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2015年LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
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摘要:現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展迫切需要智能光環(huán)境調(diào)控與半導(dǎo)體照明技術(shù)的支撐,克服光照逆境,創(chuàng)造適宜光環(huán)境,實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定”,而傳統(tǒng)光源的光譜不可調(diào)控……現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展迫切需要智能光環(huán)境調(diào)控與半導(dǎo)體照明技術(shù)的支撐,克服光照逆境,創(chuàng)造適宜光環(huán)境,實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定”,而傳統(tǒng)光源的光譜不可調(diào)控,LED農(nóng)業(yè)照明將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)光環(huán)境的智能化。
全球農(nóng)業(yè)照明技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明的必要性與緊迫性
萬物生長(zhǎng)靠太陽,光照作為非常重要的環(huán)境因子,也無法人為調(diào)控。比如:臭氧層減少導(dǎo)致的太陽光中UV-B輻射增加,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)也無應(yīng)對(duì)方法。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)(以植物為例),僅根際環(huán)境可通過施肥、灌溉和耕作進(jìn)行調(diào)控,地上部環(huán)境無法調(diào)控,易遇陰雨、自然災(zāi)害等困境,無法周年生產(chǎn)。
現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)在固定設(shè)施內(nèi)生產(chǎn),環(huán)境可控,生產(chǎn)穩(wěn)定,可反季節(jié)和周年生產(chǎn),可立體栽培,產(chǎn)量高,是未來保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品的重要途徑,產(chǎn)業(yè)地位逐年提高。現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展迫切需要智能光環(huán)境調(diào)控與半導(dǎo)體照明技術(shù)的支撐,克服光照逆境,創(chuàng)造適宜光環(huán)境,實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定”,而傳統(tǒng)光源的光譜不可調(diào)控(熒光燈、HPS、鹵化物燈、白熾燈等)。LED是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)照明的理想光源,成就了農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明,賦予了農(nóng)業(yè)照明更多內(nèi)涵,真正意義上實(shí)現(xiàn)了光環(huán)境的智能化按需調(diào)控。
農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明
農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明是指采用半導(dǎo)體光源及其智能化管控裝備,按照農(nóng)業(yè)生物的光環(huán)境需要規(guī)律和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域的生產(chǎn)目標(biāo)要求,人為創(chuàng)造適宜光環(huán)境或彌補(bǔ)自然光照的不足,調(diào)控農(nóng)業(yè)生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖,以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、穩(wěn)產(chǎn)、安全”生產(chǎn)目標(biāo)的一種農(nóng)藝措施。
植物生長(zhǎng)需要哪類光譜?
在植物界中,占主導(dǎo)地位的是綠色植物,在所有的光合放氧生物鐘,葉體中的葉綠素對(duì)太陽光有兩個(gè)吸收高峰,分別是420納米附近的藍(lán)區(qū)和660納米附近的紅區(qū),波長(zhǎng)440-490納米的是藍(lán)光,可以促進(jìn)綠葉生長(zhǎng);波長(zhǎng)600-700納米的紅光,有助于開花結(jié)果和延長(zhǎng)花期。(右圖為不同波段對(duì)植物生長(zhǎng)的作用)。
LED引用于農(nóng)業(yè)照明的主要優(yōu)勢(shì)
第四代半導(dǎo)體固態(tài)光源-LED在農(nóng)業(yè)照明上的應(yīng)用是農(nóng)業(yè)照明發(fā)展上的最大進(jìn)步,具有里程碑式的意義。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看,LED有逐步取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì),LED光源將在植物產(chǎn)品生產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖及害蟲防治等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
應(yīng)用于:食用菌工廠
食用菌是重要的蔬菜和保健品,2012年我國(guó)食用菌生產(chǎn)總量近3000萬噸,產(chǎn)值超過1500億元,占世界總產(chǎn)量的70%以上。食用菌工廠化程度高,多數(shù)食用菌對(duì)光強(qiáng)要求不高,但光質(zhì)要求苛刻,產(chǎn)量品質(zhì)效應(yīng)大,光環(huán)境調(diào)控非常重要。食用菌工廠產(chǎn)業(yè)化規(guī)模大,經(jīng)濟(jì)效益高,燈具投資相對(duì)較小,燈具更新?lián)Q代與控制系統(tǒng)需求較大。
應(yīng)用于:植物工廠
植物工廠作為設(shè)施園藝的最高級(jí)發(fā)展階段,可用于蔬菜、苗木(蔬菜苗、水稻、煙草等)、中草藥等的規(guī)?;a(chǎn)。人工光植物工廠葉菜生產(chǎn)效率是露地108倍,實(shí)現(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn),是植物工廠的發(fā)展方向,新型人工光源需求量大。商業(yè)運(yùn)營(yíng)的人工光植物工廠逐年增多,日本300余座,中國(guó)30余座。
應(yīng)用于:畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域
實(shí)驗(yàn)表明:綠光、藍(lán)色光及其組合能顯著促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)發(fā)育和提高其生產(chǎn)性能。肉雞場(chǎng):采用連續(xù)光照可促進(jìn)肉雞生長(zhǎng)。人工水產(chǎn)養(yǎng)殖:殺滅細(xì)菌,減少魚類患病的可能。LED誘蟲燈具有重要用途;物理防治方法,減少農(nóng)藥使用量,生態(tài)安全。
國(guó)際LED農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略
隨著LED 技術(shù)的發(fā)展,荷蘭、美國(guó)、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等紛紛將LED 農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用作為重要的發(fā)展方向,國(guó)內(nèi)外的眾多廠商也紛紛進(jìn)軍農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域。
市場(chǎng)前景
全球LED應(yīng)用植物照明的產(chǎn)值從2013年起,開始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng),初步統(tǒng)計(jì)2014年達(dá)1億美元,2017年預(yù)計(jì)可達(dá)5億美元。隨著全球LED應(yīng)用農(nóng)業(yè)照明滲透率的提升,中國(guó)市場(chǎng)也慢慢興起,未來市場(chǎng)前景廣闊。
新興市場(chǎng)規(guī)模
2013年,中國(guó)蔬菜種植面積達(dá)到3億多畝,年產(chǎn)量超過7億噸,人均占有量500多公斤,均居世界第一位。按照7億噸的年產(chǎn)量,根據(jù)常見的20多種蔬菜的平均批發(fā)價(jià)格,去除當(dāng)前較高的流通腐損率(20-30%),保守估計(jì)中國(guó)蔬菜的產(chǎn)值超過10000億元。
預(yù)計(jì)20年后,使用農(nóng)業(yè)照明技術(shù),由植物工廠種植的有機(jī)蔬菜的替代量將達(dá)到蔬菜種植量的30%,即1億畝的種植面積,超2000萬噸的產(chǎn)量。按照有機(jī)蔬菜高于傳統(tǒng)種植蔬菜4-5倍的平均價(jià)格估算,其產(chǎn)值將達(dá)到15000億元,將是一個(gè)萬億級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)。按照每1萬平米1.8萬只LED燈的需求量計(jì)算,1 億畝的種植面積將產(chǎn)生1200億只LED紅藍(lán)光的市場(chǎng)需求。其中家庭型的植物生長(zhǎng)箱按照10%的占比推算,可達(dá)到1500億規(guī)模的市場(chǎng)需求,按照產(chǎn)業(yè)鏈3-5倍的產(chǎn)業(yè)配套需求,又將催生一個(gè)5000-8000億規(guī)模的家庭植物生長(zhǎng)箱的新興市場(chǎng)。
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