现状
多年来,国内外学者围绕LED光源在植物照明领域的应用进行了不懈的探索,取得了重要进展。首先,就红蓝光及其组合光源对植物生长发育的影响进行了研究,充分证明了红蓝光作为光源栽培植物的可行性[9~13]。Tanaka等利用LED进行植物栽培,结果表明,占空比达25%~50%时,可加速植物生长。复合光质比单一光质更适合植物生长,可以正常培育植物。在我国,LED在育苗、蔬菜栽培和温室补光方面的应用效果也做了一些研究和报道,节能效果显著。到目前为止,LED已成功用于植物的栽培,并在植物补光、组培、植物工厂以及航天航空领域取得重要进展。
人工照明是畜禽养殖业环境控制的重要手段之一。养殖业领域使用的人工光源难以实现针对畜禽的生理需求进行光质调控,制约着畜禽生产效率的提高。研究人员通过适当的LED光照调节,显著促进了畜禽生长,并提高其免疫力,提升畜禽养殖的生产潜力。表明LED在设施养殖业中的应用是可行的,具有很好的应用前景。刘卫东等研究了红光、白光分别在连续光照(23L∶1D)和间歇光照(1L∶3D)下对AA商品肉仔鸡生产性能的影响,结果表明,间歇光照可提高肉仔鸡的饲料报酬,红光既可提高肉仔鸡的饲料报酬,又可提高肉仔鸡的生长速度,在红光和间歇光照的共同作用下,肉仔鸡的饲料报酬最高,体重较大,经济效益最好。
意义
我国是农业大国,当前农业技术发展的同时,农业发展面临的问题也在不断增加,比如气候变化对农业生产的影响日益加大等,高技术、低耗、高效的现代化农业成为农业发展的重要方向,在我国农业发展中具有重要的战略地位,备受重视。2010年国务院一号文件《中共中央国务院关于加大统筹城乡发展力度进一步夯实农业农村发展基础的若干意见》也明确表明,要积极支持农业发展方式的转变,提高农业科技创新和推广能力等。
应该看到,随着现代化农业的不断发展,农业照明的需求和能耗在不断扩大,对传统农业照明灯具技术也提出了新的挑战。LED作为新一代光源,除了环保节能的特点外,相较传统农业领域常用荧光灯或高压钠灯等人工光源,具有光量可调整、光质可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量等特点,对封闭有环控的农业生产环境,如植物组织培养室等是一种非常适合的人工光源。同时在养殖,微藻培养等方面也拥有巨大的应用价值。
可以预见,LED的应用将会给农业带来更多革新,比如植物工厂被认为是设施农业高级发展阶段,集现代生物技术、信息技术、人工环境控制等多种高技术于一体,不仅产量高于露地栽培多倍,而且还可以在非可耕地上如戈壁、荒漠、海岛、水面甚至城市大楼里进行生产,也被认为是未来解决人口、资源、环境等问题有效技术手段。
无论是从促进现代化农业发展的角度,还是实现节能环保的角度,LED应用于农业都具有非常重要的意义,而农业的地位及发展需求也为LED提供了发展机遇。
国内农业照明中已开始采用LED,比如国内一些农业示范区建立启和科技等。除了一些应用外,LED在农业领域应用的相关技术研发也日渐受到关注。2010年12月“植物工厂创新成果发布会”在中国农业科学院举办,中国农业科学院所属高科技企业推出了家庭版植物工厂以及家庭园艺系列产品,并分别与数十家国际知名企业签署战略合作协议,就LED植物照明光源、工业控制、空调环境控制、营养液制剂等领域的技术创新、市场开发等达成一致,签订了战略联盟。发布会的召开不仅标志着国内首例家庭版植物工厂正式诞生,也预示着植物工厂研发的战略联盟正式形成。
另外,随着LED技术的发展,美国、日本、韩国等国纷纷将LED农业照明应用作为重要的发展方向,积极布局。国内外的众多厂商也纷纷进军农业照明,LED在农业照明领域的竞争正在悄然进行。