LED農業照明效益分析及推廣建議

文_張云鵬 國家節能中心

1 背景

陽光是地球上生物賴以生存與繁衍的基礎，光照條件優劣直接影響農業生物的產量與品質。由于人們生活水平不斷提高，農業設施的快速發展，現有的溫室生長環境不能滿足植物的良好生長，因此，植物照明技術應運而生。

在現代農業生產系統中，除太陽的自然光外，人工光源也正在得到廣泛應用，設施種植業、集約化養殖業、食用菌和微藻繁殖等，以及海洋捕撈的燈光誘魚、作物害蟲防治的燈光誘蟲等都與人工光照密切相關。隨著現代農業的快速發展，農業照明光源正發揮著越來越重要的作用，補充人工光照已經成為高效優質生產的重要手段，在提高產量、提升品質、縮短周期等方面具有明顯效果。

由于不同生物的不同生長階段對光譜、光強和光周期需求不盡相同，采用高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等傳統光源產品存在效率低、光譜不可調、體積大、壽命短等問題，在造成大量能源消耗的同時，與現代化農業設施匹配性較差。相比之下，LED在農業照明領域具有顯著優勢和廣闊應用前景，是現代農業最有前途的人工光源，對提高資源利用率，減少環境污染，都具有十分重要的意義。具有極大的經濟效益和社會效益。

2 LED農業照明優勢

2.1 光譜可調，應用廣

傳統人工補光產品因技術特性只能提供廣譜的光，很多波段的光譜作為無用光或反作用光摻雜其中，不僅能耗高，光質難以調控，還導致很多農業領域無法使用傳統人工光源。LED因其物理特性，可以定制光譜，為生物生長繁殖提供特定所需光譜，大大減少無用光或反作用光，極大擴展了應用領域。目前，LED農業照明已在植物工廠、溫室補光、植保誘蟲、食用菌生產、畜禽養殖、微藻繁殖、水產養殖與海洋捕撈等領域開展應用。

2.2 提質增產，效益好

在植物光照方面，普遍可實現果蔬類產品提升20%的產量，由于光合作用更加充分，促進物質吸收，有效提升細胞活性，提高產品品質，同時大幅降低化學藥劑及藥品使用。在畜禽養殖方面，通過適當的LED光照調節，能夠顯著促進畜禽生長，提升肉蛋產量及品質，減輕和抑制雞的啄癖等，提高其免疫力，大大提高畜禽養殖的生產潛力。在水產養殖、誘魚捕撈、食用菌生產等方面也同樣提高了生產效益。

2.3 智能可控，效率高

農業是一個系統化生產過程，隨著現代化農業的發展，亟需提供可動態調整光譜、光強和光周期的光照系統，LED作為半導體器件，可以高效便捷實現智能控制功能。未來，農業現代化、生產垂直化將是重要發展趨勢，光源能耗會成為農業生產的重要支出成本，采用LED作為人工光源，在提升生產效率的同時，可大幅縮減電能消耗，降低用電成本。LED溫室補光可實現節能50%～80%，植物工廠、植物組培可以降低能耗約50%，節能效果極為顯著。在高海拔、山區、海島等物流不便的偏遠地區，以及因疫情封閉的區域，亟需推動農業本地化，使用LED農業照明產品，可有效提升新鮮時蔬供給、大幅降低物流運輸與管理成本。

3 存在的問題

3.1 研發投入不足，政策支持較少

當前，LED農業光照領域還未得到國家充分重視，缺乏系統有效的政策支持。“十二五”期間，國家科技項目中LED農業應用的科研經費投入不到2000萬元。“十三五”國家啟動了兩項國家重點研發計劃“用于設施農業的LED關鍵技術研發應用示范”“用于設施家禽與水產養殖的LED關鍵技術研發應用示范”，總經費約4500萬元。總體來看，研發經費投入明顯不足，難以滿足快速發展的農業光照應用需求。農業領域的特殊性決定了不是所有的LED光源都能不加選擇地直接使用，必須針對動植物的需求進行光源配方及特定光源研究。但長期研發經費的不足，嚴重滯后于現實對LED農業照明技術的需求，迫切需要國家加大支持力度，完善農業LED技術體系。

3.2 國際紛紛布局，國內企業較弱

目前，飛利浦、歐司朗等國際巨頭已涉足LED農業光照領域，他們以雄厚的資本布局這一領域的研發、制造和推廣應用。我國LED農業光照產值占比LED產業整體產值不到2%，其中以生產中低端產品的中小企業為主，缺乏核心自主知識產權和系統性研究能力，市場競爭力不強，難以與國際巨頭競爭。

3.3 產業標準缺失，市場秩序混亂

我國在LED農業光照領域還未出臺相關國家和行業標準，市場處于無序狀態，產品接口不統一、質量參差不齊，同質化、抄襲現象嚴重，市場未成熟就進入價格惡性競爭階段，嚴重打擊用戶應用先進技術的積極性。雖然LED價格不斷下降，但與傳統光源相比仍然偏高，很大程度上限制了LED農業照明光源的應用與推廣，市場接受度存在一定障礙，同時缺乏成熟示范項目引導和廣泛宣傳推廣，市場認知度還有待提高。

4 政策建議

4.1 加大研發投入，推動惠農補貼

加大對農業LED的政策扶持力度，包括增加科研立項、農用LED產品補貼等，以便更好地促進農業LED產業的健康發展。圍繞LED農業照明各個應用領域，加大LED農業光照產品的研發力度，提高行業的自主創新能力，全方位提升企業整體素質和行業整體競爭力。制定農用LED應用推廣的資金補貼政策，降低初始采購成本，通過提升農戶經濟效益，促進農戶購買意愿，促進LED農業照明產品普惠于民。

4.2 構建標準體系，開展應用示范

標準化是產業能夠健康有序發展的關鍵因素，目前，在植物工廠、組培育苗、畜禽養殖、食用菌、溫室補光及其它領域的應用已基本成熟，可以制定出一系列相應的標準，推動一批LED制造企業參與新產品開發。建議從LED農業光源的研發與實際應用兩方面入手，制定出有利于行業發展的LED農業光照相關標準，從而形成質量可靠、接口可互換、市場可接受的標準化產品。圍繞重點應用發展方向，通過政府主導、企業主體、市場配置的試驗示范模式，擴大LED農業照明的示范推廣力度，建設一批示范工程，集中規劃建設若干個蔬菜、花卉、組培、中藥以及禽類養殖等示范基地，從經濟效益、社會效益兩方面進行系統評估，總結經驗，便于推廣。

4.3 拓展應用領域，加強宣傳推廣

LED農業光照尚有許多能夠拓展的應用領域，如水族箱養殖、驅殺蚊蟲、陽臺農業、家庭園藝等新興農業光照市場。隨著我國土地流轉的進程加快，農業經營方式的轉變，家庭農場等新興農業企業模式的創新將帶動農業LED光照產業的發展。通過示范推廣、標準宣貫等方式，向農戶宣傳LED農業產品節能效果、經濟效益等方面的優越性，提高LED農業產品的社會認知度。

5 結論

LED農業光照產品具有高效節能、智能可控、光譜可調、經濟性好等諸多優勢，可廣泛用于農業眾多領域，是實現農業現代化和保障我國糧食安全的重要基礎技術。目前我國溫室大棚面積達600多萬畝、植物工廠100萬m2以上、植物組培2000多萬m2，LED燈具需求35億只以上；設施畜禽與水產養殖燈具需求在400萬只以上；微藻繁育、食用菌、植保誘蟲等光源需求10億只以上；加上其他農業需求，市場規模達4000億～4500億元以上，具有巨大的市場空間。建議加強基礎科研，開展農業光照標準制定，推動惠農補貼，加強宣傳推廣，快速推動LED農業光照技術普惠于民，有效助力我國鄉村振興。