1. Kiểm soát mức độ-lượng tử của quá trình quang hợp: một quá trình tổng hợp bao gồm các hormone màu đỏ, xanh lam và thực vật.
Lục lạp là bộ phận của thực vật hấp thụ và thay đổi các bước sóng ánh sáng nhất định. Bằng chứng thực nghiệm chỉ ra rằng hiệu quả hấp thụ của diệp lục a/b được tối đa hóa ở dải ánh sáng đỏ 660 nm và xanh lam 450 nm, trong khi carotenoid tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng xanh tím 400-500 nm. Ưu tiên quang phổ bẩm sinh này mang lại cho công nghệ LED một khung thời gian can thiệp rất cụ thể.
Điều chỉnh các sắc tố cảm quang và cryptochrome phối hợp với nhau
Phytochrome cho phép thực vật nhìn thấy ánh sáng đỏ 660nm và ánh sáng đỏ xa 730nm. Điều này kiểm soát thời điểm hạt nảy mầm, thời điểm hoa nở và thời điểm nhịp sinh học thay đổi. Vào những ngày u ám và có tuyết, các nhà kính ở Nội Mông tăng thêm ánh sáng từ 4 đến 6 giờ mỗi ngày. Điều này phá vỡ trạng thái ngủ của cây ngày ngắn-bằng cách kéo dài sự chiếu xạ ánh sáng đỏ, dẫn đến sản lượng dưa chuột tăng 25% so với xu hướng. Cryptochrome phản ứng với ánh sáng xanh và tia cực tím, làm thay đổi việc đóng mở khí khổng và đồng hồ sinh học. Cơ sở hoa Vân Nam sử dụng khả năng điều chỉnh ánh sáng xanh để làm cho cành hoa hồng dày hơn 20% và ngăn chặn sự kéo dài của trụ dưới lá mầm. Điều này làm cho các loại rau lá phát triển với hình dạng nhỏ gọn.
Tối ưu hóa động của công thức quang phổ
Đèn LED thực vật hiện đại đã vượt quá giới hạn của một quang phổ. Giờ đây, họ có thể điều chỉnh toàn bộ vòng đời của thực vật bằng cách kết hợp thông minh giữa ánh sáng đỏ (660nm), ánh sáng đỏ xa (730nm), ánh sáng xanh lam (450nm) và UV{4}}A (380–400nm):
Thời gian hạt nảy mầm: Ánh sáng đỏ 660nm kích hoạt sắc tố cảm quang, giúp tăng tốc độ nảy mầm của hạt rau diếp lên 30% so với ánh sáng tự nhiên.
Giai đoạn tăng trưởng dinh dưỡng: Tỷ lệ 1:3 giữa ánh sáng xanh 450nm và ánh sáng đỏ 660nm giúp thân cà chua dày hơn 45% và hàm lượng diệp lục cao hơn 28%.
Ánh sáng đỏ xa 730nm kiểm soát hormone ra hoa, khiến hoa cúc nở sớm hơn 12 ngày và tăng số lượng nụ hoa lên 37%.
Trong quá trình thu hoạch và chế biến, việc thay đổi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh có thể làm cho rau diếp lá đỏ có lượng anthocyanin cao gấp 2,3 lần và lượng nitrat ít hơn 41%.
Tính linh hoạt trong việc thay đổi các quy tắc một cách nhanh chóng là rất quan trọng trong các nhà máy sản xuất thực vật. Nghiên cứu từ Đại học Wageningen ở Hà Lan chứng minh rằng giá trồng nhiều{1}}lớp với hệ thống đèn LED quang phổ có thể điều chỉnh có thể mang lại năng suất gấp 350 lần trên một đơn vị diện tích so với các trang trại thông thường và sử dụng ít nước hơn 90%.
2. Cuộc cách mạng về hiệu quả năng lượng: Một sự thay đổi lớn từ việc sử dụng nhiều năng lượng sang sản xuất các sản phẩm có hàm lượng carbon thấp
Lợi ích chính của đèn LED trồng cây là chúng sử dụng năng lượng theo cách rất khác so với các loại đèn khác. Nghiên cứu so sánh cho thấy hệ thống đèn LED có hiệu suất chuyển đổi quang điện là 40%, tiết kiệm năng lượng-hơn 75% so với đèn natri áp suất cao. Chúng cũng kéo dài hơn 30.000 giờ. Đối với một nhà kính rộng 50 mẫu Anh, chi phí thiết bị là từ 40.000 đến 60.000 nhân dân tệ và tỷ lệ hoàn vốn trên điện là hơn 1:5.
Công nghệ mới giúp kiểm soát nhiệt
65% năng lượng mà đèn natri áp suất cao-tiêu chuẩn tỏa ra sẽ chuyển thành nhiệt, nghĩa là chúng cần có thêm hệ thống làm mát để giữ nhiệt độ phòng ổn định. Đèn LED trồng cây có vỏ tản nhiệt bằng nhôm-và cấu trúc chống nước theo tiêu chuẩn IP65. Nhiệt độ của lưỡi dao chỉ tăng 2–3 độ nên không có nguy cơ bị bỏng nhiệt. Trang trại thẳng đứng trên sa mạc Dubai có lượng nhiệt tỏa ra thấp, nghĩa là khoảng cách giữa các lớp giá trồng cây nhiều-chỉ là 30 cm. Năng suất trên một đơn vị diện tích gấp 350 lần so với đất nông nghiệp thông thường.
Giá trị tiền tệ của độ dẻo quang phổ
Thông qua công nghệ phủ huỳnh quang, đèn LED quang phổ đầy đủ mô phỏng toàn bộ quang phổ của ánh nắng mặt trời. Điều này bao gồm tia UV (280–400nm) và tia hồng ngoại{{3} xa (720–1000nm), có thể kiểm soát sự tích tụ của các chất chuyển hóa thứ cấp ở thực vật như ginsenosides và anthocyanin. Dòng Philips GreenPower thay đổi lượng ánh sáng đỏ và xanh cho cây giống cà chua trong các giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Năng suất của nhóm thử nghiệm cao gần gấp đôi so với nhóm đối chứng và hàm lượng vitamin C và lycopene cao hơn nhiều.
3. Tái cơ cấu ngành: chuyển từ phòng thí nghiệm sang thị trường toàn cầu
Lợi ích công nghệ của đèn LED trồng cây đang làm thay đổi cấu trúc của chuỗi công nghiệp nông nghiệp. Thị trường đèn tăng trưởng thực vật ở Trung Quốc đã tăng 19,09% so với năm trước lên 15,141 triệu chiếc vào năm 2022. Quy mô thị trường là hơn 1,6 tỷ nhân dân tệ. Công nghệ LED đang vượt qua những hạn chế về không gian, cho phép ngày càng có nhiều ứng dụng. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để chiếu sáng nhà kính, trồng cây trong nhà máy, trồng cây trong không gian trong môi trường sống của không gian vũ trụ và trang trại trên ban công để trồng trọt tại nhà.
Cuộc cách mạng hiệu quả của trang trại thẳng đứng
AeroFarms ở Mỹ sử dụng hệ thống điều chỉnh độ sáng thông minh để thay đổi tỷ lệ quang phổ dựa trên giai đoạn sinh trưởng của cây. Ví dụ, trong giai đoạn cây con, lượng ánh sáng xanh tăng lên 30% và trong giai đoạn ra hoa, lượng ánh sáng đỏ tăng lên 85%. Mức độ kiểm soát này giúp giảm một nửa chu kỳ phát triển của rau diếp xuống 40%, sử dụng nhiều nước hơn 90% và đạt năng suất gấp 5 lần trên một đơn vị diện tích trồng truyền thống.
Cạnh tranh trên thị trường xuất khẩu dựa trên công nghệ
Các công ty Trung Quốc như Yaorong Technology đã tạo được tên tuổi trên thị trường toàn cầu nhờ chi phí lao động thấp và khả năng nghiên cứu và phát triển chuyên nghiệp. Sản phẩm của công ty đã được chứng nhận bởi EU và Mỹ, 65% tổng doanh thu đến từ xuất khẩu. Ở Bắc Mỹ, 85% nông dân trồng cần sa hợp pháp đã chuyển sang sử dụng hệ thống đèn LED. Điều này đã cắt giảm 62% chi phí năng lượng và tăng mức THC lên 18%.
