对解决环境污染, LED被认为是21世界农业领域最有前途的人工光源。提高空间利用率,减少温室效应都具有十分重要的意义,所以加快LED节能光源在农业领域的推广应用步伐也备受关注。
补光设施是现代玻璃温室的基本必备组成,1庞大的农业照明需求。以温室补光为例。目前中国有玻璃温室0.35万公顷,而整个世界的玻璃温室总面积则达到4.9万公顷,若考虑到世界上总面积达到283万公顷的塑料温室大棚,则温室补光的市场需求将更庞大。电光源也是组培育苗的必需品和易耗品,所以,LED组培专用光源具有广阔耐久的消费市场。国是全球工厂化植物组培育苗的生产基地和出口基地,也是全球最大的组培苗消费市场。自上世纪90年代中期以来,中国大陆衔接了全球工厂化组培育苗的产业转移,现在这一产业转移过程已经完成。据农业部统计,截止2007年底,年产量大于1000万株的组培企业,全国有300多家,植物组培的总面积在2000万平方米以上,年产值 200亿元左右。另外,植物工厂特别是人工光植物工厂对LED光源也有巨大的需求。目前,商业化的植物工厂主要分布于日本,其总数达到50家,其中35家是完全采用人工光照明,随着植物工厂技术的日益幼稚,植物工厂应用也必将是LED应用的一个重要市场。
LED农业领域其它方面也存在着很大的应用空间, 除了光合照明之外。如对于农业害虫的物理防治来说,可以采用特定波长的LED光源,引诱并灭杀害虫,减少农药施用量,做到平安绿色生产;对于动物养殖来说,可以根据不同的养殖目的如产肉、产蛋、产奶等)采用特定波长的LED实施光照促进动物生产率,减少饲料添加剂及激素的使用,实现高效绿色生产;对于海洋捕捞来说,可以应用特定波长的LED光源,进行海产品的诱导,提高捕捞量;对于微生物来说,可以采用促进有益微生物繁殖增殖的特定波长的LED实施光照,实现高效率、密集产量的微生物反应过程。相比起来,保守的光源很难或者不能胜任这些特殊应用的要求,因此充分开拓LED这些领域的应用,也将给LED农业领域应用带来相当大的市场需求。
相比激进光源, 2相比激进光源LED农业照明领域优势明显。LED具有光效高、发热低、体积小、寿命长等诸多优点。农业照明领域。其优势更突出体现在
植物光合作用主要是利用波长为610~720nm波峰为660nm红橙光, a.生物能效高。研究标明。吸收的光能约占其生理辐射的55%左右;其次是波长为400~510nm波峰为450nm蓝紫光,吸收的光能约占其生理辐射的8%左右。而传统光源的辐射光谱中除了红蓝光之外,往往还存在着大量的绿光及红外光成分,这些光谱成分对植物光合作用的效益不大;另一方面,激进光源的辐射光谱对植物需求而言往往不平衡,譬如荧光灯就存在着蓝光成分过多的问题,这些都降低了植物对激进光源辐射能量的利用率。相比之下,利用LED作为植物光源,则可以控制其辐射光谱全部为红蓝光波段,而且可以根据不同植物的不同需求精确调整其红蓝光质比,使其辐射能量可完全为植物吸收利用,相比激进光源,大大提高了其生物能效。
由于LED光源紧凑, b.可大大提高植物栽培密度。一方面。相比激进光源其体积大大减小;另一方面,由于激进光源会辐射大量的热量到植物外表,因此在使用其作为植物补光光源时,必需坚持其与植物标明有一定的间隔,譬如高压钠灯在使用时,一般要求其至少与植物间隔1m而LED属于冷光源,其辐射光谱对植物的热效应远远小于激进光源,即使近距离照射也不会造成植物灼伤,因此可实现对植物的近距离照射,这样,植物工厂或组培中就可以大大缩短栽培层架之间的距离,提高空间利用效率,大大提高植物的单位空间栽培密度。
荧光灯组培生产中, c.LED农业照明应用发生的节能效果显著。照明是设施农业生产中主要能耗去向之一。据统计。照明能耗占运行能耗的30%~40%而在荧光灯植物苗工厂中,这一份额更是高达82%利用LED替代保守的照明光源可以大大减少这些农业生产的照明能耗。如荷兰在温室中利用LED补光实验表明,与传统的高压钠灯和金属卤素灯等相比LED可节能50%~80%植物工厂里,使用激进光源每平方米需要配备0.5千瓦的光源,而LED仅需要 0.27千瓦,这样就可以使耗电量下降约一半。组培领域,全国组培总面积在2000万m2以上,如果一年按组培每天的光照时间为16h/d每年300天的生产日计算,则由荧光灯引起的年耗电总量在1075亿kWh以上;采用LED后,其年耗电总量在518亿kWh左右,年节电总量在560亿 kWh以上,节能效果显著。