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LED农业照明的意义与作用

2021-04-01 09:59:14

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太阳能光伏LED植物工厂等。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。
传统照明是视觉应用,是通过人工光或自然光组成的照明系统(照明装置)将具有特定光度、色度要求的光,按科学设计的分布特性,传递到目标客体,供人类感知,获取信息。农业照明是包含视觉和非视觉功能的照明应用方式,传统农业照明是指按照农业生产各领域的生产目标要求,利用光电光源人为创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控农业生物的生长发育和繁殖的一种农艺措施。LED的出现推动农业照明进入了新的发展阶段,称之为农业半导体照明,属于现代农业照明的范畴的新型照明方式。农业半导体照明是指采用半导体电光源及其智能化管控装备,按照农业生物的光环境需求规律和农业生产各领域的生产目标要求,人为创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控农业生物的生长发育和繁殖,以实现优质、高产、高效、稳产生产目标的一种农艺措施。农业半导体照明的特征:
(1)农业半导体照明的电光源是第四代半导体固态光源-发光二极管等现代电光源;
(2)电光源光谱可调控,光强、光质和光周期可进行实时的管控;
(3)能够满足现代农业生产各个领域光环境调控的需求,实现高产、高效、优质、稳产的目标;
(4)农业半导体照明既包含视觉照明范畴,也包含了非视觉范畴。其中,植物和食用菌照明属于前者,畜禽养殖照明属于视觉范畴;
(5)农业半导体照明可彻底突破自然光照明的昼夜和年际光周期规律,按照需求完全控制光照条件;

(6)光环境调控需要与其它环境要素控制协同进行,综合协同调控。设施园艺半导体照明是设施园艺工程学科的新兴研究分支,是农业半导体照明的重要组成部分,是半导体照明非视觉应用的重要领域,我国设施园艺需要大力研发半导体照明技术装备,加快应用进程与产业化发展。

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