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)。
廣東省LED產(chǎn)業(yè)及植物照明市場(chǎng)前景
廣東省植物照明市場(chǎng)分析
中國(guó)已是世界蔬菜和水果生產(chǎn)第一大國(guó)，但是目前為止，LED農(nóng)業(yè)照明市場(chǎng)在國(guó)內(nèi)只是處于起步階段，但市場(chǎng)需求量逐年增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前LED農(nóng)業(yè)照明企業(yè)僅有80余家。廣東是LED農(nóng)業(yè)照明企業(yè)分布的主要省份，在全國(guó)占比高達(dá)82%，其次是山東省，占比為9%，其他省份也有少數(shù)企業(yè)。
原因分析：
1、產(chǎn)業(yè)集群，供應(yīng)鏈比較完善。LED農(nóng)業(yè)照明燈具主要材料是LED光源、燈殼和電源。廣東是LED封裝和電源企業(yè)的主要集中省份，據(jù)GSC監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)約70%的封裝企業(yè)和85%的電源企業(yè)集中于廣東省，企業(yè)在選擇原材料時(shí)有更多的選擇余地。
2、LED普通照明企業(yè)較多。部分企業(yè)切入植物照明領(lǐng)域。全國(guó)超過60%的LED普通照明企業(yè)分布在廣東省，隨著LED農(nóng)業(yè)照明市場(chǎng)的逐漸成熟，會(huì)有越來越多的LED普通照明企業(yè)切入LED農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域。
3、目前市場(chǎng)在國(guó)外，國(guó)內(nèi)剛剛起步。目前來講，LED農(nóng)業(yè)照明主要市場(chǎng)在國(guó)外，國(guó)內(nèi)需求尚小，處于起步階段。隨著國(guó)內(nèi)需求逐漸起步，LED農(nóng)業(yè)照明企業(yè)高度集中的態(tài)勢(shì)會(huì)有所改善，未來華東、華中地區(qū)企業(yè)數(shù)量有望增多。
4、注重細(xì)分市場(chǎng)，差異化競(jìng)爭(zhēng)。廣東多數(shù)LED企業(yè)注重核心競(jìng)爭(zhēng)力和品牌的差異化，將LED照明技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合，開拓市場(chǎng)藍(lán)海。
農(nóng)業(yè)照明技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用戰(zhàn)略聯(lián)盟
聯(lián)盟成立的背景
近年來，美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將LED農(nóng)業(yè)照明作為重要的發(fā)展方向，許多知名企業(yè)也已涉足LED農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域。在我國(guó)，當(dāng)前農(nóng)業(yè)照明技術(shù)還較為薄弱，存在光源裝置性價(jià)比不高、電光源研發(fā)與產(chǎn)品化渠道不暢、照明產(chǎn)品推廣應(yīng)用率低、LED固態(tài)光源應(yīng)用困難等現(xiàn)實(shí)問題。
在此背景下，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所（國(guó)家863計(jì)劃智能化植物工廠生產(chǎn)技術(shù)研究項(xiàng)目牽頭單位）、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所與廣東省半導(dǎo)體光源產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心達(dá)成共識(shí)，決定共同牽頭籌備發(fā)起成立農(nóng)業(yè)照明技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用戰(zhàn)略聯(lián)盟。
聯(lián)盟的作用與宗旨
聯(lián)盟的作用：搭建全國(guó)性的公共服務(wù)與交流平臺(tái)，加強(qiáng)科研院所、高等院校與照明企業(yè)、農(nóng)牧企業(yè)間的對(duì)接，促進(jìn)農(nóng)業(yè)照明技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)品裝備的更新?lián)Q代與推廣應(yīng)用，并逐步建立農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)品評(píng)價(jià)和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
聯(lián)盟的宗旨：定位為全國(guó)性非營(yíng)利的社會(huì)團(tuán)體組織，其宗旨是整合資源，聚集力量，健全機(jī)制，協(xié)同創(chuàng)新，加速推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)照明的技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)定制和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
聯(lián)盟成員單位
聯(lián)盟聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)之光網(wǎng)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、北京大學(xué)東莞光電研究院、廣東省農(nóng)科院、北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、鶴山廣明源照明電器有限公司、惠州可道科技股份、北京中環(huán)易達(dá)設(shè)施園藝科技有限公司無錫華兆鴻光電公司、廈門通秴科技有限公司等頂尖科研院所等知名院校及龍頭企業(yè)的共同發(fā)起成立，首批聯(lián)盟成員單位已近50家。
合作
經(jīng)聯(lián)盟籌備組研究決定，聯(lián)盟秘書處將設(shè)立于廣東，旨在依托廣東省在LED產(chǎn)業(yè)等方面優(yōu)勢(shì)，整合全國(guó)農(nóng)業(yè)照明資源，聚集政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、用單位強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，充分利用國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)及國(guó)際合作渠道等多方力量，加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)照明技術(shù)研發(fā)新突破，引爆產(chǎn)業(yè)發(fā)展臨界點(diǎn)。聯(lián)盟籌建得到了國(guó)家、省相關(guān)主管部門的高度支持，在這里，借機(jī)會(huì)也誠(chéng)邀各單位加入聯(lián)盟，共同攜手推動(dòng)中國(guó)農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，共創(chuàng)我國(guó)農(nóng)業(yè)照明科技研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好明天。
