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LED植物补光灯在设施园艺以及农业照明的国家方向

21世纪,世界人口持续膨胀,在农业资源短缺、环境污染、能源紧缺、气候变化导致极端天气灾害频发的地球条件下维持提升大田露地农业生态系统的稳定性和高效生产功能,提高农产品的产量和品质是一个世界性难题,潜力已经十分有限。传统农业生产系统产能萎缩与食物需求剧增间的矛盾逐年突出。设施农业是替代传统农业,解决上述问题的有效途径。设施农业可通过精准管控农业资源与能源投入,精确调控环境因素和生产要素,通过工程技术装备大幅度提高生产效率和产量品质。设施园艺已经成为设施农业以及农业中的支柱产业,在蔬菜、花卉、食用菌等生产中占重要地位。

设施园艺半导体照明是半导体照明非视觉应用的重要领域,是设施园艺工程学科的新兴硏究分支,是农业半导体照明的最重要组成部分。LED的发明与技术进步成就了设施园艺半导体照明以及农业半导体照明,彻底实现了设施农业光环境的智能按需调控,彻底完成了设施农业生产全要素智能按需控制,具有里程碑式的意义。但是,设施园艺生产系统的多样性和生物形态的复杂性使得设施园艺半导体照明体系十分庞杂,其内涵与外延极其丰富,需要深入了解农业生物生理代谢过程的光环境响应特性与生长发育调控机制,有针对性地研制出对应的光环境调控策略及软硬件产品。

俗话说,国以民为本,民以食为天(汉书郦食其传)。古人云,洪范八政,食政为首。可见,农业在国民经济中的重要地位是不言而喻。根据联合国预测,世界人口在21世纪将持续增长,2050年达到96亿人,而到2100年可达110亿人( Gerland等,2014),而非2001年《 Nature》杂志刊文预测的84亿人(Lutz等,2001)。可以明确,递增的人口将对粮食等农产品、燃料、纤维、饲料类农产品及功能化合物需求逐年增加,而土地等农业资源却在不断减少,环境污染日益恶化,农田土壤退化加速,气候变化导致的极端天气和自然灾害日趋频繁,大田露地农业生态系统生产的稳定性降低,产能受自然条件的束缚很难持续增长,已逐渐无法满足人类未来发展的生产和生活材料的迫切需求。如何保障粮食安全与农产品的有效供应已成为21世纪必须解决的重大现实问题。当前,在人口膨胀、资源短缺、环境污染、能源紧缺、气候变化导致灾害频发的地球条件下如何持续提高农产品的产量和品质是一个世界性难题。

就我国而言,传统农业生产系统(大田露地生产系统和简陋设施农业生产系统)因抗自然灾害能力弱,人工调控生产要素的技术装备水平低,产能呈不断下降的趋势,而人口增加对食物需求的增加,供给端与消费端间矛盾日益突出。

自2004年的促进农民增收到如今的加快农业现代化建设,中共中央、国务院每年的一号文件连续13年锁定“三农”主题(2004-2016)。党的十八大提出、坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路,推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调,促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。中央农工作会议进一步强调,依靠改革创新推进农业现代化。农业科技是确保国家粮食安全的基础支撑,是突破资源环境约束的必然选择,是加快现代农业建设的决定力量。更加依靠农业科技创新,是农业现代化发展的时代特征。

中共中央、国务院2013年《关于加快发展现代农业进一步增强农村发展活力的若干意见》,2014年《关于全面深化农村改革加快推进农业现代化的若干意见》,提出把饭碗牢牢端在自己手上,是治国理政必须长期坚持的基本方针。2015年中共中央、国务院一号文件《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》发布。发展现代农业,推进农业现代化建设成为主题,核心是按照稳粮增收、提质增效、创新驱动的总要求,继续全面深化农村改革,全面推进农村法治建设,推动新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化同步发展,努力在提高粮食生产能力上挖掘新潜力,在优化农业结构上开辟新途径,在转变农业发展方式上寻求新突破。尽快从主要追求产量和依赖资源消耗的粗放经营转到数量质量效益并重、注重提高竞争力、注重农业科技创新、注重可持续的集约发展上来,走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。

当前,大力发展现代农业,保障粮食安全和农产品的有效供给已成为国家的长期发展战略。2013年和2014年中共中央、国务院一号文件指出,加快发展现代农业,坚持用现代物质条件装备农业,用现代科学技术改造农业,探索农业现代化之路。2015年7月的国务院常务会议上,李克强总理指出,要用工业理念发展农业。要推进多种形式的适度规模经营,培育新型经营主体,引导农民依法有序流转承包地。应大力发展农业产业,要规模效益。2016年中共中央、国务院一号文件题为《关于落实发展新理念加快农业现代化,实现全面小康的若干意见》。总之,现代农业发展最根本的保障途径是立足科技创新,增加农业生产系统的产能,优质高产、稳产,甚至是周年生产。

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