1. Kvantinio lygio fotosintezės kontrolė: sinergetinis procesas, apimantis raudoną, mėlyną ir augalinius hormonus.
Chloroplastai yra augalų dalys, kurios sugeria ir keičia tam tikrus šviesos bangos ilgius. Eksperimentiniai įrodymai rodo, kad chlorofilo a/b sugerties efektyvumas yra didžiausias 660 nm raudonos ir 450 nm mėlynos šviesos juostose, o karotenoidai padidina 400–500 nm mėlynai violetinės šviesos sugertį. Šis įgimtas spektro pasirinkimas suteikia LED technologijai labai konkretų intervencijos laikotarpį.
Šviesai jautrių ir kriptochrominių pigmentų, veikiančių kartu, reguliavimas
Fitochromas leidžia augalams matyti 660 nm raudoną šviesą ir 730 nm tolimą raudoną šviesą. Tai kontroliuoja, kada sėklos sudygsta, kada gėlės žydi ir kada pasikeičia cirkadinis ritmas. Debesuotomis ir snieguotomis dienomis Vidinės Mongolijos šiltnamiai suteikia šviesos 4–6 valandas per dieną. Tai nutraukia trumpadienių augalų ramybės būseną, padidindama raudonos šviesos švitinimą, todėl agurkų išeiga 25 % padidėja, palyginti su tendencija. Kriptochromas reaguoja į mėlyną ir ultravioletinę šviesą, dėl kurios keičiasi stomos atidarymas ir uždarymas bei biologinis laikrodis. Yunnan Flower Base naudoja mėlynos šviesos reguliavimą, kad rožių stiebai būtų 20% storesni ir sustabdytų hipokotilų pailgėjimą. Dėl to lapinės daržovės užauga kompaktiškos formos.
Dinaminis spektrinės formulės optimizavimas
Šiuolaikiniai LED augalų žibintai viršijo vieno spektro ribas. Dabar jie gali reguliuoti visą augalų gyvavimo ciklą naudodami išmaniuosius raudonos šviesos (660 nm), tolimosios raudonos šviesos (730 nm), mėlynos šviesos (450 nm) ir UV-A (380–400 nm) mišinius:
Laikas, per kurį sudygsta sėklos: 660 nm raudona šviesa suaktyvina šviesai jautrius pigmentus, todėl salotų sėklų daigumas pagreitėja 30%, lyginant su natūralia šviesa.
Mitybos augimo laikotarpis: 450 nm mėlynos šviesos ir 660 nm raudonos šviesos santykis 1:3 padaro pomidorų stiebus 45 % storesnius, o chlorofilo lygį 28 % daugiau.
730 nm tolimoji raudona šviesa kontroliuoja žydėjimo hormonus, todėl chrizantemos pražysta 12 dienų anksčiau ir žiedpumpurių skaičius padidėja 37%.
Derliaus nuėmimo ir perdirbimo laikotarpiu pakeitus raudonos ir mėlynos šviesos santykį, raudonosiose salotose gali būti 2,3 karto daugiau antocianinų ir 41% mažiau nitratų.
Šis lankstumas greitai keisti taisykles yra labai svarbus augalų gamyklose. Wageningen universiteto Nyderlanduose tyrimai rodo, kad daugiasluoksnė sodinimo lentyna su reguliuojamo spektro LED sistema gali duoti 350 kartų daugiau ploto nei įprasti ūkiai ir sunaudoti 90 % mažiau vandens.
2. Energijos vartojimo efektyvumo revoliucija: didelis pokytis nuo didelio energijos naudojimo iki mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių produktų gamybos
Pagrindinis LED augalų šviestuvų pranašumas yra tai, kad jie naudoja energiją taip, kad jos labai skiriasi nuo kitų šviesų. Lyginamieji tyrimai rodo, kad LED sistemų fotoelektrinės konversijos efektyvumas yra 40%, o tai yra 75% efektyviau nei aukšto slėgio natrio lempos. Jie taip pat tarnauja daugiau nei 30 000 valandų. 50 akrų šiltnamyje įrangos kaina yra nuo 40 000 iki 60 000 juanių, o elektros grąža yra didesnė nei 1:5.
Naujos technologijos, padedančios valdyti šilumą
65 % energijos, kurią išskiria standartinės aukšto slėgio natrio lempos, paverčiama šiluma, o tai reiškia, kad joms reikia papildomos aušinimo sistemos, kad kambario temperatūra būtų stabili. LED augalinis šviestuvas turi šilumą išsklaidantį aliuminio korpusą ir IP65 vandeniui atsparią konstrukciją. Ašmenų temperatūra pakyla tik 2–3 laipsniais, todėl nėra pavojaus terminiams nudegimams. Dubajaus dykumos vertikalus ūkis pasižymi maža šilumos galia, todėl tarpas tarp daugiasluoksnių sodinimo lentynų sluoksnių yra tik 30 cm. Vieneto ploto derlius yra 350 kartų didesnis nei įprastinės dirbamos žemės.
Spektrinio plastiškumo piniginė vertė
Dėl fluorescencinės dangos technologijos viso spektro LED imituoja visą saulės spindulių spektrą. Tai apima UV (280–400 nm) ir tolimojo infraraudonųjų spindulių (720–1000 nm) šviesą, kuri gali kontroliuoti antrinių augalų metabolitų, tokių kaip ginsenozidai ir antocianinai, kaupimąsi. Philips GreenPower serija keičia raudonos ir mėlynos šviesos kiekį pomidorų daigams skirtingomis augimo fazėmis. Eksperimentinės grupės derlius yra beveik dvigubai didesnis nei kontrolinės, o vitamino C ir likopeno kiekis yra daug didesnis.
3. Pramonės restruktūrizavimas: perėjimas iš laboratorijų į pasaulines rinkas
LED augalų šviestuvų technologinė nauda keičia žemės ūkio pramonės grandinės struktūrą. Augalų auginimo lempų rinka Kinijoje, palyginti su ankstesniais metais, išaugo 19,09 % iki 15,141 mln. vienetų 2022 m. Rinkos dydis buvo daugiau nei 1,6 mlrd. juanių. LED technologija laužo erdvinius apribojimus, todėl jas galima naudoti vis daugiau. Pavyzdžiui, jis gali būti naudojamas šiltnamių apšvietimui, augalų gamykloms, erdvės sodinimui erdvėlaivių erdvėse ir balkonų ūkiuose, skirtuose auginti namuose.
Vertikalių ūkių efektyvumo revoliucija
JAV „AeroFarms“ naudoja išmaniąją pritemdymo sistemą, kad pakeistų spektrinį santykį pagal augalo augimo stadiją. Pavyzdžiui, sėjinukų tarpsniu mėlynos šviesos kiekis padidinamas iki 30%, o žydėjimo laikotarpiu raudonos šviesos kiekis padidinamas iki 85%. Šis kontrolės lygis perpus sumažina salotų augimo ciklą 40%, sunaudoja 90% daugiau vandens ir iš tradicinio sodinimo ploto vieneto gaunamas penkis kartus didesnis derlius.
Technologijomis pagrįsta konkurencija eksporto rinkose
Kinijos įmonės, tokios kaip Yaorong Technology, išgarsėjo pasaulinėje rinkoje dėl mažų darbo sąnaudų ir galimybės atlikti profesionalius tyrimus ir plėtrą. Įmonės produkcija sertifikuota ES ir JAV, o 65% bendrų pajamų gaunama iš eksporto. Šiaurės Amerikoje 85% legalių marihuanos augintojų perėjo prie LED sistemų. Dėl to energijos sąnaudos sumažėjo 62%, o THC lygis padidėjo 18%.
