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)建成和物質代謝等都有調節(jié)作用，荷蘭學者指出“1%的光照就是1%的產量”，可見光在作物生產中的重要程度。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應用于現代農業(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、光質純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調制便捷以及低發(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在農業(yè)領域的研究和應用得到了國內外的廣泛關注，已經成為LED照明應用的一個新熱點。

目前，人工光照已經成為植物生產的重要手段之一，而之前在植物領域使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、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人眼對光的高效需求原則而設計生產的，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、光質純、光效高、波長類型豐富、光譜能量調制便捷以及低發(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負責人在接受《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。該負責人強調，LED光源不僅能夠為農業(yè)生物的生長提供合理的光環(huán)境條件，減少農藥、激素等化學品的使用，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，功率可以調節(jié)。”中國科學院半導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在農業(yè)照明領域的應用尚處于初始的萌芽期，但以LED為人造光源對農作物生長進行智能控制，改變了傳統(tǒng)的農業(yè)生產模式，有著非常好的發(fā)展前景。

據了解， 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，而在國內，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。”三安光電技術中心一位關姓負責人告訴《中國電子報》記者，“利用LED花期燈，花農完全可以將花卉開放時間調整至花價最高時以獲取更高利潤，比如情人節(jié)等。”

基礎研究與成本問題是瓶頸

目前國內相關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LED產業(yè)具備了相關技術，英雄也難有用武之地。同時，LED的成本目前也是制約其在農業(yè)生產中大規(guī)模應用的瓶頸。

“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、結果等，其需要的波長也不一樣。”該關姓負責人說，“但是目前國內相關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LED產業(yè)具備了相關技術，英雄也難有用武之地。”

該負責人表示，目前歐洲和日本的LED農業(yè)應用較為發(fā)達，主要也是因為他們在農業(yè)基礎研究上走在了前面。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進行試驗，所以該公司與科研機構和花農共同合作了10年之久才成功出爐產品。另外，一些中草藥在生長過程中經過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林廳、福建農學院緊密合作以推動LED照明的農業(yè)應用。”

“農業(yè)目前還是LED照明應用的新興領域，一方面需要農業(yè)專家、植物專家、光學專家等共同努力，去完成大量的科學試驗和應用試驗。”陳弘達說，“另一方面，LED的成本目前也是制約其在農業(yè)生產中大規(guī)模應用的瓶頸。”陳弘達表示，因為使用成本過高，不僅是在國內，即便是大力推廣LED照明農業(yè)應用的荷蘭、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。相信隨著技術的不斷進步和MOCVD設備的國產化，LED成本的降低將加速推動其在農業(yè)生產中的應用。

“LED農業(yè)照明產業(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利好政策的扶持。”廣東奧其斯科技有限公司相關負責人表示。目前，我國各級政府已經出臺了一系列政策措施推動和鼓勵LED照明產業(yè)的發(fā)展，但是對LED農業(yè)照明產業(yè)的關注還甚少。該負責人表示，集中規(guī)劃建設若干個蔬菜、花卉、組培、中藥以及禽類養(yǎng)殖等農業(yè)龍頭企業(yè)LED產品應用示范基地，制定農用LED的資金補貼政策，都將是促進LED農業(yè)照明產業(yè)發(fā)展的有效途徑。