現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展迫切需要智能光環(huán)境調(diào)控與半導(dǎo)體照明技術(shù)的支撐，克服光照逆境，創(chuàng)造適宜光環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定”，而傳統(tǒng)光源的光譜不可調(diào)控，LED農(nóng)業(yè)照明將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)光環(huán)境的智能化。

全球農(nóng)業(yè)照明技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明的必要性與緊迫性

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，光照作為非常重要的環(huán)境因子，也無(wú)法人為調(diào)控。比如：臭氧層減少導(dǎo)致的太陽(yáng)光中UV-B輻射增加，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)也無(wú)應(yīng)對(duì)方法。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)(以植物為例)，僅根際環(huán)境可通過(guò)施肥、灌溉和耕作進(jìn)行調(diào)控，地上部環(huán)境無(wú)法調(diào)控，易遇陰雨、自然災(zāi)害等困境，無(wú)法周年生產(chǎn)。

現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)在固定設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)，環(huán)境可控，生產(chǎn)穩(wěn)定，可反季節(jié)和周年生產(chǎn)，可立體栽培，產(chǎn)量高，是未來(lái)保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品的重要途徑，產(chǎn)業(yè)地位逐年提高。現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展迫切需要智能光環(huán)境調(diào)控與半導(dǎo)體照明技術(shù)的支撐，克服光照逆境，創(chuàng)造適宜光環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定”，而傳統(tǒng)光源的光譜不可調(diào)控(熒光燈、HPS、鹵化物燈、白熾燈等)。LED是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)照明的理想光源，成就了農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明，賦予了農(nóng)業(yè)照明更多內(nèi)涵，真正意義上實(shí)現(xiàn)了光環(huán)境的智能化按需調(diào)控。

農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明

農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明是指采用半導(dǎo)體光源及其智能化管控裝備，按照農(nóng)業(yè)生物的光環(huán)境需要規(guī)律和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域的生產(chǎn)目標(biāo)要求，人為創(chuàng)造適宜光環(huán)境或彌補(bǔ)自然光照的不足，調(diào)控農(nóng)業(yè)生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、穩(wěn)產(chǎn)、安全”生產(chǎn)目標(biāo)的一種農(nóng)藝措施。

植物生長(zhǎng)需要哪類光譜?

在植物界中，占主導(dǎo)地位的是綠色植物，在所有的光合放氧生物鐘，葉體中的葉綠素對(duì)太陽(yáng)光有兩個(gè)吸收高峰，分別是420納米附近的藍(lán)區(qū)和660納米附近的紅區(qū)，波長(zhǎng)440-490納米的是藍(lán)光，可以促進(jìn)綠葉生長(zhǎng);波長(zhǎng)600-700納米的紅光，有助于開(kāi)花結(jié)果和延長(zhǎng)花期。(右圖為不同波段對(duì)植物生長(zhǎng)的作用)。

LED引用于農(nóng)業(yè)照明的主要優(yōu)勢(shì)

第四代半導(dǎo)體固態(tài)光源-LED在農(nóng)業(yè)照明上的應(yīng)用是農(nóng)業(yè)照明發(fā)展上的最大進(jìn)步，具有里程碑式的意義。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看，LED有逐步取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)，LED光源將在植物產(chǎn)品生產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖及害蟲(chóng)防治等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

應(yīng)用于：食用菌工廠

食用菌是重要的蔬菜和保健品，2012年我國(guó)食用菌生產(chǎn)總量近3000萬(wàn)噸，產(chǎn)值超過(guò)1500億元，占世界總產(chǎn)量的70%以上。食用菌工廠化程度高，多數(shù)食用菌對(duì)光強(qiáng)要求不高，但光質(zhì)要求苛刻，產(chǎn)量品質(zhì)效應(yīng)大，光環(huán)境調(diào)控非常重要。食用菌工廠產(chǎn)業(yè)化規(guī)模大，經(jīng)濟(jì)效益高，燈具投資相對(duì)較小，燈具更新?lián)Q代與控制系統(tǒng)需求較大。

應(yīng)用于：植物工廠

植物工廠作為設(shè)施園藝的最高級(jí)發(fā)展階段，可用于蔬菜、苗木(蔬菜苗、水稻、煙草等)、中草藥等的規(guī)模化生產(chǎn)。人工光植物工廠葉菜生產(chǎn)效率是露地108倍，實(shí)現(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)，是植物工廠的發(fā)展方向，新型人工光源需求量大。商業(yè)運(yùn)營(yíng)的人工光植物工廠逐年增多，日本300余座，中國(guó)30余座。

應(yīng)用于：畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域

實(shí)驗(yàn)表明：綠光、藍(lán)色光及其組合能顯著促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)發(fā)育和提高其生產(chǎn)性能。肉雞場(chǎng)：采用連續(xù)光照可促進(jìn)肉雞生長(zhǎng)。人工水產(chǎn)養(yǎng)殖：殺滅細(xì)菌，減少魚(yú)類患病的可能。LED誘蟲(chóng)燈具有重要用途;物理防治方法，減少農(nóng)藥使用量，生態(tài)安全。

國(guó)際LED農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略

隨著LED 技術(shù)的發(fā)展，荷蘭、美國(guó)、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等紛紛將LED 農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用作為重要的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)外的眾多廠商也紛紛進(jìn)軍農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域。

市場(chǎng)前景

全球LED應(yīng)用植物照明的產(chǎn)值從2013年起，開(kāi)始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng)，初步統(tǒng)計(jì)2014年達(dá)1億美元，2017年預(yù)計(jì)可達(dá)5億美元。隨著全球LED應(yīng)用農(nóng)業(yè)照明滲透率的提升，中國(guó)市場(chǎng)也慢慢興起，未來(lái)市場(chǎng)前景廣闊。

新興市場(chǎng)規(guī)模

2013年，中國(guó)蔬菜種植面積達(dá)到3億多畝，年產(chǎn)量超過(guò)7億噸，人均占有量500多公斤，均居世界第一位。按照7億噸的年產(chǎn)量，根據(jù)常見(jiàn)的20多種蔬菜的平均批發(fā)價(jià)格，去除當(dāng)前較高的流通腐損率(20-30%)，保守估計(jì)中國(guó)蔬菜的產(chǎn)值超過(guò)10000億元。

預(yù)計(jì)20年后，使用農(nóng)業(yè)照明技術(shù)，由植物工廠種植的有機(jī)蔬菜的替代量將達(dá)到蔬菜種植量的30%，即1億畝的種植面積，超2000萬(wàn)噸的產(chǎn)量。按照有機(jī)蔬菜高于傳統(tǒng)種植蔬菜4-5倍的平均價(jià)格估算，其產(chǎn)值將達(dá)到15000億元，將是一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)。按照每1萬(wàn)平米1.8萬(wàn)只LED燈的需求量計(jì)算，1 億畝的種植面積將產(chǎn)生1200億只LED紅藍(lán)光的市場(chǎng)需求。其中家庭型的植物生長(zhǎng)箱按照10%的占比推算，可達(dá)到1500億規(guī)模的市場(chǎng)需求，按照產(chǎn)業(yè)鏈3-5倍的產(chǎn)業(yè)配套需求，又將催生一個(gè)5000-8000億規(guī)模的家庭植物生長(zhǎng)箱的新興市場(chǎng)。