LEDs bringen das Zeitalter, in dem „Tomaten in Fabriken wachsen“ – die Auswirkungen des „S-förmigen Anbaus“ für Städte, den Weltraum und Katastrophen

Die am 19. September von Phys.org gemeldeten Nachrichten gingen einen Schritt weiter in der gängigen Praxis von Pflanzenfabriken. Ein Forscherteam unter der Leitung von Associate Professor Wataru Yamori von der Universität Tokio hat sich der Herausforderung gestellt, große Tomaten und Kirschtomaten in einer vollständig geschlossenen LED-Pflanzenfabrik anzubauen, und zeigte Stärken in Bezug auf Qualitätsstabilität und Nährwert. Sie haben mit experimentellen Daten eine Lücke in der bisherigen Ansicht geschlossen, dass „LEDs hauptsächlich für Blattgemüse geeignet sind und Fruchtgemüse schwierig ist“. Der Artikel befasst sich auch mit der Realisierbarkeit der Lebensmittelproduktion in Städten, Wüsten und sogar im Weltraum.Phys.org

Was ist neu? Zwei Säulen der Ergebnisse

① Stabile Kultivierung von großen Tomaten (CF Momotaro Fight) in einer LED-Fabrik

In einem in HortScience veröffentlichten Artikel wurden große Tomaten in einer vollständig geschlossenen Umgebung mit nur LEDs und einem Gewächshaus gleichzeitig verglichen. In der LED-Umgebung konnten Temperatur (durchschnittlich etwa 25,9±1,1℃) und Lichtintensität (PPFD etwa 276 μmol m⁻² s⁻¹) stabil aufrechterhalten werden, und Stängeldurchmesser, Pflanzenhöhe und SPAD-Wert verbesserten sich. Die Früchte waren jedoch etwas kleiner und der Zuckergehalt (°Brix) war niedriger, aber es wurde ein ernährungsphysiologischer Vorteil von hohem Vitamin C (Ascorbinsäure) festgestellt. Das Gewächshaus war überlegen in Bezug auf Fruchtgewicht, Zuckergehalt und Ertrag, aber es ist schwierig, Qualitätsschwankungen aufgrund saisonaler Veränderungen zu vermeiden. Es wurde klar, dass man zwischen stabiler Versorgung und Nährwert oder Größe und Süße je nach tatsächlichem Bedarf wählen kann.DOI

② „S-förmiger Anbau“ von Kirschtomaten für „schnell und gut“

Die andere Säule ist der S-förmige mehrschichtige Anbau von Kirschtomaten. Diese Methode, bei der LEDs an den Seiten der Regale angebracht werden und der Stängel horizontal mäandert und sich in mehreren Schichten ausbreitet, vereinheitlicht die Lichtverteilung im Blätterdach. Die Qualität erreichte ein Niveau, das den Zuckergehalt um 15%, Vitamin C um 7% und Lycopin um 7% steigerte und das Gewächshaus übertraf, und die tatsächliche Ernte wurde durch vorzeitige Färbung und Ernte gesteigert. Die Gesamterträge sind mit dem Gewächshaus vergleichbar, aber der Punkt ist, dass die **„schnelle Verkaufsfähigkeit“ = Verbesserung der Umschlagshäufigkeit** wirksam ist.Universität Tokio

Im Originalartikel in Frontiers in Horticulture wird ebenfalls ausführlich beschrieben, dass das S-förmige System die Schichtvariabilität der Photosyntheserate reduziert und sowohl die Qualitätsverbesserung als auch die Verwaltungseffizienz vereint.S字方式は光合成レートの層間ばらつきを抑え、品質向上と管理効率を両立することが詳述されている。DOI

„Wo“ anwenden? – Städte, extreme Regionen und der Weltraum

Das Forscherteam strebt an, ein robustes Versorgungsnetzwerk gegen extreme Klimabedingungen (Hitzewellen, Dürren, Überschwemmungen), kurze Lieferketten in der Nähe von Städten und sogar Experimente in Wolkenkratzern, auf dem Mond und Mars zu schaffen. Die ganzjährige und standardisierte Qualitätsstabilität passt gut zu Gastronomie, Fertiggerichten und Verarbeitungszwecken, und die Preisaussichten bieten Potenzial für Verbesserungen durch die Integration erneuerbarer Energien und Skaleneffekte.Phys.org

„Wie kam es an?“ Stimmen aus sozialen Netzwerken und der Community

• Ankündigung von Forschern: Associate Professor Yamori verbreitete die Forschungsergebnisse auf X (ehemals Twitter). Auf der Timeline gibt es Erwartungen an **„lokale Produktion für den lokalen Verbrauch in Städten“ und „Resilienz in Notfällen“**, sowie realistische Fragen zu Stromkosten.X (ehemals Twitter)

• Reaktionen der Gartenbau-Community (Reddit):

  • „Ist der Anbau von Fruchtgemüse mit LED-Shop-Lights möglich?“ und Skepsis gegenüber unzureichender Lichtmenge sind weit verbreitet. Die Forschung zeigt die Notwendigkeit einer hohen Beleuchtungsstärke und stabilen Umgebung.Reddit

  • „Tomatenanbau in Kellern oder kalten Regionen“ und praktisches Wissen zum Hobbyanbau wird geteilt, und die Basis der „Will-ich-ausprobieren“-Gruppe ist breit.Reddit

  • Auch in der allgemeinen Gemüse-Community bleibt das Interesse an LEDs zur Außenbeleuchtung bestehen, und die Vorstellung „LEDs sind nur für Blattgemüse“ wird erschüttert.Reddit
    ※ Die obigen Informationen beschränken sich nicht auf direkte Antworten auf die Forschung, sondern fassen die Reaktionen rund um das Thema LEDs × Tomaten zusammen.
    
    
    

Drei Geschäftshinweise

1. Ein neuer Wertstandard „Stabilität × Nährwert“
   Auch wenn das Gewächshaus in Bezug auf Brix und Größe überlegen ist, ist eine Differenzierung durch Funktionalität wie Vitamin C und Lycopin möglich. Es ist hoch kompatibel mit Verarbeitungs- und gesundheitsbewussten Kategorien.DOI

2. „Frühe Ernte × Umschlagshäufigkeit“ als Managementeffekt
   Das S-förmige System ermöglicht durch vorzeitige Färbung und Reifung eine Verbesserung des Cashflows. Es ist effektiv für regelmäßige Lieferungen an den Foodservice.DOI

3. Nischenbedarf in Katastrophen, im Weltraum und in extremen Regionen##
   Die Versorgung mit hochwertigen frischen Produkten in Basen, Schiffen und abgelegenen Gebieten wird realistisch. Eine Geschäftsgestaltung mit kompakten Modulen × erneuerbaren Energien wird vorgeschlagen.Phys.org
   
   
   

Technische Notizen: Energie und Designüberlegungen

• Lichtumgebung: Für Fruchtgemüse ist hohe PPFD entscheidend. Allgemeine LED-Leuchten für den Wohnbereich sind oft unzureichend. Seitliche Beleuchtung zur Vereinheitlichung des Blätterdachs ist wirksam.DOI

• Temperatur, Feuchtigkeit und CO₂: Stabile Temperaturbedingungen (in dieser Studie etwa 25,9℃) und CO₂-Anwendung stabilisieren das Wachstum.a.u-tokyo.ac.jp

• Mehrschicht- und Zugdesign: Das S-förmige System vereint Verkürzung der Arbeitswege und Lichtausbeute. In städtischen Räumen, in denen „Höhe“ wichtiger als „Breite“ ist, bietet es große Vorteile.DOI

Erweiterung der verwandten Forschung: Edamame wird auch „fabriziert“

Die gleiche Gruppe berichtete auch über die stabile Produktion von Edamame in einer künstlichen Lichtfabrik. Ertrag sowie Zucker- und Isoflavongehalt stiegen, was die Abhängigkeit von Jahreszeiten löst. Dies ist