农业照明没那么简单 几大核心问题待解决

文章来源:恒光电器

发布时间:2016-06-18

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农业照明的市场潜力巨大，这是毋庸置疑的结论，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长曾指出，现代农业几乎所有领域都与人工光有密切关系！尤其在种植业（设施园艺、都市农业等）、畜禽养殖业（设施养殖）、水产业（设施养殖、诱鱼等）、种植业（露地生产，植保诱虫等）、其他（食用菌、微藻等）对人工光源需求迫切。仅就蔬菜这一项，我们可以作一个简单的设想，酒店led照明，2014年全年中国仅蔬菜消耗总量大约为1300亿人民币，如果未来5年、10年、20年，有30%的蔬菜是通过农业照明来实现，那么这个农业照明的市场有多大可想而知。

农业照明市场巨大，但基于农业照明涉及面的复杂性等原因，做大、做深并不是一件容易的事情。目前，农业照明痛点仍存，各种探索仍在进行。基础层面：农业照明涉及面的复杂性

复旦大学电光源研究所刘木清、朱雪菘从下面五个层面阐述了这点。

一、农业照明的多学科性

如果把植物照明与动物照明纳入农业照明范围内，则其所涉及的学科包括植物学、动物学、生物统计学、照明技术、控制技术等。前三者是生物学的领域，后两者是照明技术的领域，学科跨度很宽，在这几门学科中，照明技术是技术手段，家用照明，而生物学领域的内容是实验过程与结果评判。总体来说，生物学领域的知识是进行农业照明的最重要部分，但目前农业照明主要指的是采用LED的照明技术，而LED的高度灵活性，使得进行农业照明过程中，户外照明，作为主体的农业或者生物领域的科学家，需要照明学家的高度配合，以实现各种动植物物种的最佳照明条件，同时照明学科在视觉领域的成功完善，也是农业照明值得借鉴的。因此，农业照明的学科与技术进步，需要农业及生物领域的科学家与照明领域的科学家密切配合。

二、农业照明的复杂性

作为1项与农业相关的科学与技术，农业照明继承了农业科学的复杂性特点，如前所述，其中包括两个方面：农业与照明。

前者研究的物种非常多，且每1个物种，影响的条件因素也非常多。如植物生长的几个基本要素，阳光、空气、水，除此之外，种子、土壤、周边环境如温度、湿度、气候的变化等，也影响植物的生长。而动物方面，由于是活动的，包括的因素更多，即使所有这些条件一致，各个动植物个体的生长情况也可能有差异， led亮化工程公司，这就决定了进行农业照明研究时必须以生物统计学的方法进行研究。

另外在照明方面，也存在多个变数，包括照明的光谱、强度、时间与周期、光形式（稳态还是脉冲）等。

以上两个方面，决定了农业照明的复杂性，尽管通过调控光的强度优化动植物的生长，可以保持其他条件相同的情况下进行，但可能存在的各种条件的相互影响将使研究问题更加复杂化。

三、农业照明的试验难度

农业照明的复杂性决定了农业照明研究的试验难度，体现在具体实验上就是试验的变数太多。尽管主要试验光照的情况，通过研究不同的光照条件，如照射强度、光谱、照射时间、照射周期、照射方式等情况下动植物的生长情况，并期望固定其他农业条件如温度、湿度、空气、水分、营养成分、种子等。但是这两类因素可能相互影响，因而在实际的实验研究中，要考虑的试验变化条件非常多，同时每个条件，出于生物统计学的考虑，也要具有一定的样本。这就使得试验条件多、样本多，再加上每个试验条件需要一定的生长时间，最后造成农业照明研究的情况是：试验样本非常多、试验时间跨度很长，国际资讯，农业照明成为了费时、费力、费空间的研究。举 1个例子，如果设置 3种光照条件变数，如光谱、强度、照射时间，每种变数采用10个分立值，则可知共有1 000种条件，加上生物条件如果10种，那就是10000种情况，如果每种情况10个样本，那就是100000个样本，如果每个样本要进行2个月，LED球泡灯，那么可以想象这个试验的难度。因此实际的研究，被迫采用减少试验变数以及减少每种试验变数的数量，装修照明，笔者在阅读相关文献时，常发现采用的光照条件仅仅在10种以内，有可能出现所采用的试验条件中，没有最优的，因而不能搜寻出最佳结果。

曾经报道过的铁皮石斛补光试验，在1个大棚里共6条苗床(占地一亩)，安装以及调试了153只LED灯具和8盏荧光灯，644个样本的标记。数据采集进行了7个月，已完成了3批近20万个数据，通过分析得到最佳光照条件。现场情况如图1、2、3所示。

如图 3中可见， 113种不同的光环境组合环境中，仅有2种试验条件出现最佳的铁皮石斛生长情况，且这两种生长情况明显比其余生长情况优越得多。而其余111种光照条件下，生长情况比荧光灯对照组及无光照组没有太大的区别。可以想象，如果试验10种或者20种条件，很可能没法搜寻出最佳的光照条件。

在LED之前，对采用传统光源进行补光也进行了大量的研究，但由于传统光源灵活性不够，很难实现多种光照条件，往往只能研究简单的几种光照条件，如前文所说的常采用10余种。因此，在LED很容易实现各种光照条件的情况下，重新详细的研究并筛选最佳光照条件，有很大的实际意义。

四、农业照明的光选择性与光谱加权性

农业照明普遍认为是有光谱选择性的，这与视觉照明一样，因而存在1个类似于视觉照明中的光谱视见函数的加权曲线，常被引用的曲线如图4、5所示。

人眼视见函数的研究也是经过大量的试验后得到的，由于各人种存在的差异较小，因而目前该视见函数被普遍采用。但植物照明的加权函数目前有的理论有限，质量，较多的采用图5的植物叶绿素光谱吸收率，且受到很多质疑。实际上，看看各种植物的叶面光谱反射率的不同，也很容易想象到，不同的植物的光合作用加权函数很可能不同，因而有大量的研究工作需要进行。完成各种植物的光合作用光谱加权函数之后，可以参照视觉照明建立“光通量”的概念，即辐射通量到光合作用的物理量转换，并完成相应的测试手段等。

动物的照明与植物类似，也存在相应的研究工作有待完成。

五、评价指标的多样性