農業(yè)照明沒那么簡單 幾大核心問題待解決

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2016-06-18

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農業(yè)照明的市場潛力巨大,，這是毋庸置疑的結論,，中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員楊其長曾指出，現代農業(yè)幾乎所有領域都與人工光有密切關系,！尤其在種植業(yè)（設施園藝,、都市農業(yè)等）、畜禽養(yǎng)殖業(yè)（設施養(yǎng)殖）,、水產業(yè)（設施養(yǎng)殖,、誘魚等）、種植業(yè)（露地生產,，植保誘蟲等）,、其他（食用菌、微藻等）對人工光源需求迫切,。僅就蔬菜這一項,，我們可以作一個簡單的設想，酒店led照明,，2014年全年中國僅蔬菜消耗總量大約為1300億人民幣,，如果未來5年、10年,、20年,，有30%的蔬菜是通過農業(yè)照明來實現，那么這個農業(yè)照明的市場有多大可想而知,。

農業(yè)照明市場巨大,，但基于農業(yè)照明涉及面的復雜性等原因，做大,、做深并不是一件容易的事情,。目前，農業(yè)照明痛點仍存,，各種探索仍在進行,。基礎層面：農業(yè)照明涉及面的復雜性

復旦大學電光源研究所劉木清,、朱雪菘從下面五個層面闡述了這點,。

一、農業(yè)照明的多學科性

如果把植物照明與動物照明納入農業(yè)照明范圍內,，則其所涉及的學科包括植物學、動物學,、生物統(tǒng)計學,、照明技術、控制技術等,。前三者是生物學的領域,，后兩者是照明技術的領域,，學科跨度很寬，在這幾門學科中,，照明技術是技術手段,，家用照明，而生物學領域的內容是實驗過程與結果評判,�,？傮w來說，生物學領域的知識是進行農業(yè)照明的最重要部分,，但目前農業(yè)照明主要指的是采用LED的照明技術,，而LED的高度靈活性，使得進行農業(yè)照明過程中,，戶外照明,，作為主體的農業(yè)或者生物領域的科學家，需要照明學家的高度配合,，以實現各種動植物物種的最佳照明條件,，同時照明學科在視覺領域的成功完善，也是農業(yè)照明值得借鑒的,。因此,，農業(yè)照明的學科與技術進步，需要農業(yè)及生物領域的科學家與照明領域的科學家密切配合,。

二,、農業(yè)照明的復雜性

作為1項與農業(yè)相關的科學與技術，農業(yè)照明繼承了農業(yè)科學的復雜性特點,，如前所述,，其中包括兩個方面：農業(yè)與照明。

前者研究的物種非常多,，且每1個物種,，影響的條件因素也非常多。如植物生長的幾個基本要素,，陽光,、空氣、水,，除此之外,，種子、土壤,、周邊環(huán)境如溫度,、濕度、氣候的變化等，也影響植物的生長,。而動物方面,，由于是活動的，包括的因素更多,，即使所有這些條件一致,，各個動植物個體的生長情況也可能有差異， led亮化工程公司,，這就決定了進行農業(yè)照明研究時必須以生物統(tǒng)計學的方法進行研究,。

另外在照明方面，也存在多個變數,，包括照明的光譜,、強度、時間與周期,、光形式（穩(wěn)態(tài)還是脈沖）等,。

以上兩個方面，決定了農業(yè)照明的復雜性,，盡管通過調控光的強度優(yōu)化動植物的生長,，可以保持其他條件相同的情況下進行，但可能存在的各種條件的相互影響將使研究問題更加復雜化,。

三,、農業(yè)照明的試驗難度

農業(yè)照明的復雜性決定了農業(yè)照明研究的試驗難度，體現在具體實驗上就是試驗的變數太多,。盡管主要試驗光照的情況,，通過研究不同的光照條件，如照射強度,、光譜,、照射時間、照射周期,、照射方式等情況下動植物的生長情況,，并期望固定其他農業(yè)條件如溫度、濕度,、空氣,、水分、營養(yǎng)成分,、種子等,。但是這兩類因素可能相互影響，因而在實際的實驗研究中,，要考慮的試驗變化條件非常多,，同時每個條件,，出于生物統(tǒng)計學的考慮，也要具有一定的樣本,。這就使得試驗條件多、樣本多,，再加上每個試驗條件需要一定的生長時間,，最后造成農業(yè)照明研究的情況是：試驗樣本非常多、試驗時間跨度很長,，國際資訊,，農業(yè)照明成為了費時、費力,、費空間的研究,。舉 1個例子，如果設置 3種光照條件變數,，如光譜,、強度、照射時間,，每種變數采用10個分立值,，則可知共有1 000種條件，加上生物條件如果10種,，那就是10000種情況,，如果每種情況10個樣本，那就是100000個樣本,，如果每個樣本要進行2個月,，LED球泡燈，那么可以想象這個試驗的難度,。因此實際的研究,，被迫采用減少試驗變數以及減少每種試驗變數的數量，裝修照明,，筆者在閱讀相關文獻時,，常發(fā)現采用的光照條件僅僅在10種以內，有可能出現所采用的試驗條件中,，沒有最優(yōu)的,，因而不能搜尋出最佳結果。

曾經報道過的鐵皮石斛補光試驗,，在1個大棚里共6條苗床(占地一畝),，安裝以及調試了153只LED燈具和8盞熒光燈，644個樣本的標記,。數據采集進行了7個月,，已完成了3批近20萬個數據,，通過分析得到最佳光照條件。現場情況如圖1,、2,、3所示。

如圖 3中可見,， 113種不同的光環(huán)境組合環(huán)境中,，僅有2種試驗條件出現最佳的鐵皮石斛生長情況，且這兩種生長情況明顯比其余生長情況優(yōu)越得多,。而其余111種光照條件下,，生長情況比熒光燈對照組及無光照組沒有太大的區(qū)別�,？梢韵胂�,，如果試驗10種或者20種條件，很可能沒法搜尋出最佳的光照條件,。

在LED之前,，對采用傳統(tǒng)光源進行補光也進行了大量的研究，但由于傳統(tǒng)光源靈活性不夠,，很難實現多種光照條件,，往往只能研究簡單的幾種光照條件，如前文所說的常采用10余種,。因此,，在LED很容易實現各種光照條件的情況下，重新詳細的研究并篩選最佳光照條件,，有很大的實際意義,。

四、農業(yè)照明的光選擇性與光譜加權性

農業(yè)照明普遍認為是有光譜選擇性的,，這與視覺照明一樣,，因而存在1個類似于視覺照明中的光譜視見函數的加權曲線，常被引用的曲線如圖4,、5所示,。

人眼視見函數的研究也是經過大量的試驗后得到的，由于各人種存在的差異較小,，因而目前該視見函數被普遍采用,。但植物照明的加權函數目前有的理論有限，質量,，較多的采用圖5的植物葉綠素光譜吸收率,，且受到很多質疑。實際上,，看看各種植物的葉面光譜反射率的不同,，也很容易想象到,，不同的植物的光合作用加權函數很可能不同，因而有大量的研究工作需要進行,。完成各種植物的光合作用光譜加權函數之后,，可以參照視覺照明建立“光通量”的概念，即輻射通量到光合作用的物理量轉換,，并完成相應的測試手段等,。

動物的照明與植物類似，也存在相應的研究工作有待完成,。

五、評價指標的多樣性