu sadnje Phalaenopsis tri puta većom, prinos po jedinici površine deset puta veći nego u standardnim plastenicima, a potrošnju vode 90% manjom.
Staklenik u Pekingu Xiaotangshan ima sistem dodatnog osvjetljenja na vrhu + među postrojenjima koji se automatski uključuje kada intenzitet svjetlosti padne ispod 200 μmol/m²/s. Ovo skraćuje ciklus rasta zelenog povrća za 15 dana i ispunjava kriterijume kvaliteta Evropske unije.
Prvi demonstracioni projekat "Fabrika biljaka 5.0" na svetu izgrađen je na Univerzitetu Wageningen u Holandiji. Koristi regulaciju okoline LED svjetla za uzgoj 100 kilograma paradajza po kvadratnom metru godišnje, a koristi 92% energije svjetla na površini Zemlje.
