LED农业照明效益分析及推广建议

文_张云鹏 国家节能中心

1 背景

阳光是地球上生物赖以生存与繁衍的基础，光照条件优劣直接影响农业生物的产量与品质。由于人们生活水平不断提高，农业设施的快速发展，现有的温室生长环境不能满足植物的良好生长，因此，植物照明技术应运而生。

在现代农业生产系统中，除太阳的自然光外，人工光源也正在得到广泛应用，设施种植业、集约化养殖业、食用菌和微藻繁殖等，以及海洋捕捞的灯光诱鱼、作物害虫防治的灯光诱虫等都与人工光照密切相关。随着现代农业的快速发展，农业照明光源正发挥着越来越重要的作用，补充人工光照已经成为高效优质生产的重要手段，在提高产量、提升品质、缩短周期等方面具有明显效果。

由于不同生物的不同生长阶段对光谱、光强和光周期需求不尽相同，采用高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等传统光源产品存在效率低、光谱不可调、体积大、寿命短等问题，在造成大量能源消耗的同时，与现代化农业设施匹配性较差。相比之下，LED在农业照明领域具有显著优势和广阔应用前景，是现代农业最有前途的人工光源，对提高资源利用率，减少环境污染，都具有十分重要的意义。具有极大的经济效益和社会效益。

2 LED农业照明优势

2.1 光谱可调，应用广

传统人工补光产品因技术特性只能提供广谱的光，很多波段的光谱作为无用光或反作用光掺杂其中，不仅能耗高，光质难以调控，还导致很多农业领域无法使用传统人工光源。LED因其物理特性，可以定制光谱，为生物生长繁殖提供特定所需光谱，大大减少无用光或反作用光，极大扩展了应用领域。目前，LED农业照明已在植物工厂、温室补光、植保诱虫、食用菌生产、畜禽养殖、微藻繁殖、水产养殖与海洋捕捞等领域开展应用。

2.2 提质增产，效益好

在植物光照方面，普遍可实现果蔬类产品提升20%的产量，由于光合作用更加充分，促进物质吸收，有效提升细胞活性，提高产品品质，同时大幅降低化学药剂及药品使用。在畜禽养殖方面，通过适当的LED光照调节，能够显著促进畜禽生长，提升肉蛋产量及品质，减轻和抑制鸡的啄癖等，提高其免疫力，大大提高畜禽养殖的生产潜力。在水产养殖、诱鱼捕捞、食用菌生产等方面也同样提高了生产效益。

2.3 智能可控，效率高

农业是一个系统化生产过程，随着现代化农业的发展，亟需提供可动态调整光谱、光强和光周期的光照系统，LED作为半导体器件，可以高效便捷实现智能控制功能。未来，农业现代化、生产垂直化将是重要发展趋势，光源能耗会成为农业生产的重要支出成本，采用LED作为人工光源，在提升生产效率的同时，可大幅缩减电能消耗，降低用电成本。LED温室补光可实现节能50%～80%，植物工厂、植物组培可以降低能耗约50%，节能效果极为显着。在高海拔、山区、海岛等物流不便的偏远地区，以及因疫情封闭的区域，亟需推动农业本地化，使用LED农业照明产品，可有效提升新鲜时蔬供给、大幅降低物流运输与管理成本。

3 存在的问题

3.1 研发投入不足，政策支持较少

当前，LED农业光照领域还未得到国家充分重视，缺乏系统有效的政策支持。“十二五”期间，国家科技项目中LED农业应用的科研经费投入不到2000万元。“十三五”国家启动了两项国家重点研发计划“用于设施农业的LED关键技术研发应用示范”“用于设施家禽与水产养殖的LED关键技术研发应用示范”，总经费约4500万元。总体来看，研发经费投入明显不足，难以满足快速发展的农业光照应用需求。农业领域的特殊性决定了不是所有的LED光源都能不加选择地直接使用，必须针对动植物的需求进行光源配方及特定光源研究。但长期研发经费的不足，严重滞后于现实对LED农业照明技术的需求，迫切需要国家加大支持力度，完善农业LED技术体系。

3.2 国际纷纷布局，国内企业较弱

目前，飞利浦、欧司朗等国际巨头已涉足LED农业光照领域，他们以雄厚的资本布局这一领域的研发、制造和推广应用。我国LED农业光照产值占比LED产业整体产值不到2%，其中以生产中低端产品的中小企业为主，缺乏核心自主知识产权和系统性研究能力，市场竞争力不强，难以与国际巨头竞争。

3.3 产业标准缺失，市场秩序混乱

我国在LED农业光照领域还未出台相关国家和行业标准，市场处于无序状态，产品接口不统一、质量参差不齐，同质化、抄袭现象严重，市场未成熟就进入价格恶性竞争阶段，严重打击用户应用先进技术的积极性。虽然LED价格不断下降，但与传统光源相比仍然偏高，很大程度上限制了LED农业照明光源的应用与推广，市场接受度存在一定障碍，同时缺乏成熟示范项目引导和广泛宣传推广，市场认知度还有待提高。

4 政策建议

4.1 加大研发投入，推动惠农补贴

加大对农业LED的政策扶持力度，包括增加科研立项、农用LED产品补贴等，以便更好地促进农业LED产业的健康发展。围绕LED农业照明各个应用领域，加大LED农业光照产品的研发力度，提高行业的自主创新能力，全方位提升企业整体素质和行业整体竞争力。制定农用LED应用推广的资金补贴政策，降低初始采购成本，通过提升农户经济效益，促进农户购买意愿，促进LED农业照明产品普惠于民。

4.2 构建标准体系，开展应用示范

标准化是产业能够健康有序发展的关键因素，目前，在植物工厂、组培育苗、畜禽养殖、食用菌、温室补光及其它领域的应用已基本成熟，可以制定出一系列相应的标准，推动一批LED制造企业参与新产品开发。建议从LED农业光源的研发与实际应用两方面入手，制定出有利于行业发展的LED农业光照相关标准，从而形成质量可靠、接口可互换、市场可接受的标准化产品。围绕重点应用发展方向，通过政府主导、企业主体、市场配置的试验示范模式，扩大LED农业照明的示范推广力度，建设一批示范工程，集中规划建设若干个蔬菜、花卉、组培、中药以及禽类养殖等示范基地，从经济效益、社会效益两方面进行系统评估，总结经验，便于推广。

4.3 拓展应用领域，加强宣传推广

LED农业光照尚有许多能够拓展的应用领域，如水族箱养殖、驱杀蚊虫、阳台农业、家庭园艺等新兴农业光照市场。随着我国土地流转的进程加快，农业经营方式的转变，家庭农场等新兴农业企业模式的创新将带动农业LED光照产业的发展。通过示范推广、标准宣贯等方式，向农户宣传LED农业产品节能效果、经济效益等方面的优越性，提高LED农业产品的社会认知度。

5 结论

LED农业光照产品具有高效节能、智能可控、光谱可调、经济性好等诸多优势，可广泛用于农业众多领域，是实现农业现代化和保障我国粮食安全的重要基础技术。目前我国温室大棚面积达600多万亩、植物工厂100万m2以上、植物组培2000多万m2，LED灯具需求35亿只以上；设施畜禽与水产养殖灯具需求在400万只以上；微藻繁育、食用菌、植保诱虫等光源需求10亿只以上；加上其他农业需求，市场规模达4000亿～4500亿元以上，具有巨大的市场空间。建议加强基础科研，开展农业光照标准制定，推动惠农补贴，加强宣传推广，快速推动LED农业光照技术普惠于民，有效助力我国乡村振兴。