问答 除了植物照明，LED在农业上还能有哪些应用？

其实，LED灯不只能够用于植物照明，还能用于家禽、水产养殖等动物照明领域。

在漂浮农场里，LED灯种植草料

据BBC报道，今年，世界上首个漂浮农场在荷兰鹿特丹默威港（Merwehaven）开业，目的是帮助该市持续生产更多自己的食品。荷兰房地产公司Beladon正在鹿特丹默威港建造世界上第一个“漂浮农场”，并将利用它来养殖40头Meuse－Rhine－Issel奶牛。

值得注意的是，这里有机器人帮助挤奶。Beladon的农场有三层，有锚固定在海底，预计将于2018年底开放，每天生产约800升牛奶。

这个建筑漂浮在海上，由3道走廊与陆地连接。这样，建筑能与陆地接触。两道走廊分别通往上层与下层空间。上层用来养牛，是牛生活的空间，装饰得像一个小公园，有绿树成荫。下层设计比较多元，包括牧草区域、牛奶生产区域、牛的排泄物收集、海水淡化和能源生产等功能。

另外的牧草的生产是利用一个温室和LED照明灯生产。通过温室实现无土栽培，通过LED照明，大大提高草的生长速度。

Beladon的工程师彼得·范温格登的妻子兼商业伙伴明克·范温格登（Minke van Wingerden）说，农场将从饲养40头奶牛开始，足够让企业实现收支平衡。明克表示：“我们也将种植浮萍作为动物饲料。它富含蛋白质，生长迅速，可以用牛尿喂养。我们将在特殊的LED灯下安装四五个垂直平台，用于种植这些植物。”

LED在城市室内农场中的应用

如果到2050年全球人口如预期那样增长到98亿，并且70％的人口将居住在城市，那么城市室内农场将变得不可或缺。在这些室内农场，在紫外线或者LED照明的照射下，农作物垂直种植在成排的架子上。但是这样的农场能够生产出足够的粮食来养活世界上不断增长的城市人口吗？

芬顿·贝德（Fenton Beed）博士是联合国粮食和农业组织的一名管理者，他认为城市农场是有用的，因为它们比传统的生产系统使用更少的水、化肥和杀虫剂。但他也承认，空间有限可能会阻碍生产足够的粮食，无法满足世界上迅速增长的城市人口需求。

贝德博士说：“在受控环境下生产食物的限制因素包括初始投资、LED照明和持续能源供应的成本。”

Plenty公司在室内垂直种植庄稼

但这种担忧并没有阻止像Plenty这样的公司吸引大量投资。这家总部位于旧金山的初创企业在室内农场生产绿叶蔬菜，并声称每平方米的种植效益可以比室外农场高出350倍。它的作物种植在6米高的垂直杆上，使用水培方法（只供水的种植系统）和LED灯照明，不使用土壤或杀虫剂。红外传感器监测作物的生长情况，以便系统能相应地调整光、热和水流。

自2013年成立以来，Plenty公司已经筹资2．26亿美元资金，投资者包括亚马逊首席执行官杰夫·贝索斯（Jeff Bezos）、软银旗下愿景基金以及Innovation Endeavors。今年，该公司将扩大在美国的业务，并在中东开设首家农场。

Spread公司的Techno Farm理念正在吸引投资

日本的Spread公司是另一家在垂直城市环境下开发自动化蔬菜种植技术的公司。

LED在家禽养殖中的应用

LED是农业照明方案中最高效和环保的产品，通过将蓝色LED与红色和绿色荧光粉结合，产生白光。光谱接近连续式的(图3)，蓝色特别强，但也有充足的绿色和红色。

虽然不完全是日光，但从人类的角度来看，LED光谱提供了近似的日光，没有像其他技术那样有光谱间隙。此外，它们也具有最长的使用寿命(长达10年，全天候运行)，坚固耐用，不易受到震动的影响，并允许色移和颜色控制。LED具有较高的前期成本，但这些成本通过节能可以回收，从而使总体拥有成本降至最低。

LED最大的优势是能提供可定制的可调频谱。动物的光谱灵敏度不同于人类，光谱要求也是如此。通过优化畜棚中的光谱、辐射和调制，农户可以为家畜创造一个良好的照明环境，让家畜心情愉悦，从而促进其生长，同时最大限度地减少能源和饲料的支出。

家禽是四色的。与人类一样，家禽对绿色在550nm处有峰值灵敏度。但是它们对红色、蓝色和紫外线(UV)的敏感度也高。但是人类和家禽之间最显著的区别可能是家禽在视觉上有感受紫外线的能力(在385nm出现峰值)。

每种颜色对家禽的生理都有明显的影响。例如，可以通过绿光增强骨骼肌卫星细胞的增殖，在早期时增加生长速度。蓝光通过提高血浆雄激素在较晚的年龄增加生长。窄带蓝光减少运动，还降低了自相残杀率。绿色和蓝色光可共同促进肌纤维的生长。总体而言，蓝光已被证明可以将饲料转化率提高4%，从而将每磅成本降低3%，并将整体活重增加5%。

红光在饲养期开始时可以增加鸡的生长速度，增加鸡的运动量，从而最大限度地减少腿部疾病。红光还可以减少每个产蛋量的饲料消耗量，而产出的蛋在尺寸、，重量、蛋壳厚度、蛋黄和白蛋白重量方面没有差异。总体而言，红灯已被证明可以延长高峰期的产量，每只母鸡的产蛋量可提高38个蛋，而食用量可能会减少20%。

通过使用LED照明，利用家禽、猪、奶牛、鱼类或甲壳类动物独特的光谱需求，农民可以减少压力和家禽死亡率，调节昼夜节律，大幅增加蛋、肉和其他蛋白质来源的产量，同时显著降低能源使用和其他投入成本。

固态照明(SSL)的利基应用包括农业专用的照明，这样的应用可产生巨大的收入潜力。飞利浦和欧司朗等主要大厂已经开发了用于农业和园艺业的光谱可调式LED灯，此外还有一些小型企业，如Once Innovations和NextGen Illumination等生产出了专用于家禽市场的LED灯。

LED在工厂化水产养殖中的应用

根据中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心高级工程师宋昌斌在照明工程学报上的《LED灯具在工厂化水产养殖的应用情况》一文中指出，光作为一种生态因子能量进入水域生态系统，不仅为鱼类带来必须的水生动植物能量，而且可以独立的对鱼类的摄食、生殖、内分泌起着直接或间接地重要的影响。随着半导体技术的发展，各种波长、大小功率的LED芯片被开发出来并广泛应用于各行业，人们逐渐认识到LED人工光照作为一种物理手段，不仅可以增加水产养殖生长效率，促进鱼类生长，而且可以调控鱼类的性腺发育，获得绿色高品质的食品。

2016年我国养殖产量5142.39万吨，工厂化养殖总产量约为40.66万吨，占我国水产养殖总产量的0.79%[2]，总体所占比重仍然较小。2017年我国在水产养殖行业对内陆湖泊、水库以及近海网箱养殖无序发展实施严厉的环保风暴，预计今后工厂化循环水清洁养殖规模的增速会加快。全国水产工厂化养殖面积2008年、2016年统计值分别为2907万m2、6554.83万m2，年平均增加值15.69%。所以LED灯具增长潜力年增加值：16.5亿×15.69%=2.59亿元。

这是个理想LED灯具年增加数值，主要原因是目前仅养殖的名特水产品种有40多种，LED对这些品种作用的光生物学机理与效用规律知之甚少。养殖厂家不知道什么光环境对其养殖的品种某些新陈代谢起作用。而LED制造、工程商家对这个环节也缺乏相关知识，这中间需要科研院所的实验数据，和专家经验的支持。比如中国科学院海洋研究所开展的大西洋鲑性腺发育、皱纹盘鲍幼虫发育实验，发现光周期是影响大西洋鲑性腺发育的主效因子、蓝绿光显著提高担轮幼虫发育率。大连某公司养殖的黄条鰤车间每个池子的面积56 m2，共130个养殖池的LED光照就是在科研单位的指导下完成的。