光是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的環(huán)境因子之一，在調(diào)控動植物及微生物生長發(fā)育、實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等方面具有不可替代的重要作用。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中,人工光源已廣泛應(yīng)用于設(shè)施種植業(yè)、設(shè)施養(yǎng)殖業(yè)、設(shè)施水產(chǎn)與海洋捕撈、食用菌與微藻繁殖以及植保誘/驅(qū)蟲等領(lǐng)域。但針對一些特定生物群體的機理研究從未停止，尤其對如何科學(xué)用光和科學(xué)補光仍需要長期深入研究的課題。
11月25-27日，第十六屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA2019）在深圳會展中心成功召開。作為論壇的重要技術(shù)分會之一，“生物農(nóng)業(yè)光照技術(shù)”分會于26日下午在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院城市農(nóng)業(yè)研究所副所長楊其長研究員和大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院院長劉鷹教授共同主持下成功召開。會議由國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦，深圳第三代半導(dǎo)體研究院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦，得到了深圳市龍華區(qū)科技創(chuàng)新局、山西中科潞安紫外光電科技有限公司、佛山市國星光電股份有限公司的協(xié)辦支持。
我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占世界水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的70%以上。中國是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過捕撈產(chǎn)量的漁業(yè)大國，可見水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不僅在中國，在世界上也占據(jù)著重要的地位。近年來，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖對光照的要求越來越高。LED燈具由于具有小體積、長壽命、光效高、可控性好等優(yōu)點，其在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖光照中的應(yīng)用具有潛在的優(yōu)勢，因此近幾年來備受業(yè)界的關(guān)注。
會上，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所高級工程師宋昌斌分享了《水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)LED光源選擇的建議》主題報告。他詳細(xì)闡述了LED光源對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的重要性，介紹了養(yǎng)殖車間光照的現(xiàn)狀，并根據(jù)魚類對光環(huán)境三要素一般的適應(yīng)需求規(guī)律、針對燈具在特定使用環(huán)境下的要求進(jìn)行了分析與建議，對水產(chǎn)養(yǎng)殖車間如何正確選擇LED燈具具有指導(dǎo)意義。
據(jù)了解，我國海淡水產(chǎn)養(yǎng)殖主要是池塘、網(wǎng)箱、湖面養(yǎng)殖等方式，這些室外天然養(yǎng)殖依靠陽光。中國政府明確，到2020年壓減海洋捕撈漁船2萬艘，海洋捕撈總產(chǎn)量減少到1000萬噸以內(nèi)，要大力推廣設(shè)施低碳綠色循環(huán)技術(shù)的養(yǎng)殖模式。工廠化養(yǎng)殖占全部養(yǎng)殖面積千分之一，但需要人工光照。從全國工廠化養(yǎng)殖單產(chǎn)數(shù)據(jù)可看出，許多地區(qū)的工廠化養(yǎng)殖的狀況是“人工養(yǎng)殖池+廠房外殼”，設(shè)施設(shè)備投入少且單產(chǎn)較低。由傳統(tǒng)的養(yǎng)殖轉(zhuǎn)向工業(yè)化的生產(chǎn)，是推進(jìn)中國養(yǎng)殖業(yè)走上現(xiàn)代化的必由之路。
宋昌斌認(rèn)為，光作為一種生態(tài)因子能量進(jìn)入水域生態(tài)系統(tǒng)，不僅為魚類帶來必須的水生動植物能量，而且可以獨立的對魚類的攝食、生殖、內(nèi)分泌起著直接或間接地重要的影響。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，各種波長、大小功率的LED芯片被開發(fā)出來并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，人們逐漸認(rèn)識到LED人工光照作為一種物理手段，不僅可以增加水產(chǎn)養(yǎng)殖生長效率，促進(jìn)魚類生長，而且可以調(diào)控魚類的性腺發(fā)育，獲得綠色高品質(zhì)的食品。水產(chǎn)養(yǎng)殖日益需求高技術(shù)集約工業(yè)化的支撐，其中包括營造科學(xué)的人工光環(huán)境，用好對魚類代謝系統(tǒng)起作用的光照因子。現(xiàn)代工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖光照是指按照魚類光環(huán)境需求規(guī)律和水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)目標(biāo)要求，利用人工光創(chuàng)造適宜光環(huán)境或彌補自然光照的不足，調(diào)控魚類的生長發(fā)育和繁殖，以實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、安全”生產(chǎn)目標(biāo)的一種農(nóng)藝物理措施。
研究指出，顏色視覺在魚類生活中重要，人工養(yǎng)殖池的水清澈又淺，通常懸掛上方的定向光源比較自然棲息地的廣袤水域幾乎沒有吸收與散射，所以養(yǎng)殖池的顏色就成為魚眼傳遞環(huán)境的主要顏色水產(chǎn)養(yǎng)殖魚蝦貝對光譜光環(huán)境色彩偏好、視覺系統(tǒng)、增長的影響不簡單。
由于水產(chǎn)養(yǎng)殖車間養(yǎng)殖池、生物濾池等設(shè)施有大量的流動循環(huán)水，而且有的養(yǎng)殖品種是海水魚，因此車間濕度都會達(dá)到90%以上，鹽度都在30左右，而且燈具安裝在養(yǎng)殖池流水上方不容易更換，所以要求這些燈具的壽命達(dá)到3萬小時，防護(hù)等級IP65，防腐等級WF2。運用有線及無線兩種組網(wǎng)通信技術(shù)，其中有線網(wǎng)絡(luò)采用RS485組網(wǎng)技術(shù)，無線網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee自組網(wǎng)技術(shù)，可實現(xiàn)單燈及集群控制，達(dá)到漸亮漸滅等功能。無論選擇線型燈、還是點光源組成的燈型，主要考慮的依據(jù)是養(yǎng)殖池幾何形狀與燈具的配光曲線。有時選擇球泡燈、線型管燈主要是從成本角度考慮，因為這兩種燈型是全球室內(nèi)功能性照明的主力燈型，產(chǎn)銷量量巨大，所以其成本較低。但球泡燈頭必須是密閉防水，T8或T5管需要加上透明的PC三防罩。隨著市場的擴大，可以針對性的設(shè)計專用的LED水產(chǎn)光照燈具。
