隨著光電技術(shù)的發(fā)展，LED ( Light Emitting Diode，發(fā)光二極管) 研制成功，使得低能耗 LED 光源在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。LED是由Ⅲ～Ⅳ族化合物，如砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵 (GaP)、磷砷化鎵 (GaAsP) 等半導(dǎo)體材料制成。與其他傳統(tǒng)光源相比，LED 光源不僅具有光電轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、耗能低等優(yōu)勢(shì)，而且光譜 (紅/藍(lán)光比例或紅/遠(yuǎn)紅光比例等) 易于組合與調(diào)控。隨著光電技術(shù)的不斷革新，LED 應(yīng)用的性價(jià)比快速提升，為這一新型光源的普及與應(yīng)用提供了重要條件。
LED應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，能夠給社會(huì)和人類帶來真實(shí)的物質(zhì)財(cái)富和經(jīng)濟(jì)效益，不同于亮化照明只帶來的視覺感受，兩者具有不同的區(qū)別和意義。采用高效、綠色環(huán)保的 LED 光源、適宜的光照策略和智能光控方法，能夠解決不適合光環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的制約，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、抗病、無公害的目的，這對(duì)于增強(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出能力、改善民生、保障農(nóng)產(chǎn)品（000061）安全、加快我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)能夠?yàn)榘雽?dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)開拓廣闊、持久和更為巨大的消費(fèi)市場(chǎng)，促進(jìn)我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。LED在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展勢(shì)頭迅猛，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的人工光源。
1LED 植物照明技術(shù)分析及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.1LED 植物照明關(guān)鍵技術(shù)
近年來，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)植物照明的研究越來越多。由于植物生長(zhǎng)對(duì)光環(huán)境有特定要求，因此需要嚴(yán)格把控光學(xué)參數(shù)，使其符合相應(yīng)植物的生長(zhǎng)需求，以此選擇出合適的光源、 確定光源的數(shù)量及排布， 根據(jù)植物對(duì)光的合理需求為光源研制應(yīng)用提供適宜的方案。
LED 植物照明技術(shù)發(fā)展需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵要素：
(1)光譜分布
大量的研究表明紅光和藍(lán)光是植物生長(zhǎng)最重要的兩種光譜。植物一般依靠葉片中的葉綠素吸收照射光，其吸收波段一般處于藍(lán)光和紅光區(qū)域， 如圖 1 所示。吸收光在植物體內(nèi)經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)換為有機(jī)能量， 用以生長(zhǎng)繁殖。 因此， 對(duì)于植物照明產(chǎn)品， 首先應(yīng)考量其吸 收 波 段的輻照度， 一般為 400~500nm 藍(lán)光和600~700nm 紅光波段的輻照度，以及需要確定所選組合植物照明的光譜組成、范圍、值波長(zhǎng)和色溫等。
圖1 葉綠素 a、 葉綠素 b 和類胡蘿卜素的吸收譜
(2)光照度
植物接受光照度不同，將直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn)，光照度影響光合速率。隨著光照度增大，光合速率將不斷上升，直至光飽和點(diǎn)。同時(shí)，光照度影響作物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、花芽分化和果實(shí)產(chǎn)量。光照度影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，其影響程度因作物的種類和特性而不同，因植物對(duì)光照度需求的不同，可將植物分為陽生植物、 陰生植物及中生植物， 這些植物都需要合適的光照度才能良好生長(zhǎng)。
(3)光均勻度
由于 LED 發(fā)光具有較強(qiáng)的方向性，且可能存在空間光色分布不均勻性，因此，在大面積種植場(chǎng)合，還應(yīng)考察植物受照面上輻射照度均勻性，以獲得高質(zhì)量的均勻照明環(huán)境。
(4)晝長(zhǎng)( 光周期)
光照度和特定的光譜波長(zhǎng)顯著地影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)光周期也對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。不僅影響植物的花芽分化、成花誘導(dǎo)和花性分化、植物的休眠，還影響植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生理分化。不同植物對(duì)光譜的需求不同，不同生長(zhǎng)階段對(duì)光譜的需求也不同， 設(shè)施農(nóng)業(yè)中的人工補(bǔ)光必須遵循植物的光生理特性，才能達(dá)到最佳的補(bǔ)光效果。因此，不僅需要準(zhǔn)確測(cè)量 LED 光源的光譜組成，還要能夠知悉照度隨時(shí)間變化的情況。
1.2LED 植物照明技術(shù)優(yōu)勢(shì)
光是植物生長(zhǎng)發(fā)育最為重要的環(huán)境因素之一，對(duì)于植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育新陳代謝都有著直接的調(diào)節(jié)作用。目前已知的環(huán)境因素，比如相對(duì)的潮濕、溫度、光強(qiáng)度和光質(zhì)量都對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)展有著密切的影響。 而在這些因素中，光譜分布則直接影響植物干的生長(zhǎng)， 側(cè)分枝，葉擴(kuò)展和色素的沉積等主要的生長(zhǎng)指標(biāo)。近幾年來，LED 植物照明技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要源于以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
(1)具有光波長(zhǎng)與植物要求吻合的優(yōu)勢(shì)
LED 植物生長(zhǎng)燈具一直以來都被看作是未來植物照明領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。LED 的光譜域?qū)捲?(±20) nm左右，波長(zhǎng)正好與植物光合作用和形態(tài)建成的光譜范圍吻合。植物光合作用在可見光光譜 380~760 nm 范圍內(nèi)，所吸收的光能約占生理輻射光能的 60%~65%，其中主要為波長(zhǎng) 610~720 nm 的紅、橙光和波長(zhǎng)為 400~510nm 的藍(lán)、 紫光。 LED 能夠發(fā)出植物生長(zhǎng)所需要的單色光光譜，光能有效利用率可達(dá) 80%~90%， 并能對(duì)不同光譜和發(fā)光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。表 1 列出了不同類型光源的燈具在各類植物照明場(chǎng)合的適用情況。
表 1 不同類型光源的燈具在各類植物照明場(chǎng)合的適用情況
(2)具有寬幅可調(diào)性
目前植物工廠使用的光源大部分都是復(fù)合光譜，其光譜比等一些光環(huán)境因素難以調(diào)節(jié)，無法滿足不同植物的需求。LED 作為單色光光源, 可以有效調(diào)節(jié)紅藍(lán)光譜比、 遠(yuǎn)紅外光譜比等一系列的光環(huán)境因素。同時(shí) LED 本身的光照強(qiáng)度也具有很多調(diào)節(jié)方式，如直流電源調(diào)光、 脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光、分段式開關(guān)調(diào)光等。根據(jù)不同植物的需求，可以自由調(diào)節(jié)光環(huán)境因素，形成最適宜植物生長(zhǎng)發(fā)育的光環(huán)境。
(3)提高空間利用
對(duì)于植物工廠而言，空間利用率的大小也是決定其產(chǎn)能的一個(gè)關(guān)鍵因素。由于選擇單色大功率 LED,可以有效控制光譜中紅外和遠(yuǎn)紅外光譜分布, 從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物進(jìn)行近距離照射而不會(huì)發(fā)生灼傷植物的現(xiàn)象。同時(shí)由于 LED 光源體積小, 可以自由設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的形狀, 大幅度提高光源利用率和空間利用率, 適用于多層多段緊湊式的栽培模式, 在如今耕地面積不斷減小的形勢(shì)下具有積極的意義。
2國(guó)內(nèi)外 LED 植物照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
2.1全球 LED 植物照明發(fā)展概況
多年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞 LED 光源在植物照明領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了不懈的探索， 取得了重要進(jìn)展。首先，就紅藍(lán)光及其組合光源對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響進(jìn)行了研究，充分證明了紅藍(lán)光作為光源栽培植物的可行性。到目前為止，LED 已成功用于植物的栽培，并在植物補(bǔ)光、 組培、植物工廠以及太空種植領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。國(guó)際有關(guān) LED 照明在植物生產(chǎn)中應(yīng)用的研究主要側(cè)重于不同光譜能量分布對(duì)植物生產(chǎn)的影響。 研究主要著眼于不同光質(zhì)的 LED 照明對(duì)植物生長(zhǎng)、光形態(tài)建成、光合作用、葉綠素?zé)晒馓匦浴⒋紊x及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，進(jìn)而從分子生物學(xué)的角度探究植物對(duì)不同光質(zhì)反應(yīng)的分子機(jī)理。
全球 LED 植物生長(zhǎng)燈產(chǎn)值從 2013 年起已開始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，從不足 1000 萬美元規(guī)模增長(zhǎng)至 2014 年的 3 500 萬美元左右，2017 年更有望達(dá)到 3 億美元。LED 作為植物照明光源可以廣泛應(yīng)用于設(shè)施栽培、組培培養(yǎng)、植物工廠等眾多領(lǐng)域，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)植物形態(tài)以及節(jié)能環(huán)保等多方面優(yōu)勢(shì)。 其中， 植物工廠集現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、人工環(huán)境控制等多種高技術(shù)于一體，不僅產(chǎn)量高于陸地栽培多倍，而且還可以在戈壁、荒漠、海島、水面甚至城市大樓里等非可耕地上進(jìn)行生產(chǎn)， 也被認(rèn)為是未來解決人口、資源、環(huán)境等問題的有效技術(shù)手段。目前國(guó)際上各大知名照明產(chǎn)品制造商均已涉足LED植物照明領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)布局并各具發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
2.2國(guó)內(nèi) LED 植物照明產(chǎn)業(yè)狀況分析
我國(guó) LED 植物照明起步晚，但發(fā)展迅速，在設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖、漁業(yè)植保等方面具有推廣應(yīng)用的潛力。CSA Research 的數(shù)據(jù)表明，2015 年我國(guó)僅植物照明產(chǎn)品產(chǎn)值為 1.9 億元， 預(yù)計(jì)到 2018 年達(dá)到 5 億元。目前我國(guó)從事植物半導(dǎo)體照明的企業(yè)數(shù)約為 150 家，2014 年 LED 植物照明產(chǎn)品出口額為 1100 萬美元，相對(duì)于 3 000 多億元的 LED 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)仍是非常小的份額。
據(jù)估算，未來我國(guó)從事農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明的企業(yè)數(shù)在 250~400 家，產(chǎn)值在 10 億元以上。國(guó)內(nèi)進(jìn)軍LED 植物照明領(lǐng)域的廠商以具有一定研發(fā)實(shí)力的成長(zhǎng)型企業(yè)為主。
從目前進(jìn)入 LED 植物照明領(lǐng)域企業(yè)的情況來看，主要有以下特點(diǎn)：
首先，我國(guó) LED 應(yīng)用企業(yè)數(shù)量眾多，但 LED 植物照明是一個(gè)新興領(lǐng)域，2005 年以后我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)才開始進(jìn)行該領(lǐng)域研究， 因此進(jìn)入LED 植物照明領(lǐng)域的企業(yè)和機(jī)構(gòu)并不多，還沒有一家企業(yè)在此領(lǐng)域具備明顯的優(yōu)勢(shì)。從區(qū)域分布上來看，我國(guó)涉及植物照明產(chǎn)品企業(yè)主要集中在廣東、江浙地區(qū)和北方尤其是北京地區(qū)。
其次，多數(shù)企業(yè)對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展還處在觀察和洽談階段，并沒有在植物生長(zhǎng)核心技術(shù)和下游銷售渠道建設(shè)等方面進(jìn)行大量投入，產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)劃不太明確。
再者， LED 植物照明在多數(shù)相關(guān)企業(yè)中并沒有作為企業(yè)的支柱產(chǎn)品，而只是結(jié)合示范工廠聯(lián)合推廣、小規(guī)模的試制 LED 植物照明燈具產(chǎn)品。
總體來說， 由于市場(chǎng)發(fā)展階段的原因， 企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)并不是十分激烈， 具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)( 包括植物栽培技術(shù)和 LED 核心技術(shù))的企業(yè)，在競(jìng)爭(zhēng)中將居于十分有利的地位。但隨著未來 LED 成本的降低和 LED 照明栽培技術(shù)的成熟，行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)將日趨激烈。
3結(jié)語
發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給是我國(guó)的長(zhǎng)期方針政策， 也是應(yīng)對(duì)人口增長(zhǎng)、資源減少、環(huán)境污染、氣候變化等問題的重要舉措。光照是設(shè)施農(nóng)業(yè)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)境要素，隨著 LED 光源的發(fā)明和推廣應(yīng)用，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)得以徹底全面地調(diào)控光環(huán)境(光強(qiáng)、光質(zhì)和光周期)，LED 光源的特性優(yōu)勢(shì)和已有研究基礎(chǔ)均表明，LED可以廣泛應(yīng)用于植物栽培、溫室補(bǔ)光、植物組培、植物工廠，是植物照明光源未來重點(diǎn)發(fā)展方向。我國(guó) LED植物照明起步較晚，仍處于研發(fā)合作或示范推廣階段，整個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局并不明顯，成規(guī)模有絕對(duì)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)寥寥無幾，市場(chǎng)空白有待填補(bǔ)。
國(guó)內(nèi) LED 植物照明產(chǎn)業(yè)經(jīng)過這些年的推動(dòng)，盡管已經(jīng)取得了較快的發(fā)展， 但仍然存在諸多問題，例如：同質(zhì)化嚴(yán)重，企業(yè)缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)業(yè)鏈間缺乏配套與協(xié)作，研發(fā)力量待整合。財(cái)政支持力度不夠，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，科普知識(shí)未普及，傳統(tǒng)觀念未轉(zhuǎn)變等。
為解決當(dāng)前 LED 植物照明產(chǎn)業(yè)存在的問題，應(yīng)立足于未來 LED 植物照明市場(chǎng)發(fā)展需要， 理清技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)、應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，達(dá)到有時(shí)間性和階段性地實(shí)施戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃， 加快構(gòu)建產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，可采取以下幾點(diǎn)措施和對(duì)策：
(1)重點(diǎn)培育龍頭品牌企業(yè)
建議國(guó)家相關(guān)部門根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，重點(diǎn)培育有較好研究基礎(chǔ)和較強(qiáng)技術(shù)實(shí)力的企業(yè)，充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的引領(lǐng)和帶動(dòng)作用。企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇， 結(jié)合自身實(shí)際科學(xué)規(guī)劃，制定長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略；加大人才投入，建立固定的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，加快自主核心技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新。
(2)加大對(duì)行業(yè)內(nèi)共性技術(shù)問題的研究力度
充分實(shí)現(xiàn)政府政策指引、科研機(jī)構(gòu)規(guī)劃引導(dǎo)、企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐、高校理論研究與支撐的有機(jī)融合， 聯(lián)合國(guó)內(nèi)外致力于LED 植物照明技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化、檢測(cè)和研究的相關(guān)企業(yè)、科研院所和各大院校，積極整合、協(xié)調(diào)LED 植物照明產(chǎn)業(yè)及社會(huì)資源，努力推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，組織重大技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)。
(3)加大政府財(cái)政資金扶持
建議國(guó)家持續(xù)關(guān)注并加大力度扶持LED 植物照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制定 LED 植物照明專項(xiàng)扶持政策，設(shè)立專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)扶持基金，并聯(lián)合民間資本力量共同研究和推廣LED植物照明技術(shù)。
(4)加快將創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
共同研究和研發(fā)形成的技術(shù)沉淀與積累， 在條件成熟時(shí)， 在試點(diǎn)企業(yè)中開展數(shù)據(jù)驗(yàn)證等工作，使得標(biāo)準(zhǔn)的制定更加科學(xué)、高效，適時(shí)上升為地方、行業(yè)、國(guó)家甚至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。積極借鑒國(guó)外 LED 照明產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，與國(guó)際接軌，盡快打通走向國(guó)際市場(chǎng)通道。
(5)加強(qiáng)相關(guān)科技輿論推廣宣傳
建議在政府的主導(dǎo)下，企業(yè)配合政府通過多種渠道途徑加強(qiáng)相關(guān)科技輿論推廣宣傳， 例如： 通過電視網(wǎng)絡(luò)等大眾媒體加大科普知識(shí)宣傳、 通過召開會(huì)議講座、 安全示范引導(dǎo)國(guó)人觀念改變等。0萬政府補(bǔ)貼
近日，廈門信達(dá)全資子公司福建省信達(dá)光電科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“福建信達(dá)光電”)收到福建泉州(湖頭)光電產(chǎn)業(yè)園管理委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“管委會(huì)”)下發(fā)的《關(guān)于撥付福建省信達(dá)光電科技有限公司財(cái)政補(bǔ)貼的通知》。
根據(jù)福建信達(dá)光電在福建泉州(湖頭)光電產(chǎn)業(yè)園的LED光電產(chǎn)業(yè)投資情況及對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)作用，管委會(huì)同意撥付相關(guān)補(bǔ)貼：科技三項(xiàng)經(jīng)費(fèi)財(cái)政補(bǔ)貼1800萬元;招商投資補(bǔ)貼500萬元;并購補(bǔ)貼500萬元;產(chǎn)業(yè)發(fā)展、擴(kuò)產(chǎn)增收等其他財(cái)政補(bǔ)貼1500 萬元。
截至公告日，福建信達(dá)光電已收到上述政府補(bǔ)貼共計(jì)4300萬元，預(yù)計(jì)將對(duì)2017年利潤(rùn)產(chǎn)生一定影響。
英飛特確認(rèn)收到政府補(bǔ)助1202.21萬元
英飛特7月3日晚間發(fā)布公告，公司近日收到全資子公司浙江英飛特光電有限公司的通知，根據(jù)與浙江省桐廬經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)簽訂的投資協(xié)議，收到浙江省桐廬經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)兌現(xiàn)的政府補(bǔ)助1202.21萬元。
