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(dòng)植物及微生物生長(zhǎng)發(fā)育、實(shí)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(chóng)等領(lǐng)域。但針對(duì)一些特定生物群體的機(jī)理研究從未停止，尤其對(duì)如何科學(xué)用光和科學(xué)補(bǔ)光仍需要長(zhǎng)期深入研究的課題。
11月25-27日，第十六屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA2019）在深圳會(huì)展中心成功召開(kāi)。作為論壇的重要技術(shù)分會(huì)之一，“生物農(nóng)業(yè)光照技術(shù)”分會(huì)于26日下午在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院城市農(nóng)業(yè)研究所副所長(zhǎng)楊其長(zhǎng)研究員和大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng)劉鷹教授共同主持下成功召開(kāi)。會(huì)議由國(guó)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(guó)星光電股份有限公司的協(xié)辦支持。
我國(guó)是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國(guó)，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(guó)是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過(guò)捕撈產(chǎn)量的漁業(yè)大國(guó)，可見(jiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不僅在中國(guó)，在世界上也占據(jù)著重要的地位。近年來(lái)，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)光照的要求越來(lái)越高。LED燈具由于具有小體積、長(zhǎng)壽命、光效高、可控性好等優(yōu)點(diǎn)，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(shì)，因此近幾年來(lái)備受業(yè)界的關(guān)注。
會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所高級(jí)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(bào)告。他詳細(xì)闡述了LED光源對(duì)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(yú)類對(duì)光環(huán)境三要素一般的適應(yīng)需求規(guī)律、針對(duì)燈具在特定使用環(huán)境下的要求進(jìn)行了分析與建議，對(duì)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(guó)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(yáng)光。中國(guó)政府明確，到2020年壓減海洋捕撈漁船2萬(wàn)艘，海洋捕撈總產(chǎn)量減少到1000萬(wàn)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(guó)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(guó)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(yú)類帶來(lái)必須的水生動(dòng)植物能量，而且可以獨(dú)立的對(duì)魚(yú)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(zhǎng)、大小功率的LED芯片被開(kāi)發(fā)出來(lái)并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，人們逐漸認(rèn)識(shí)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(zhǎng)效率，促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)，而且可以調(diào)控魚(yú)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(yíng)造科學(xué)的人工光環(huán)境，用好對(duì)魚(yú)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(yú)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(bǔ)自然光照的不足，調(diào)控魚(yú)類的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，以實(shí)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(jué)在魚(yú)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(méi)有吸收與散射，所以養(yǎng)殖池的顏色就成為魚(yú)眼傳遞環(huán)境的主要顏色水產(chǎn)養(yǎng)殖魚(yú)蝦貝對(duì)光譜光環(huán)境色彩偏好、視覺(jué)系統(tǒng)、增長(zhǎng)的影響不簡(jiǎn)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(dòng)循環(huán)水，而且有的養(yǎng)殖品種是海水魚(yú)，因此車間濕度都會(huì)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(wàn)小時(shí)，防護(hù)等級(jí)IP65，防腐等級(jí)WF2。運(yùn)用有線及無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee自組網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)單燈及集群控制，達(dá)到漸亮漸滅等功能。無(wú)論選擇線型燈、還是點(diǎn)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(shí)選擇球泡燈、線型管燈主要是從成本角度考慮，因?yàn)檫@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(chǎng)的擴(kuò)大，可以針對(duì)性的設(shè)計(jì)專用的LED水產(chǎn)光照燈具。
