LED在农业与生物产业的应用前景
展望21世纪被誉为是“光的世纪”,植物光合作用是地球上一切生命的基础。太阳光照不足情况下的人工补光以及密闭环境下的人工照明均需要高光效、低能耗的新型光源。LED以其节能高效的特有优势正吸引着全世界的目光,尤其是在全球能源短缺的背景下, LED的推广普及正受到世界各国的高度重视,预计在不久的将来LED将会在农业与生物产业获得空前的发展。
一：LED将在植物人工补光领域发挥重要作用
人工补光是可控环境农业的重要手段,尤其是在光照较弱的季节以及高纬度地区这种需求更为迫切。目前,普遍使用的光源主要为高压钠灯和金属卤素灯等,能耗大、运行成本高,严重影响人工补光技术的普及。近年来,随着高亮度、大功率LED产品的开发,红、蓝和远红光LED及其组合灯具不断推出,可实现节能50% ~80%。预计在不久的将来,随着半导体光源性能的不断完善,价格进一步降低,以LED为核心的人工补光技术必将在可控环境农业领域发挥重要作用。
二：LED将在植物工厂和生命保障系统中发挥积极作用
LED的显著特征是能发出不同波长的单色光,并可根据植物光合作用和形态建成的光谱需求进行相应的组合,形成节能高效的人工光源。LED这些显著优势,必将在农业与生物产业的众多领域发挥积极作用。在植物组培领域,将会出现替代传统荧光灯的组培LED专用灯具,大幅度降低组培系统的能耗;在完全控制型植物工厂将会出现采用多个单色光(如红蓝光)LED组合的人工光源,使作物栽培层的间距和空间利用率成倍提高,进而促进植物工厂的普及与应用;在太空航天器、远洋航船以及其他星球等特定场所,将会出现以LED为人工光源的植物生产系统,以满足特殊环境下人们的食物需求。
三：LED与新能源结合将会带来植物生产体系的革命与突破
随着太阳能光伏技术的发展以及风能、潮汐能、生物能等新能源的应用,节能光源LED与这些新能源的结合将是必然趋势。届时,可控环境农业将会彻底摆脱对化石能源的依赖,实现污染物零排放条件下的植物高效生产。太阳能光伏技术以及其他新能源与LED的结合,也将使工厂化农业、摩天大楼农业以及太空农业、星球农业的能源利用效率得到大幅度提高,甚至会带来植物生产体系的重大革命与突破。综上所述,LED在农业与生物领域的应用已经显示出旺盛的活力,然而,要实现LED光源的真正普及,仍有很多课题需要探索。单色LED对不同植物的作用机理、适宜的LED组合配比参数及其专用灯具的开发,以及如何进一步提高光效、降低成本等,都是当前亟待解决的关键课题。
随着半导体光源工程的启动、LED技术的不断成熟、制造成本的逐渐降低以及国家对节能工程的进一步重视,相信不久的将来LED会在农业与生物的众多领域得到广泛应用。
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