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植物照明颠覆传统农业方式
随着对半导体发光物质研究的深入,LED制造技术的逐渐提高和新材料的研究开发,LED技术也取得了突破性进展,在植物设施栽培的开发中,LED技术逐渐被运用。特别是在超高亮度LED研制成功后,像光形态研究、光合过程和叶绿素工作机制的研究等,在植物生理或栽培方向的运用逐渐广泛。
近日,由中国农科院环发所自主研发的“智能LED植物工厂”,以其“土地利用和农作方式的颠覆性技术”,在正于此间举办的国家“十二五”科技创新成就展上亮相。据悉,该技术根据植物对不同光谱的“偏好”,选择相应的LED灯取代阳光作为光源,进行24小时不间断光照,可对植物工厂内的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素作实时自动监控,从而确保光合作用的最大效果。与传统种植模式相比,其土地利用率高,操作省力,机械化程度高,产品安全无污染,营养价值大大提高,目前该研发成果在国内外设施园艺工程领域已具有重要影响力。而随着技术的不断进步,利用LED光照在太空种植一些植物已非常高效。
2015年8月,生活在国际空间站内的宇航员们首次品尝了他们在太空种植出来的生菜。生菜的种子被撒放在用于生根发芽的垫层上,垫层由土壤和化肥组成。每一个“蔬菜盒子”都安装了红绿蓝三色的LED灯来促进蔬菜成长。科学家们把这一口舌尖上的味道,看作是载人飞船前往火星迈出的重要一步。
LED照明栽培更健康无害
有人认为,21 世纪是生态农业的世纪,而物理农业是实现生态农业的主要途径之一,在众多的物理学科知识中,光在其中起着至关重要的作用。如何在太阳光照不足情况下调控特定人造光源对绿色植物实施不同“光肥”,不仅促进作物生长发育,还可以达到增产、高效、优质、抗病、无公害的目的。一家位于印第安纳州的工业园目前就掌握了未来市场园艺农业以及蔬菜栽培的关键技术。该工业园名为“Green Sense Farms”,是家电与照明大厂飞利浦(Philips)与美国芝加哥农业企业Green Sense Farms(GSF)合作,针对特定作物使用LED生长光源打造室内植物工厂。这家工厂已经投资了数百万美元,也是全球最大的植物工厂之一。
事实上,由于LED灯具的温度较低,可放置在离植物更近的最佳位置上,因此可以确保植物的各部分得到完全一致的照度。这种方法杜绝了有害农药、化肥和防腐剂的使用,使产量得到有机提高,且几乎无化学添加,与现代人追求高品质的绿色健康生活宗旨不谋而合。而且,由LED光源进行控制的室内种植可以使植物的成长周期相比传统方式缩短50%。这就意味着,消费者全年享受本地种植新鲜作物的梦想成为了可能。
制约国内植物照明发展因素
时至今日,虽然LED植物照明技术在某些领域广泛运用了,且成本价格有所下降,但于大部分消费者而言,其仍在“价格过高”的行列。成本居高不下是制约LED植物照明发展的一个因素,技术不足、政策不完善也在制约它的发展。
1.核心技术缺乏。由于国际巨头芯片厂家在发光效率、可靠性方面优于国内厂家,所以我国LED植物照明的产品芯片仍然主要依靠进口。农业主要需要的峰值660纳米红光芯片无法形成规模,国内芯片外延片厂家也不愿投入人力、物力开发农用红光芯片,极大阻碍国内芯片企业的发展。
2.政府扶持不够。与国外相比,国内政策法规制定仍处于初始阶段,政府支持力度不足,缺乏系统性的研究及推广,并且LED植物照明产品评价和测量标准体系还不完善。企业没发展起来,这也使得国内市场渗透率低。
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植物灯的应用具有非常重要的意义,而农业的地位及发展需求也为LED植物灯提供了新的发展机遇。随着全球LED应用农业照明渗透率的提升,未来市场前景广阔,国内企业也应当鉴定信念,着手植物照明的研究,从根本上突破成本、技术的束缚,共同推进植物照明在中国的商业化发展。
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