光是作物生長最重要的環(huán)境因素之一，對植物的光合作用、生長發(fā)育、形態(tài)建成和物質(zhì)代謝等都有調(diào)節(jié)作用，荷蘭學(xué)者指出“1%的光照就是1%的產(chǎn)量”，可見光在作物生產(chǎn)中的重要程度。然而，自然界的太陽光受天氣影響無法掌控，因此人造光源成為一種替代選擇。相較于傳統(tǒng)電光源，LED應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有無可比擬的優(yōu)點和原理上的適用性。

LED照明在農(nóng)業(yè)中大有可為

相較于傳統(tǒng)光源，除了眾所周知的節(jié)能特性，LED還具有波長窄、光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調(diào)制便捷以及低發(fā)熱、小體積、長壽命等突出優(yōu)勢，便于集中植物所需波長實施均衡近距離照射。

近年來，各種波長的LED在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為LED照明應(yīng)用的一個新熱點。

目前，人工光照已經(jīng)成為植物生產(chǎn)的重要手段之一，而之前在植物領(lǐng)域使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素?zé)?、白熾燈等傳統(tǒng)光源，這些光源的突出缺點是能耗大、運行費用高，能耗費用約占全部運行成本的50%～60%。同時，這些光源的光譜能量分布是依據(jù)人眼對光的高效需求原則而設(shè)計生產(chǎn)的，因此對植物生長的促進作用很小，光效很低。

“相較于傳統(tǒng)光源，除了眾所周知的節(jié)能特性，LED還具有波長窄、光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調(diào)制便捷以及低發(fā)熱、小體積、長壽命等突出優(yōu)勢，便于集中植物所需波長實施均衡近距離照射。”廣東奧其斯科技有限公司相關(guān)負責(zé)人在接受《中國電子報》記者采訪時表示。LED作為植物照明光源可以廣泛應(yīng)用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠，具有促進植物生長、調(diào)節(jié)植物形態(tài)建成、節(jié)能環(huán)保等多方面優(yōu)勢。LED不僅可發(fā)出光波較窄的單色光，如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紅外等，還能根據(jù)動植物不同需要任意組合，而且還是低發(fā)熱特性的冷光源，可以近距離照射植物，提高空間利用率。該負責(zé)人強調(diào)，LED光源不僅能夠為農(nóng)業(yè)生物的生長提供合理的光環(huán)境條件，減少農(nóng)藥、激素等化學(xué)品的使用，確保食品安全，而且還是低能耗的綠色光源，具有廣闊的應(yīng)用前景，是未來植物照明光源的重要發(fā)展趨勢。

“作為代替天然光進行光合作用的人工光源，LED光源的波長可以選擇，功率可以調(diào)節(jié)。”中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所副所長陳弘達在接受《中國電子報》記者采訪時表示，“因此可以有選擇性地為不同植物提供不同波長、強度和時間的照射，靈活性極高。”陳弘達表示，盡管目前LED在農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初始的萌芽期，但以LED為人造光源對農(nóng)作物生長進行智能控制，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，有著非常好的發(fā)展前景。

據(jù)了解， LED光源通過模擬植物生長所需的光源光譜，不僅能讓植物每時每刻都能生長，同時對于穩(wěn)固花期也有效果。目前，全球做此嘗試的企業(yè)屈指可數(shù)，而在國內(nèi)，三安光電是第一個吃螃蟹的。“除了能幫助植物生長、減少病蟲害、控制環(huán)境溫度，LED照明還可以控制植物開花的時間。”三安光電技術(shù)中心一位關(guān)姓負責(zé)人告訴《中國電子報》記者，“利用LED花期燈，花農(nóng)完全可以將花卉開放時間調(diào)整至花價最高時以獲取更高利潤，比如情人節(jié)等。”

基礎(chǔ)研究與成本問題是瓶頸

目前國內(nèi)相關(guān)的研究還都在起步階段，針對植物生長需要光照的具體需求提不出來，即便國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)具備了相關(guān)技術(shù)，英雄也難有用武之地。同時，LED的成本目前也是制約其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

“對植物進行人工照明時，不同植物需要不同的波長，而同一植物不同的生長時期，如發(fā)芽、開花、結(jié)果等，其需要的波長也不一樣。”該關(guān)姓負責(zé)人說，“但是目前國內(nèi)相關(guān)的研究還都在起步階段，針對植物生長需要光照的波長、強度、時間等具體需求提不出來，即便國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)具備了相關(guān)技術(shù)，英雄也難有用武之地。”

該負責(zé)人表示，目前歐洲和日本的LED農(nóng)業(yè)應(yīng)用較為發(fā)達，主要也是因為他們在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究上走在了前面。以國外某知名照明企業(yè)的花期燈為例，因為要在花卉的多個生長周期反復(fù)進行試驗，所以該公司與科研機構(gòu)和花農(nóng)共同合作了10年之久才成功出爐產(chǎn)品。另外，一些中草藥在生長過程中經(jīng)過LED照射之后，藥性會得到提升，但這也需要大量的時間進行臨床試驗。“三安自主研發(fā)的全彩LED芯片可為植物生長照明提供全波段波長。”他說，“目前三安正在與福建省農(nóng)林廳、福建農(nóng)學(xué)院緊密合作以推動LED照明的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。”

“農(nóng)業(yè)目前還是LED照明應(yīng)用的新興領(lǐng)域，一方面需要農(nóng)業(yè)專家、植物專家、光學(xué)專家等共同努力，去完成大量的科學(xué)試驗和應(yīng)用試驗。”陳弘達說，“另一方面，LED的成本目前也是制約其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。”陳弘達表示，因為使用成本過高，不僅是在國內(nèi)，即便是大力推廣LED照明農(nóng)業(yè)應(yīng)用的荷蘭、以色列、日本等國家，LED照明也還局限于花卉、草藥等高附加值作物。相信隨著技術(shù)的不斷進步和MOCVD設(shè)備的國產(chǎn)化，LED成本的降低將加速推動其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

“LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅需要科研院所和企事業(yè)單位的共同努力，而且還需要國家相關(guān)利好政策的扶持。”廣東奧其斯科技有限公司相關(guān)負責(zé)人表示。目前，我國各級政府已經(jīng)出臺了一系列政策措施推動和鼓勵LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是對LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)的關(guān)注還甚少。該負責(zé)人表示，集中規(guī)劃建設(shè)若干個蔬菜、花卉、組培、中藥以及禽類養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)LED產(chǎn)品應(yīng)用示范基地，制定農(nóng)用LED的資金補貼政策，都將是促進LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑。