1. Šviesos kokybės reglamentas: augalų šviesos kodo sulaužymas
Augalai gana išrankūs, kaip naudoja šviesą. Fotosintezei augalai gali sugerti tik 400–700 nm diapazone matomą šviesą (tai sudaro apie 43–52,5 % saulės spinduliuotės). Pagrindinės sugerties smailės yra raudona šviesa (610–720 nm) ir mėlyna šviesa (400–510 nm). LED augalų lemputės naudoja puslaidininkinių medžiagų fotoelektrines galimybes, kad vienu metu skleistų tik vienos spalvos šviesą. Jie taip pat gali tiksliai valdyti spektrą derindami lustus.
660 nm raudona šviesa gali įjungti augalų šviesai jautrius pigmentus, kurie padeda augalams gaminti daugiau chlorofilo ir kaupti daugiau angliavandenių. Kai raudonos šviesos kiekis pomidorų augaluose padidėja iki 60%, vaisiuose tirpaus cukraus kiekis padidėja 18%, o vitamino C - 25%. Nankino žemės ūkio universiteto atliktas tyrimas parodė, kad chrizantemų stiebo segmentai 100 % laiko įsišaknija esant raudonai šviesai, o tai buvo 40 % daugiau šaknų nei veikiant natūraliai šviesai.
Mėlynos šviesos taisyklės: 450 nm mėlyna šviesa yra svarbiausia chlorofilo gamybai ir stiebų bei lapų auginimui. Aplinkoje, kurioje buvo 30% mėlynos šviesos, salotų lapuose buvo 22% daugiau chlorofilo, o jų stiebai buvo 15% storesni. Mėlyna šviesa taip pat gali sustabdyti augalų per daug augimą, todėl jie tampa kompaktiškesni ir padeda geriau išnaudoti erdvę.
730 nm tolimoji raudona šviesa veikia su augalų fotosensibilizatoriumi B (PhyB), kad moduliuotų ląstelių pailgėjimą ir žydėjimo laiką. Braškių augalams pridėjus 10 % tolimosios raudonos šviesos, šliaužiančių stiebų tarpubambliai gali sutrumpėti 20 %, o vaisiai sunoksta 5 dienomis.
Viso -spektro modeliavimas: aukštos{1} klasės LED sistemos gali kopijuoti saulės spektrą, kurį sudaro ultravioletinė šviesa (380–400 nm) ir infraraudonoji šviesa (700–1000 nm). Augalai gali pagaminti daugiau antrinių metabolitų, įskaitant likopeną ir antocianinus, kai juos veikia UV šviesa. Infraraudonųjų spindulių šviesa padeda augalams kvėpuoti ir išlaikyti reikiamą temperatūrą.
2. Šviesos intensyvumo ir fotoperiodo kontrolė: įsitikinkite, kad tobulinimo poreikiai yra tiksliai patenkinti
Augalų fotosintezėje yra šviesos kompensavimo taškai (kur fotosintezės greitis lygus kvėpavimo dažniui) ir šviesos prisotinimo taškai (kur fotosintezės greitis nepadidėja esant daugiau šviesos). LED sistemoje naudojama išmaniojo pritemdymo technologija, kuri automatiškai prisitaiko prie augalų poreikių įvairiais augimo tarpsniais.
Sėjinukų sodinimo stadijoje naudokite 40 % mėlynos ir 50 % raudonos šviesos mišinį, kad šaknys augtų ir lapai išsiplėstų. Yuntai fermoje Lianyungang mieste, išmaniajame Phalaenopsis auginimo kambaryje, papildoma LED šviesa sutrumpina audinių -sėjinukų įsišaknijimo laiką 7 dienomis ir padidina aukštos kokybės sodinukų skaičių 30 proc.
Mitybos augimo laikotarpiu padidinkite raudonos šviesos kiekį (60–70%), kad paspartintumėte fotosintezę lapuose. Ši spektrinė formulė sutrumpina salotų augimo ciklą gamykloje nuo 60 dienų iki 45 dienų ir padidina derlių iš ploto vieneto 40%.
Reprodukcinio augimo laikotarpis: kad augalai žydėtų, pakeiskite raudonos ir tolimosios raudonos šviesos santykį (5:1). Kad jie per daug neaugtų, įpilkite mėlynos šviesos. Šiuo pasiūlymu cukraus kiekis braškėse padidinamas 15 proc., o rinkos laikas pailginamas 10 dienų.
Fotociklo reguliavimas: naudokite laikmatį, kad augalų žydėjimo laikas atitiktų cirkadinį ciklą. 12 valandų šviesos ir 12 valandų tamsos sąlygomis trumpos dienos augalai, pavyzdžiui, chrizantemos, pražysta 20 dienų anksčiau, nei žydėtų savo gimtojoje aplinkoje.
3. Išmanioji valdymo sistema: uždaros-ciklos šviesos aplinkos kūrimas
Naujoji LED augalų apšvietimo sistema naudoja IoT jutiklius, AI algoritmus ir pavaras, kad reguliuotų šviesos aplinką uždarame kontūre.
Aplinkos suvokimo sluoksnis: naudokite šviesos kvantinius jutiklius (PPFD matuoti), spektro analizatorius ir įrangą, kad stebėtumėte augalų fenotipą, kad gautumėte{0}}realaus laiko duomenų apie šviesos intensyvumą, spektrinį pasiskirstymą ir augalų augimo veiksnius.
Sluoksnis sprendimams priimti: AI algoritmai realiu laiku keičia spektrines formules ir šviesos trukmę, remdamiesi augalų augimo modeliais. Pavyzdžiui, jei pomidorų lapuose sumažėja chlorofilo koncentracija, sistema automatiškai padidina raudonos šviesos kiekį ir ilgiau išlaiko šviesą.
Vykdomasis sluoksnis: naudojant pritemdomą LED tvarkyklės modulį, kad būtų užtikrintas bepakopis pritemdymas nuo 0% iki 100%. Kelių-sluoksnių auginimo sistemoje galite reguliuoti kiekvieną apšvietimo sluoksnį atskirai, kad įsitikintumėte, jog šviesa yra tolygi.
Komanda, atsakinga už energijos valdymą: fotovoltinės energijos gamybos ir energijos kaupimo įrenginių naudojimas kartu, kad būtų galima kuo geriau išnaudoti energiją. Šanchajaus Sunqiao modernios žemės ūkio plėtros zonoje naudojama integruota šviesos kaupimo technologija, kuri sumažina LED sistemos energijos suvartojimą 30%, o anglies dvideginio išmetimą 45%.
4. Technologinis proveržis: nuo laboratorijos iki gamyklos
LED augalų žibintai per laiką keitėsi trimis būdais:
Pirmoji karta (2000–2010 m.) daugiausia buvo sudaryta iš raudonos ir mėlynos spalvos šviesos diodų, kurie veikė tik vienos spalvos. Jų šviesos efektyvumas buvo apie 50 lm/W ir nelabai atitiko spektrą. Jie dažniausiai buvo naudojami mokslinei tiriamajai veiklai.
Antroji karta (2010–2020 m.): Sukurtas kelių -bangų ilgių derinys su geresniu šviesos efektyvumu (150 lm/W), įtrauktas išmaniojo pritemdymo funkcija ir pradėtas plačiai naudoti šiltnamių gamyboje.
Trečioji karta (2020 m. iki dabar): šviesos efektyvumas viršijo 250 lm/W dėl kvantinio taško LED ir perovskito medžiagų, kurios leidžia valdyti visą spektrą dinamiškai. Nankino žemės ūkio universitetas pagamino LED audinių kultūros lempą, kuri tarnauja 50 000 valandų, sunaudoja 69,7% mažiau elektros energijos nei fluorescencinės lempos ir atsiperka per 1,5 metų.
5. Taikymo atvejis: žemės ūkio gamybos gerinimas
Lianyungang Yuntai Farm naudoja LED augalų lemputes 10-sluoksnių, trimatėje auginimo lentynoje. Dėl to Phalaenopsis sodinimo tankumas tris kartus didesnis, derlius ploto vienetui – dešimt kartų didesnis nei standartiniuose šiltnamiuose, o vandens suvartojimas – 90 % mažesnis.
Pekino Xiaotangshan šiltnamyje yra viršutinė + tarp augalų dvigubo režimo papildomo apšvietimo sistema, kuri įsijungia automatiškai, kai šviesos intensyvumas nukrenta žemiau 200 μmol/m²/s. Tai 15 dienų sutrumpina žalių daržovių augimo ciklą ir atitinka Europos Sąjungos kokybės kriterijus.
Vageningeno universitete Nyderlanduose buvo pastatytas pirmasis pasaulyje „Augalų gamyklos 5.0“ demonstracinis projektas. Jis naudoja LED šviesos aplinkos reguliavimą, kad per metus užaugintų 100 kilogramų pomidorų viename kvadratiniame metre ir sunaudoja 92% Žemės paviršiaus šviesos energijos.
