现代化农业在发展,农业照明需求在扩大,再加上LED照明技术的进步及在农业照明中的应用范围扩展,各种因素都传递着LED在农业照明市场的潜力,农业照明也被认为是LED照明的“蓝海”之一,只是没有“随随便便”的成功,尽管广被看好,但LED农业照明市场似乎一直是“雷声大。雨点小”,近在眼前,却又有点触不可及,那么LED农业照明还有多少坎儿要过呢?
“近在眼前”与“触不可及”
我国是农业大国,农业具有非常重要的战略地位,随着技术发展及环境变化,高技术、低耗、高效的现代化农业成为农业发展的重要方向,而加快转变农业发展方式,推进农业现代化,已成为政府工作的重要内容。我国制定进行中的“十三五”规划,也计划有“现代农业发展战略与粮食安全战略研究”等课题。
另一方面,光照作为生物生长的必要条件,已经成为提升农业生产的重要手段现代化农业的不断发展,农业照明的需求和能耗在不断扩大,对传统农业照明灯具技术也提出了新的挑战。LED作为新一代光源,除了环保节能的特点外,相较于目前农业领域常用荧光灯或高压钠灯等人工光源,具有光量可调整、光质可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量等优点,对封闭有环控的农业生产环境,如植物组织培养室等是一种非常适合的人工光源。同时在养殖,微藻培养等方面也拥有巨大的应用潜力。
有业内人士认为,农业LED光照是传统照明的延伸和扩展,是在传统照明之外逐步发展出来的一个非视觉照明领域,这个非视觉照明领域,不仅包含农业光照,还包含LED光通讯和LED人体医学,LED农业光照是其中一个非常重要的内容。LED光源特别适合于农业光照,为优质农产品的生产提供了技术和产品支撑,更为重要的是,农业LED光照为LED提供了巨大广阔的应用市场。
“中国经济社会发展整体面临升级换代,特别是现代农业科技产业的发展得到国家宏观政策支持,未来3至5年将是设施农业快速机遇窗口期,市场前景巨大。”也曾有业内人士如是说。
厦门通秴科技有限公司总经理徐虹认为,在政治经济环境和农业产业环境的双重需求下,都市垂直农业智能控制需求日增。农业市场发展逐渐由大田农业、设施农业向都市垂直农业发展,都市农业市场将由工厂集中化向商业、工业、居住楼宇的分散性转化。而都市农业技术发展将实现跨界技术融合和创新的超越照明。不过,开发都市垂直农业智能控制系统目前需要基础研究的进一步开展以及各个要素相互间关系的优化和控制,系统需要对生物和系统应用环境的多样性、季节性的适应性和冗余性的满足,需要安全性、可靠性、简单友好控制界面、自适应和自我学习能力。
看好LED农业照明的应用,美国、日本、韩国等国纷纷将LED农业照明应用作为重要的发展方向,积极布局。国内外的众多厂商也纷纷进军农业照明。
经过几年的发展,LED农业照明的终端用户,比如农户或者生产者,相比前几年,如今对照明的认识,以及人工补光的作用和重要性等的认识正在逐步加深,LED企业也越来越有信心。
不过正如人们常常说的“前途是光明的,道路是曲折的”,LED农业照明的前景无可置疑,但现阶段LED农业照明所展现出的并非全是触手可及的美好,更像是处在突破黑暗,抓住黎明的“爬坡儿”期,有挑战要应对,有坎儿要迈过。
LED农业照明还有哪些坎儿要过?
LED在农业照明中的应用主要包括植物生产、养殖业、微藻培养、食用菌生产等,比如植物生产系统中的温室补光、植物组培、植物工厂等。LED在植物照明中的应用和研究备受关注,比如早在2010年中国农业科学院所属高科技企业——-北京中环易达设施园艺科技有限公司分别与荷兰飞利浦照明、日本三菱化学、松下(中国)电工、台湾亿光等数十家国际知名企业签署战略合作协议,就LED植物照明光源、工业控制、空调环境控制、营养液制剂等领域的技术创新、市场开发等达成一致,签订了战略联盟。
此外,随着人们对于健康的关注程度越来越高,农业应用驱诱病虫害减少农药使用量也是意义重大,而通过控制LED不同光波段在驱诱病虫害方面可以有所作为。中国农业科学院植物保护研究所研究员陆宴辉指出,昆虫的可见波长范围为250-700nm,对紫外光敏感而对红外光不可见,利用天敌昆虫以及微生物制剂防治害虫的研究已有了非常好的基础和应用,下一步需要和企业结合起来一起开发产品,在这方面的应用需求很大。
经过前期多年的探索积累,LED在农业照明领域的应用和相关研究都取得了不少的进步,不过,纵观LED农业照明仍然面临着一些重要问题需要解决。其中之一就是基础研究仍需努力。
对于LED农业照明的基础研究,有业内人士表示,农业作物差异性较大,LED农业灯具产品针对性较强,现仅对个别品类涉及研发,未来涉及作物种类的扩大,研究投入将非常巨大。对植物光生理机理性基础研究还比较缺乏,要占领此领域市场主导地位,还需要政府及社会公共资源的支持,以增进持续研发投入等。
除了地面上LED农业照明应用,在航空航天长时间远距离的空间活动中,要远距离的实现食物和水的循环再生,核心要依靠植物,主要采用植物工厂形式进行栽培,大部分采用人工光,LED光源非常重要,需要研究清楚,每一种植物适合的最佳的光是怎样的,要清楚每一种光或者每个光谱段对植物会有什么影响,再加上作物很多,不同作物的需求会有区别,会分的很细,从这个角度,基础研究也非常重要和被需要。
也有企业人士表示,未来LED前景市场非常大,但目前来看,LED农业照明研究与生产环节有些脱节。从LED企业角度,对LED的特性、性能基本都是掌握的,也非常关注LED在农业照明中的应用,会花费一些精力去学习,当对产品结构等有了解,且具备设计等能力后,对于用于什么植物,如何做实验,该得到怎样的系能参数,如何形成自己的产品特点等方面却需要研究层面的指导配合。
此外,成本问题依旧是LED农业照明应用面临的一大挑战。LED产品成本价值压力较大,普遍推广难度较大。有LED照明企业表示,成本的确是一个很大的挑战,企业会帮助用户分析,比如采用多长时间的补光,综合各方面的农业技术等算出投入和产出,“很多用户表示知道补光有好的效果,但是初期投资还是挺大的”。
实际上,与之前LED农业照明产品相比,成本或产品价格已经下降了很多,有企业人士表示,目前LED成本并不是高不可及,如果需求方可以明确的提供技术指标,企业可以结合一定的技术标准,将成本分解,最大限度的,不过,农业照明产品若大规模距离被大规模采用仍然有距离。
该如何迈过坎儿?
市场从小到大,应用从少到多都需要过程,我国LED农业照明受关注度在提高,市场也在不断发展,不少企业进入其中布局,行业力量也在行动。比如2014年4月28日,由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)组建的农业生物照明应用推广委员会工作组在广东中山小榄镇正式成立。2015年4月8日,农业与生物照明工作组召开的年度工作会上,又对农业与生物光照最新的进展进行了研讨,并提出 “十三五”农业光照的项目建议等。
农业照明不能单纯从光的因素考虑,而要综合各种因素,农业照明基础研究仍有大量工作要做,比如光品质、光生物研究等。对于LED农业照明的最新技术与应用,南京农业大学教授徐志刚表示,农业 LED 光照基础研究的内容主要包括光生物学、植物工厂节能机理与优化栽培模式、温室补光标准与低成本补光机理等几大块。其中,光生物学包括植物光照的生物学机理、畜禽水产养殖光照的生物学机理、昆虫趋诱的生物学机理等。植物工厂节能机理与优化栽培模式包括光-叶温耦合的植物工厂的节能调控原理及其栽培模式优化、光-叶温-根温耦合的植物工厂的节能调控原理及其栽培模式优化。温室补光标准与低成本补光机理包括温室补光标准、温室低成本补光的机理与方法。应用技术研究包括温室低成本补光装备与系统、植物工厂装备与技术、植物工厂配套栽培技术、植物工厂专用品种选育等。
对于当前LED农业照明研究与生产有些脱节的问题,有企业人士表示,现在很多企业生产的LED农业照明用产品,都是在照明用的产品基础上调整而来,并不太科学,在农业应用中的不同场合、地点需求有所不同,包括产品的名称、结构等都应该有所讲究,有很多地方需要指导,“科研单位与企业要做好对接,形成良好的氛围,更好的开发对农业有用的产品。”
面对当前LED农业照明用产品价格高的问题,有业内人士建议,在当前LED农业照明产品价格尚未达到大规模普及的状况,可以选择应用在一些光照效果明显,本身价值较高的作物上,或者是推广到一些示范农业区中,否则很难有规模效应,价格也很难降下来。
也有业内人士建议,或许可以考虑形成企业联合体,通过统一的对外平台,采用集中采购的方式,形成规模化效应,最大限度的降低成本,也可以在联合体内,企业形成小范围的分工,同时邀请科研院所参与,发挥各自的优势所长,借助统一的平台,开展把握市场动向,开发及推广产品应用、建立数据中心、甚至专利池等工作。目前联合体的运作方式在国外有成熟的运作模式,可以考虑借鉴。
不过,当前LED农业照明市场远不如照明市场,虽然受关注程度很高,但相形之下,尚处于付出阶段,在这种情况下,倘或采用联合体的形式,就需要认真考虑是否参与分步走,其中的共享机制与利益机制是怎样的,采访何种方式运作等诸多问题需要弄清楚。
“农业照明并不是一个赚快钱的渠道,需要时间运营,进入这个领域,一定程度需要一些人文情怀,对投资回报期不太适合期待太快。”有业内人士如是说。