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2015年LED农业照明现状与发展趋势
发布时间:2015-04-29

全球农业照明技术发展的现状


1现代农业照明的必要性与紧迫性


万物生长靠太阳,光照作为非常重要的环境因子,也无法人为调控。比如:臭氧层减少导致的太阳光中UV-B辐射增加,传统农业也无应对方法。传统农业(以植物为例),仅根际环境可通过施肥、灌溉和耕作进行调控,地上部环境无法调控,易遇阴雨、自然灾害等困境,无法周年生产。



现代设施农业在固定设施内生产,环境可控,生产稳定,可反季节和周年生产,可立体栽培,产量高,是未来保障国家粮食安全和农产品的重要途径,产业地位逐年提高。现代设施农业的发展迫切需要智能光环境调控与半导体照明技术的支撑,克服光照逆境,创造适宜光环境,实现“高效、优质、稳定”,而传统光源的光谱不可调控(荧光灯、HPS、卤化物灯、白炽灯等)。LED是现代设施农业照明的理想光源,成就了农业半导体照明,赋予了农业照明更多内涵,真正意义上实现了光环境的智能化按需调控。


2农业半导体照明


农业半导体照明是指采用半导体光源及其智能化管控装备,按照农业生物的光环境需要规律和农业生产各领域的生产目标要求,人为创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控农业生物的生长发育和繁殖,以实现现代农业“优质、高产、高效、稳产、安全”生产目标的一种农艺措施。



3植物生长需要哪类光谱?


在植物界中,占主导地位的是绿色植物,在所有的光合放氧生物钟,叶体中的叶绿素对太阳光有两个吸收高峰,分别是420纳米附近的蓝区和660纳米附近的红区,波长440-490纳米的是蓝光,可以促进绿叶生长;波长600-700纳米的红光,有助于开花结果和延长花期。(右图为不同波段对植物生长的作用)。



LED引用于农业照明的主要优势


第四代半导体固态光源-LED在农业照明上的应用是农业照明发展上的最大进步,具有里程碑式的意义。从长远的角度看,LED有逐步取代传统照明光源的趋势,LED光源将在植物产品生产、畜禽养殖及害虫防治等众多领域得到广泛的应用。



1应用于:食用菌工厂


食用菌是重要的蔬菜和保健品,2012年我国食用菌生产总量近3000万吨,产值超过1500亿元,占世界总产量的70%以上。食用菌工厂化程度高,多数食用菌对光强要求不高,但光质要求苛刻,产量品质效应大,光环境调控非常重要。食用菌工厂产业化规模大,经济效益高,灯具投资相对较小,灯具更新换代与控制系统需求较大。



2应用于:植物工厂


植物工厂作为设施园艺的最高级发展阶段,可用于蔬菜、苗木(蔬菜苗、水稻、烟草等)、中草药等的规模化生产。人工光植物工厂叶菜生产效率是露地108倍,实现周年连续生产,是植物工厂的发展方向,新型人工光源需求量大。商业运营的人工光植物工厂逐年增多,日本300余座,中国30余座。


3应用于:畜禽与水产养殖领域


实验表明:绿光、蓝色光及其组合能显著促进肉鸡的生长发育和提高其生产性能。肉鸡场:采用连续光照可促进肉鸡生长。人工水产养殖:杀灭细菌,减少鱼类患病的可能。LED诱虫灯具有重要用途;物理防治方法,减少农药使用量,生态安全。


国际LED农业应用现状与发展战略


随着LED 技术的发展,荷兰、美国、日本、韩国、台湾等纷纷将LED 农业照明应用作为重要的发展方向,国内外的众多厂商也纷纷进军农业照明领域。



市场前景


全球LED应用植物照明的产值从2013年起,开始呈现高速成长,初步统计2014年达1亿美元,2017年预计可达5亿美元。随着全球LED应用农业照明渗透率的提升,中国市场也慢慢兴起,未来市场前景广阔。


新兴市场规模


2013年,中国蔬菜种植面积达到3亿多亩,年产量超过7亿吨,人均占有量500多公斤,均居世界第一位。按照7亿吨的年产量,根据常见的20多种蔬菜的平均批发价格,去除当前较高的流通腐损率(20-30%),保守估计中国蔬菜的产值超过10000亿元。


预计20年后,使用农业照明技术,由植物工厂种植的有机蔬菜的替代量将达到蔬菜种植量的30%,即1亿亩的种植面积,超2000万吨的产量。按照有机蔬菜高于传统种植蔬菜4-5倍的平均价格估算,其产值将达到15000亿元,将是一个万亿级的新兴产业。按照每1万平米1.8万只LED灯的需求量计算,1 亿亩的种植面积将产生1200亿只LED红蓝光的市场需求。其中家庭型的植物生长箱按照10%的占比推算,可达到1500亿规模的市场需求,按照产业链3-5倍的产业配套需求,又将催生一个5000-8000亿规模的家庭植物生长箱的新兴市场。


广东省LED产业及植物照明市场前景


1广东省植物照明市场分析


中国已是世界蔬菜和水果生产第一大国,但是目前为止,LED农业照明市场在国内只是处于起步阶段,但市场需求量逐年增大。据统计,中国目前LED农业照明企业仅有80余家。广东是LED农业照明企业分布的主要省份,在全国占比高达82%,其次是山东省,占比为9%,其他省份也有少数企业。


原因分析:


1、产业集群,供应链比较完善。LED农业照明灯具主要材料是LED光源、灯壳和电源。广东是LED封装和电源企业的主要集中省份,据GSC监测数据显示,全国约70%的封装企业和85%的电源企业集中于广东省,企业在选择原材料时有更多的选择余地。


2、LED普通照明企业较多。部分企业切入植物照明领域。全国超过60%的LED普通照明企业分布在广东省,随着LED农业照明市场的逐渐成熟,会有越来越多的LED普通照明企业切入LED农业照明领域。


3、目前市场在国外,国内刚刚起步。目前来讲,LED农业照明主要市场在国外,国内需求尚小,处于起步阶段。随着国内需求逐渐起步,LED农业照明企业高度集中的态势会有所改善,未来华东、华中地区企业数量有望增多。


4、注重细分市场,差异化竞争。广东多数LED企业注重核心竞争力和品牌的差异化,将LED照明技术与农业结合,开拓市场蓝海。


农业照明技术创新与应用战略联盟


1联盟成立的背景


近年来,美国、日本、韩国等发达国家纷纷将LED农业照明作为重要的发展方向,许多知名企业也已涉足LED农业照明领域。在我国,当前农业照明技术还较为薄弱,存在光源装置性价比不高、电光源研发与产品化渠道不畅、照明产品推广应用率低、LED固态光源应用困难等现实问题。


在此背景下,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(国家863计划智能化植物工厂生产技术研究项目牵头单位)、中国科学院半导体研究所与广东省半导体光源产业协会、广东省半导体照明产业联合创新中心达成共识,决定共同牵头筹备发起成立农业照明技术创新与应用战略联盟。


2联盟的作用与宗旨


联盟的作用:搭建全国性的公共服务与交流平台,加强科研院所、高等院校与照明企业、农牧企业间的对接,促进农业照明技术转移和产品装备的更新换代与推广应用,并逐步建立农业照明产品评价和测量标准体系,推动中国农业照明产业的创新发展。


联盟的宗旨:定位为全国性非营利的社会团体组织,其宗旨是整合资源,聚集力量,健全机制,协同创新,加速推进我国农业照明的技术研发、标准定制和产业化应用。


3联盟成员单位


联盟联合中国农业大学、中国之光网、华中农业大学、南京农业大学、华南农业大学、浙江大学、北京航空航天大学、吉林大学、同济大学、上海交通大学、北京农业信息技术研究中心、北京大学东莞光电研究院、广东省农科院、北京市农业机械研究所、华南农业大学、鹤山广明源照明电器有限公司、惠州可道科技股份、北京中环易达设施园艺科技有限公司无锡华兆鸿光电公司、厦门通秴科技有限公司等顶尖科研院所等知名院校及龙头企业的共同发起成立,首批联盟成员单位已近50家。


4合作


经联盟筹备组研究决定,联盟秘书处将设立于广东,旨在依托广东省在LED产业等方面优势,整合全国农业照明资源,聚集政、产、学、研、金、用单位强强联合,充分利用国内外两个市场及国际合作渠道等多方力量,加强协同创新,尽快实现我国农业照明技术研发新突破,引爆产业发展临界点。联盟筹建得到了国家、省相关主管部门的高度支持,在这里,借机会也诚邀各单位加入联盟,共同携手推动中国农业照明产业的发展,共创我国农业照明科技研发与产业发展的美好明天。