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LED光源在農業照明領域的市場潛力
 LED光源 2011-02-24 15:59:00

    (1)龐大的農業照明需求。以溫室補光為例,補光設施是現代玻璃溫室的基本必備組成,目前中國有玻璃溫室0.35萬公頃,而整個世界的玻璃溫室總面積則達到了4.9萬公頃,若考慮到世界上總面積達到283萬公頃的塑料溫室大棚,則溫室補光的市場需求將更龐大。電光源也是組培育苗的必需品和易耗品,所以,LED組培專用光源具有廣闊持久的消費市場。我國是全球工廠化植物組培育苗的生產基地和出口基地,也是全球最大的組培苗消費市場。自上世紀90年代中期以來,中國大陸承接了全球工廠化組培育苗的產業轉移,現在這一產業轉移過程已經完成。據農業部統計,截止2007年底,年產量大於1000萬株的組培企業,全國有300多家,植物組培的總面積在2000萬平方米以上,年產值200億元左右。另外,植物工廠特別是人工光植物工廠對LED光源也有巨大的需求。目前,商業化的植物工廠主要分布於日本,其總數達到了50家,其中35家是完全採用人工光照明,隨著植物工廠技術的日益成熟,植物工廠應用也必將是LED應用的一個重要市場。

    除了光合照明之外,LED在農業領域其它方面也存在著很大的應用空間,如對於農業害蟲的物理防治來說,可以採用特定波長的LED光源,引誘並滅殺害蟲,減少農藥施用量,做到安全綠色生產;對於動物養殖來說,可以根據不同的養殖目的(如產肉、產蛋、產奶等),採用特定波長的LED實施光照促進動物生產率,減少飼料添加劑及激素的使用,實現高效綠色生產;對于海洋捕撈來說,可以應用特定波長的LED光源,進行海產品的誘導,提高捕撈量;對於微生物來說,可以採用促進有益微生物繁殖增殖的特定波長的LED實施光照,實現高效率、密集產量的微生物反應過程。相比起來,傳統的光源很難或者不能勝任這些特殊應用的要求,因此充分開拓LED在這些領域的應用,也將給LED的農業領域應用帶來相當大的市場需求。

    (2)相比傳統光源LED在農業照明領域優勢明顯。LED具有光效高、發熱低、體積小、壽命長等諸多優點。在農業照明領域,相比傳統光源,其優勢更突出體現在:

    a.生物能效高。研究表明,植物光合作用主要是利用波長為610~720nm(波峰為660nm)的紅橙光,吸收的光能約占其生理輻射的55%左右;其次是波長為400~510nm(波峰為450nm)的藍紫光,吸收的光能約占其生理輻射的8%左右。而傳統光源的輻射光譜中除了紅藍光之外,往往還存在著大量的綠光及紅外光成分,這些光譜成分對植物光合作用的效益不大;另一方面,傳統光源的輻射光譜對植物需求而言往往不平衡,譬如螢光燈就存在著藍光成分過多的問題,這些都降低了植物對傳統光源輻射能量的利用率。相比之下,利用LED作為植物光源,則可以控制其輻射光譜全部為紅藍光波段,而且可以根據不同植物的不同需求精確調整其紅藍光質比,使其輻射能量可完全為植物吸收利用,相比傳統光源,大大提高了其生物能效。

    b.可大大提高植物栽培密度。一方面,由於LED光源緊湊,相比傳統光源其體積大大減小;另一方面,由於傳統光源會輻射大量的熱量到植物表面,因此在使用其作為植物補光光源時,必須保持其與植物表明有一定的間隔,譬如高壓鈉燈在使用時,一般要求其至少與植物間隔1m,而LED屬於冷光源,其輻射光譜對植物的熱效應遠遠小於傳統光源,即使近距離照射也不會造成植物灼傷,因此可實現對植物的近距離照射,這樣,在植物工廠或組培中就可以大大縮短栽培層架之間的距離,提高空間利用效率,大大提高植物的單位空間栽培密度。

    c.LED農業照明應用產生的節能效果顯著。照明是設施農業生產中主要能耗去向之一。據統計,在螢光燈組培生產中,照明能耗占運行能耗的30%~40%,而在螢光燈植物苗工廠中,這一份額更是高達82%。利用LED替代傳統的照明光源可以大大減少這些農業生產的照明能耗。如荷蘭在溫室中利用LED的補光實驗表明,與傳統的高壓鈉燈和金屬鹵素燈等相比LED可節能50%~80%;在植物工廠里,使用傳統光源每平方米需要配備0.5千瓦的光源,而LED僅需要0.27千瓦,這樣就可以使耗電量下降約一半。在組培領域,全國組培總面積在2000萬m2以上,如果一年按組培每天的光照時間為16h/d,每年300天的生產日計算,則由螢光燈引起的年耗電總量在1075億kW·h以上;採用LED後,其年耗電總量在518億kW·h左右,年節電總量在560億kW·h以上,節能效果顯著。

    LED被認為是21世界農業領域最有前途的人工光源,對解決環境污染,提高空間利用率,減少溫室效應都具有十分重要的意義,所以加快LED節能光源在農業領域的推廣應用步伐也備受關注。

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