1. Контроль фотосинтеза на квантовом- уровне: синергетический процесс, включающий красные, синие и растительные гормоны.
Хлоропласты — это части растений, которые поглощают и изменяют определенные длины волн света. Экспериментальные данные показывают, что эффективность поглощения хлорофилла a/b максимальна в диапазонах красного света 660 нм и синего света 450 нм, тогда как каротиноиды усиливают поглощение сине-фиолетового света 400-500 нм. Это врожденное предпочтение спектра дает светодиодной технологии очень конкретные временные рамки для вмешательства.
Регуляция светочувствительных и криптохромных пигментов, которые работают вместе
Фитохром позволяет растениям видеть красный свет с длиной волны 660 нм и дальний красный свет с длиной волны 730 нм. Это контролирует, когда прорастают семена, когда цветут цветы и когда меняется циркадный ритм. В пасмурные и снежные дни теплицы во Внутренней Монголии добавляют света на 4–6 часов в день. Это нарушает состояние покоя растений короткого-дневного дня за счет продления облучения красным светом, что приводит к увеличению урожайности огурцов на 25 % по сравнению с тенденцией. Криптохром реагирует на синий и ультрафиолетовый свет, который изменяет открытие и закрытие устьиц и биологические часы. Yunnan Flower Base использует регулирование синего света, чтобы сделать стебли роз на 20% толще и остановить удлинение гипокотиля. Благодаря этому листовые овощи растут в компактной форме.
Динамическая оптимизация спектральной формулы
Современные светодиодные светильники для растений вышли за пределы одного спектра. Теперь они могут регулировать полный жизненный цикл растений с помощью умного сочетания красного света (660 нм), дальнего красного света (730 нм), синего света (450 нм) и УФ-А (380–400 нм):
Время, необходимое семенам для прорастания: красный свет с длиной волны 660 нм активирует светочувствительные пигменты, что ускоряет прорастание семян салата на 30% по сравнению с естественным светом.
Период питательного роста: соотношение 1:3 синего света 450 нм к красному свету 660 нм делает стебли томатов на 45% толще, а уровень хлорофилла на 28% выше.
Дальний красный свет с длиной волны 730 нм контролирует гормоны цветения, благодаря чему хризантемы зацветают на 12 дней раньше, а количество цветочных бутонов увеличивается на 37%.
В период сбора и обработки изменение соотношения красного и синего света может привести к тому, что красный листовой салат будет содержать в 2,3 раза больше антоцианов и на 41% меньше нитратов.
Гибкость в быстром изменении правил очень важна на заводах-изготовителях. Исследования Вагенингенского университета в Нидерландах показывают, что многоярусная стойка для посадки растений со светодиодной системой с регулируемым спектром может давать в 350 раз больше урожая с единицы площади, чем обычные фермы, и потреблять на 90 % меньше воды.
2. Революция в области энергоэффективности: большой переход от использования большого количества энергии к производству низкоуглеродной продукции
Основным преимуществом светодиодных светильников для растений является то, что они используют энергию совершенно иначе, чем другие источники света. Сравнительные исследования показывают, что эффективность фотоэлектрического преобразования светодиодных систем составляет 40 %, что на 75 % более энергоэффективно-, чем натриевые лампы высокого-давления. Они также служат более 30 000 часов. Для теплицы площадью 50 акров стоимость оборудования составляет от 40 000 до 60 000 юаней, а рентабельность электроэнергии составляет более 1:5.
Новые технологии, помогающие контролировать температуру
65 % энергии, выделяемой стандартными натриевыми лампами высокого-давления, преобразуется в тепло. Это означает, что им требуется дополнительная система охлаждения для поддержания стабильной температуры в помещении. Светодиодное освещение для растений имеет алюминиевый теплоотводящий-корпус и водонепроницаемую конструкцию IP65. Температура лезвия повышается всего на 2–3 градуса, поэтому риска термических ожогов нет. Вертикальная ферма в пустыне Дубая имеет низкую теплопроизводительность, а это означает, что пространство между слоями многоярусных посадочных стеллажей составляет всего 30 см. Урожайность с единицы площади в 350 раз превышает урожайность обычных сельскохозяйственных угодий.
Денежная ценность спектральной пластичности
Благодаря технологии флуоресцентного покрытия светодиоды полного спектра имитируют весь спектр солнечного света. Сюда входит УФ (280–400 нм) и дальний инфракрасный (720–1000 нм) свет, который может контролировать накопление вторичных метаболитов растений, таких как гинзенозиды и антоцианы. Серия Philips GreenPower изменяет количество красного и синего света для рассады томатов на разных стадиях роста. Урожайность опытной группы почти в два раза выше, чем у контрольной, а уровень витамина С и ликопина значительно выше.
3. Реструктуризация промышленности: переход от лабораторий к глобальным рынкам
Технологические преимущества светодиодных светильников для растений меняют структуру сельскохозяйственной производственной цепочки. Рынок ламп для выращивания растений в Китае вырос на 19,09% по сравнению с предыдущим годом до 15,141 млн единиц в 2022 году. Объем рынка составил более 1,6 млрд юаней. Светодиодная технология преодолевает пространственные ограничения, открывая все больше и больше возможностей применения. Например, его можно использовать для освещения теплиц, заводов по выращиванию растений, космических посадок в аэрокосмической среде обитания и балконных ферм для домашнего выращивания.
Революция эффективности вертикальных ферм
AeroFarms в США использует интеллектуальную систему затемнения для изменения спектрального соотношения в зависимости от стадии роста растения. Например, на стадии рассады количество синего света увеличивается до 30%, а на стадии цветения количество красного света увеличивается до 85%. Такой уровень контроля сокращает вдвое цикл выращивания салата на 40%, использует на 90% больше воды и дает в пять раз больший урожай на единицу площади по сравнению с традиционными посадками.
Конкуренция на экспортных рынках, основанная на технологиях
Китайские компании, такие как Yaorong Technology, сделали себе имя на мировом рынке благодаря низким затратам на рабочую силу и способности проводить профессиональные исследования и разработки. Продукция компании сертифицирована в ЕС и США, а 65% общего дохода приходится на экспорт. В Северной Америке 85% легальных фермеров, выращивающих марихуану, перешли на светодиодные системы. Это позволило сократить затраты на электроэнергию на 62% и повысить уровень ТГК на 18%.
