1. Vísindalegur grundvöllur ljóstillífunar: skammtasamræða milli plantna og ljóss Litrófsþarfir fyrir ljóstillífun
Klórófyll og karótenóíð eru aðalhlutir ljóstillífunar plantna. Þeir gleypa ákveðnar bylgjulengdir ljóss. Á rauða ljóssviðinu 620–680nm og bláa ljóssviðinu 430–460nm gleypir klórófyll a/b mest ljós. Í bláfjólubláa ljóssviðinu 400–500nm hjálpa karótenóíð við frásog. Þetta náttúruval kemur frá því hvernig sólarrófið dreifist eftir því sem jörðin þróaðist. Rautt ljós er um það bil 42% af sýnilegu ljósi á yfirborðinu en blátt ljós um 10%. Þetta er nákvæmlega það sem plöntur þurfa til að fanga ljós.
Reglugerð ljóstímabils og ljósformfræði
Cryptochrome og phytochrome mynda kerfi plöntunnar til að sjá ljós. Rautt ljós (660nm) breytir lögun ljósnæma litarefnisins Pr í Pfr, sem veldur lífeðlisfræðilegum viðbrögðum eins og spírun fræja og hömlun á stilklengingum. Langt rautt ljós (730nm) gerir hið gagnstæða. Cryptochrome stjórnar opnun og lokun á munnholum, dægursveiflu og framleiðslu anthocyanins með því að greina blátt ljós (450nm). Þessi ljósstjórnunarbúnaður fyrir sameinda- gerir plöntum kleift að breyta því hvernig þær þróast eftir því hversu mikið ljós þær fá.
Tölur sem sýna hversu vel ljóstillífun virkar
PPFD (photosynthetic photon flux density) og YPFD (yield photon flux density) eru tvær mikilvægar tölur sem segja þér hversu vel ljósið virkar. PPFD upp á 1 μ mól/m ²/s þýðir að fá 1 míkrómolar ljóseind á sekúndu á hvern fermetra. YPFD gefur aftur á móti betri mynd af því hversu vel ljósorkan er notuð með því að taka tillit til þess hversu mikið ljóstillífun mismunandi bylgjulengdir leggja til. Þegar salat verður fyrir 40% bláu ljósrófi hefur það 20% meira C-vítamín og 15% þykkari laufblöð. Þegar rautt ljós er 60% ljóssins eykst magn þurrefnis um 25%.
2. Landbúnaðarbylting LED tækni: að fara frá rannsóknarstofunni til verksmiðjunnar (1) „Létta formúlan“ byltingin í plöntuverksmiðjum
Yangling planta verksmiðjan notar þrívíddar-ræktunarkerfi með lögum og hvert lag hefur sína eigin litrófsstýringareiningu. „Mjúk létt máltíð“ með 60% bláu ljósi er notuð til að hjálpa rótunum að vaxa og stilkarnir þykkna á ungplöntustigi. Á næringarvaxtartímabilinu hraðar 1:1 rautt blátt ljós „mettunarlétt máltíð“ uppsöfnun ljóstillífunarafurða. Á vaxtarskeiði æxlunar er magn af rauðu ljósi aukið til að stjórna tímasetningu flóru og gæðum ávaxta. Þessi kraftmikla litrófsstjórnun gerir salat kleift að framleiða 2500 fræ á dag á 1469 fermetra, sem er 50 sinnum meira en dæmigerð býli.
Vél rekinn af ljósi til að flýta fyrir ræktun
Með stjórnun ljóstímabils getur Yangling tæknimiðstöð Sinochem Syngenta Group í Kína ræktað fimm kynslóðir af maís á hverju ári. LED tæknin í snjallgróðurhúsinu líkir eftir hitabeltis sólarljósi og styttir æxlunarferlið úr 120 dögum í 48 daga. Aðferðin til að stjórna ljósgæðum gerði frjókorn karlkyns eyrna virkari um 30%, frævunarhlutfall kvenkyns korneyrna um 25% og þyngd 1000 korna um 5 grömm á hektara. IoT umhverfiseftirlitskerfið gerir ræktun 2,5 sinnum skilvirkari en gamli akurhamurinn.
„Ljósnýtnibyltingin“ í aðstöðulandbúnaði
Baoshihong landbúnaðarsamvinnufélagið í Yanggao sýslu, Shanxi héraði, sýnir að notkun LED ljósa hefur aukið fjölda ávaxtalaga á tómatplöntum úr þremur í fimm og árstekjur hvers gróðurhúss um 20.000 Yuan. 700 Yuan á árstíð fyrir rafmagn og 2000 Yuan á árstíð fyrir áburðarsparnað hafa leitt til mikils efnahagslegs ávinnings. Samkvæmt markaðsgögnum hefur-ræktað grænmeti sem notar LED fyllingarljós 18% meira C-vítamín, 22% minna nítrat og 15% meira vöruhlutfall.
3. Tækniframfarir og umbætur í greininni: vöxtur LED landbúnaðarlýsingar
Nákvæmni í litrófinu
Með því að sameina marga flís getur LED tækni með fullri litrófsframleiðslu framleitt samfellda litrófsútgang upp á 400–780nm. Það er líka 40% skilvirkara en dæmigerð flúrljós, með ljósnýtni upp á 2,8 μ mól/J. Lóðrétta býlið í Qingdao notar sérstakt litrófshönnun sem styttir þann tíma sem það tekur fyrir salat að vaxa um 15 daga og orkumagnið sem það notar um 35%.
Bylting í orkunýtingu
Þriðja kynslóð LED flísar eykur ljósnýtingu í 3,2 μ mól/J. Það vinnur með snjöllum dimmubúnaði til að veita þér ljós þegar þú þarft á því að halda. Upplýsingarnar frá Yangling Demonstration Park sýna að kraftmikil ljósastýring hefur dregið úr orkunotkun á hverja framleiðslueiningu úr 0,35 kWh/kg í 0,22 kWh/kg, sem er nú á alþjóðlegu háþróuðu stigi.
Snjöll samþætting
Tengikerfi „létthitavatnsáburðar“ er komið til vegna samsetningar gervigreindar og internets hlutanna. Snjalla stjórnunarkerfið hjá Lanjian Intelligent Technology Plant Factory safnar umhverfisgögnum á 30 sekúndna fresti og notar þau til að hámarka ljósstyrk, litrófshlutfall og CO₂ styrk. Rannsóknin leiddi í ljós að tæknin gerði það að verkum að salat vex 18% hraðar og minnkaði meindýr og sýkingar um 40%.
