中國是世界上設施農(nóng)業(yè)種植面積最大的國家之一，也是種植品種最豐富的國家。設施農(nóng)業(yè)的規(guī)模和方式的跨度也非常大，從最簡易低矮的竹子塑料棚到超過10平方米的連棟文洛型玻璃溫室都有植物照明產(chǎn)品在不同地域以不同方式針對不同作物的應用。

　　植物照明的應用需求主要來自于下述三個因數(shù)的驅動：

　　1． 土地成本的上升，驅動設施農(nóng)業(yè)從平面種植向垂直種植方向發(fā)展，需要對中下層的作物進行補光以確保光合作用所必須的光能。

　　2． 溫室效應導致的太陽輻射的衰減，以及大氣污染（霧霾）和氣候變化（陰雨）所產(chǎn)生的弱光寡照效應，需要人工補光以確保作物的產(chǎn)量和質量

　　3． 城鎮(zhèn)化、以及食品安全等驅動都市農(nóng)業(yè)全人工光植物工廠的發(fā)展和推廣應用。

　　一、中國設施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀與植物照明需求

　　根據(jù)2017年12月國家統(tǒng)計局發(fā)布的《第三次全國農(nóng)業(yè)普查主要數(shù)據(jù)公報（第二號）》數(shù)據(jù)顯示，2016年末，全國溫室占地面積334千公頃，大棚占地面積981 公頃。

       我國已有溫室中，連棟溫室約4．6萬公頃，占溫室總面積的2．2％，日光溫室約 70萬公頃，占溫室總面積的32．7％，其余為簡易塑料大棚。

       中國幅員遼闊，與全球大部分地區(qū)類似，中國的地面太陽輻射都經(jīng)歷了一個從減少到增多的過程，即所謂的地球由“變暗”到“變亮”；中國各個地區(qū)發(fā)生相同的變化過程，大致以1990年為界，之前以減少趨勢為主，之后逐漸增加，不同地區(qū)太陽輻射變化幅度有所差異；分析了城市類型和氣溶膠（霧霾）厚度對太陽輻射變化的影響，多數(shù)大城市和工業(yè)城市的太陽輻射下降幅度大于中小型非工業(yè)城市，氣溶膠 （霧霾）光學厚度的分布與太陽輻射下降趨勢呈相似分布特征，說明城市工業(yè)化及其產(chǎn)生的氣溶膠（霧霾）污染對太陽輻射的下降起著重要作用。

數(shù)據(jù)來源：中國氣象科學研究院

　　近50年來中國的地面太陽輻射都出現(xiàn)了先減少后增多趨勢，與地球的先“變暗”后“變亮”過程相一致。太陽輻射的變化不只發(fā)生在大區(qū)域內(nèi)，在小范圍內(nèi)同樣會表現(xiàn)出不同的變化趨勢。中國從1961—2010年地面太陽輻射總輻射變化整體上呈下降趨勢，各分區(qū)的總輻射以減少為主，減少幅度略有不同，華東地區(qū)下降幅度大于其他地區(qū)。從20世紀60年代開始呈減少趨勢至70年代初期變得非常顯著，這一趨勢一直持續(xù)到1991年，其后一直表現(xiàn)為增長趨勢。近50年來中國地面總輻射的變化大體上可以分為兩個階段，各個地區(qū)從1961到1990年前后地面太陽總輻射量和直接輻射均以下降趨勢為主，1990年至今地面太陽輻射量逐漸上升，與全球變化趨勢相符。

　　近年來，國家對大氣污染的整治力度不斷加強，區(qū)域性的氣溶膠（霧霾）導致的弱光寡照導致大面積減產(chǎn)的可能性正在逐步降低。

　　全人工光植物工廠的發(fā)展趨勢近年來隨著光質生物學的研究進展，以及國家863智能化植物工廠生產(chǎn)技術研究項目的結題并獲得國家科技進步二等獎，國內(nèi)外行業(yè)基金、風投、以及與國際垂直農(nóng)業(yè)、植物工廠項目的融合引進、上游芯片、中游封裝、下游燈具產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案供應商的參與，成本不斷下降，效能不斷提高，為產(chǎn)業(yè)化應用打下良好的基礎。

　　二、植物照明應用現(xiàn)狀

　　1 塑料大棚

　　植物照明在溫室中的應用比率（滲透率）仍舊非常的，而且以傳統(tǒng)光源為主，其中占比高達62％的塑料大棚，一般都沒有采用任何的補光手段，即使為數(shù)較少的塑料大棚采用了補光技術，仍舊以節(jié)能燈和白熾燈為主的光源，能耗較高，壽命較短，補光增產(chǎn)和光周期調控效果并不明顯。

　2 日光溫室

　　在占有量達32．7％的日光溫室中，采用直管熒光燈和LED燈具進行育苗的比例持續(xù)上升，一般的日光溫室和連棟溫室都配置有育苗區(qū)（室）完成育苗－練苗后直接定植和移植。

       即使是在日光溫室和連棟溫室中，采用人工光進行植物光照進行補光的比例仍舊較低，即使采用人工光補光，也仍舊以金鹵燈和高壓鈉燈為主，LED植物照明系統(tǒng)的滲透率仍舊較低，但是增長速度隨著成本的下降開始加速，主要原因是使用者對金鹵燈和高壓鈉燈已經(jīng)具有較長時間的使用經(jīng)驗，盡管能耗較高，預熱時間較長，配電要求高，但是產(chǎn)出（結果）比較有預期。并且，日光溫室和連棟溫室的設計高度較高，采用金鹵燈和高壓鈉燈在避免灼傷植物冠面的同 時，也為溫室提供了約6－8％的熱能，對東北和西北的冬季作物提供了必要的熱能。

       而LED植物照明系統(tǒng)在日光溫室和連棟溫室中的實驗剛剛開始，各種不同光配方的和形態(tài)的植物照明燈具傾瀉而下，且沒有提供具體的有效的使用說明和數(shù)據(jù)支持，也延緩了LED植物照明系統(tǒng)在日光和連棟溫室中的應用。目前仍舊以小規(guī)模的示范應用為主以便取得相關的實驗性作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)。其中上海合鳴的LED植物照明頂部補光燈已經(jīng)有較大規(guī)模的實驗應用。

　即使是在日光溫室和連棟溫室從平面向垂直種植升級，通過多層種植以提高單位面積產(chǎn)量從而降低土地成本的過程中，仍舊以采用機械移動種植架或采用梯形種植架以取得充分的光照，人工光補光的應用比率仍舊較低。

       在日光溫室中LED植物照明的應用比較多的是以株間補光燈具為主，由于LED相對于金鹵燈和高壓鈉燈屬于冷光源，可以比較靠近植物冠面，產(chǎn)生較小的溫度影響，因此在茄果類作物生產(chǎn)中LED植物照明開始試驗性應用。但是，植物照明系統(tǒng)生產(chǎn)廠家由于對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不了解，在產(chǎn)品設計中一味以系統(tǒng)光效（μmol／J）－節(jié)能為目標，導致植物光照的區(qū)域和珠間均勻性較差，作物產(chǎn)量和質量的改善的預期較低。廈門通秴科技有限公司的高均勻度珠間補光燈具在北美取得有效大規(guī)模作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，已經(jīng)開始在國內(nèi)推廣使用。