劉曉英 徐志剛* 焦學(xué)磊 楊 銘

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇南京 210095;2.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院，北京 100871)

1 引言

植物照明是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展階段的必然需求，也是解決設(shè)施植物生產(chǎn)中植物需光和供光矛盾的必要方法。在自然界中，光是植物生長(zhǎng)和發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成、光合作用、物質(zhì)代謝以及基因表達(dá)均有調(diào)控作用，而且還作為環(huán)境信號(hào)調(diào)節(jié)植物的整個(gè)生命周期［1，2］。光從光密度、光質(zhì)和光周期三方面影響著植物的生命活動(dòng)。采用適用、高效、綠色環(huán)保的植物照明燈具，配備優(yōu)化的光照策略與智能的光控方法，能夠解決不適光環(huán)境對(duì)植物生產(chǎn)活動(dòng)的制約，同時(shí)還可促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、抗病、無(wú)公害生產(chǎn)的目的，這對(duì)于增強(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出能力、改善民生、保障農(nóng)產(chǎn)品安全、加快我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)還可為照明產(chǎn)業(yè)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開(kāi)拓更為廣闊和持久的消費(fèi)市場(chǎng)。

2 植物照明的研究進(jìn)展

植物照明理論主要從光密度、光質(zhì)及光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的研究而構(gòu)建，植物照明理論的構(gòu)建是植物照明應(yīng)用的支撐和基礎(chǔ)。植物照明的研究理論，一方面?zhèn)戎赜谥参锷砩鷳B(tài)的研究，主要目的是建立適宜于植物生長(zhǎng)的理論和光控標(biāo)準(zhǔn)，另一方面?zhèn)戎赜诠饪貦C(jī)理的研究，其目的是尋求深層次的光調(diào)控機(jī)理，為更精準(zhǔn)的數(shù)字化光控技術(shù)構(gòu)建和研發(fā)提供理論參考和技術(shù)支撐。

2.1 光密度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展

植物接受光密度不同，將直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和結(jié)構(gòu)特征［3］。對(duì)蔬菜的大量的研究都集中在不同光密度對(duì)發(fā)芽、生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、生物量的積累、葉片的解剖結(jié)構(gòu)及葉綠體的超微結(jié)構(gòu)、氣孔特性等方面的研究［4～12］。研究發(fā)現(xiàn)，光密度影響光合速率。隨著光密度增大，光合速率將不斷上升，直至光飽和點(diǎn)。同時(shí)，光密度影響作物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。光照強(qiáng)，同化量增大、葉面積增大、葉肉厚，作物生長(zhǎng)旺盛;光照弱，莖葉質(zhì)量顯著減少，作物出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象，當(dāng)光照減弱到極端情況時(shí)，作物還會(huì)出現(xiàn)黃化現(xiàn)象［13～15］。此外，光密度影響花芽分化和果實(shí)產(chǎn)量。光密度減弱，同化物減少，花芽分化推遲，著花數(shù)減少，子房發(fā)育不良，受精能力下降，產(chǎn)量降低，因此而產(chǎn)生果實(shí)品質(zhì)降低現(xiàn)象。光密度影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，其影響程度因作物的種類和特性而不同，因植物對(duì)光密度需求的不同，可將植物分為陽(yáng)生植物、陰生植物及中生植物，這些植物都需要合適的光密度才能良好生長(zhǎng)。

植物對(duì)于光密度的適應(yīng)表現(xiàn)在多個(gè)方面，主要從長(zhǎng)期適應(yīng)、短期調(diào)節(jié)和光抑制、光保護(hù)等方面應(yīng)對(duì)光密度的變化［16］。植物對(duì)光密度的長(zhǎng)期適應(yīng)表現(xiàn)在類囊體膜的組成、結(jié)構(gòu)和功能的顯著適應(yīng)性，細(xì)胞色素、光系統(tǒng)Ⅰ、光系統(tǒng)Ⅱ、電子傳遞載體和ATP合成酶等方面都受光密度的影響。長(zhǎng)期適應(yīng)不能防止突然脅迫對(duì)光合器官造成的損傷，光密度的變化可引發(fā)光合介質(zhì)濃度和有關(guān)蛋白狀態(tài)的改變。短時(shí)光照脅迫如果恢復(fù)得當(dāng)，這種反應(yīng)是可逆的。在突然的光脅迫情況下，植物沒(méi)有時(shí)間來(lái)合成葉綠素蛋白或電子傳遞蛋白，植物短期調(diào)節(jié)是葉綠體對(duì)光照的迅速而可逆的適應(yīng)性反應(yīng)，短期調(diào)節(jié)主要靠LHCII的25KD色素蛋白的遷移重組。長(zhǎng)期適應(yīng)涉及蛋白質(zhì)和色素的合成與降解。短期適應(yīng)很可能與特殊的光受體無(wú)關(guān)，短期調(diào)節(jié)一般不涉及色素或蛋白質(zhì)的合成，短期調(diào)節(jié)過(guò)程在30分鐘內(nèi)完成。長(zhǎng)期適應(yīng)和短期適應(yīng)的結(jié)合，使葉綠體能在一個(gè)較大范圍的光條件下平衡激發(fā)速率、電子傳遞和CO2同化［17］。植物在過(guò)高的光密度條件下會(huì)發(fā)生光抑制現(xiàn)象，但植物也有自我的光保護(hù)功能。有關(guān)光抑制機(jī)制的研究總結(jié)和評(píng)述不少，而有關(guān)植物避免PSII傷害的光保護(hù)機(jī)制的研究報(bào)道則更多［18～23］。植物的進(jìn)化使之必須最大地截獲光照以進(jìn)行光合作用，并盡量減少光的過(guò)度激發(fā)，避免引起光合器官的損傷。目前，人們已認(rèn)識(shí)到產(chǎn)氧光合生物已進(jìn)化出多種光保護(hù)機(jī)制，以避免光可能造成的損傷。

2.2 光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展

大量的研究表明紅光和藍(lán)光是植物生長(zhǎng)最重要的兩種光譜。紅光影響植物的葉片擴(kuò)展、干物質(zhì)累積莖的伸長(zhǎng)。紅光有利于番茄和黃瓜幼苗的干物質(zhì)積累，并增大葉片的生長(zhǎng)速率［24～26］，明顯增加香椿苗、辣椒、蘿卜芽苗菜和葡萄新梢的干物質(zhì)積累［27～30］，同時(shí)也增大煙草、草莓和生菜的葉片面積［31～33］。然而紅光下小麥的干物質(zhì)積累較低［34］。紅光還影響植株莖的伸長(zhǎng)。紅光促進(jìn)了瓜類和水稻幼苗莖的伸長(zhǎng)、生長(zhǎng)［35，36］，但是明顯抑制了番茄莖的伸長(zhǎng)［24］。紅光可能導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ可利用的光能量分布不平衡，從而抑制了莖的生長(zhǎng)［37，38］。

藍(lán)光影響植株的葉片和莖的生長(zhǎng)。藍(lán)光提高了溫室黃瓜和番茄的葉面積［24，26］，但是抑制了煙草的葉面積［39］。藍(lán)光有利于菊花單株總?cè)~面積和總莖長(zhǎng)的增加［40］，但是抑制了一品紅和三葉草的葉柄伸長(zhǎng)和葉片擴(kuò)展［41，42］。藍(lán)光有利于萬(wàn)壽菊和不結(jié)球白菜莖的伸長(zhǎng)［43，44］，但是顯著抑制了水稻幼苗的株高［45］。蒲高斌等［25］發(fā)現(xiàn)藍(lán)光促進(jìn)了番茄幼苗的生長(zhǎng)，有利于培育壯苗。

各種組合光譜對(duì)植物的生長(zhǎng)和生物量具有重要的影響，藍(lán)紅黃復(fù)合光質(zhì)有利于不結(jié)球白菜的干物質(zhì)的積累和生長(zhǎng)［43］。在藍(lán)紅光的基礎(chǔ)上添加綠光、黃光、紫光和黃紫光有利于番茄植株地上部的生長(zhǎng)，但是添加綠光和紫光卻抑制植株地下部的生長(zhǎng)［46］。在白光的基礎(chǔ)上補(bǔ)充一定量的紅光或藍(lán)紅組合光更有利于培育壯苗［47］。補(bǔ)充藍(lán)紅組合光使得黃瓜、辣椒和番茄幼苗的鮮重和干重均高于不補(bǔ)光的處理［48］。藍(lán)紅組合光促進(jìn)了辣椒、水稻五葉期幼苗和生菜植株生物量的積累［27，45，49］。藍(lán)紅組合光基礎(chǔ)上補(bǔ)充綠光，萵苣的生物量更高［50］。蘿卜葉片鮮重及干物質(zhì)量在藍(lán)紅及遠(yuǎn)紅組合光源下最大［51］。聞婧等［51，53］認(rèn)為L(zhǎng)EDs是優(yōu)于熒光燈的新型植物生長(zhǎng)光源，但是只有適宜的光比例才能充分發(fā)揮植物的生長(zhǎng)潛力。

其他顏色的光也顯著地影響植物生長(zhǎng)。白光對(duì)黃瓜和彩椒壯苗的效果最好［55］。黃光可促進(jìn)胭脂花、馬蹄蓮和番茄幼苗的生長(zhǎng)［56，57，24］。單一黃光或綠光處理會(huì)引起番茄幼苗徒長(zhǎng)［58］。

植物對(duì)光環(huán)境響應(yīng)的機(jī)理解釋主要有兩種學(xué)說(shuō)，即光受體學(xué)說(shuō)和植物激素學(xué)說(shuō)。大部分學(xué)者認(rèn)為植物對(duì)光的應(yīng)答反應(yīng)主要是通過(guò)不同的光受體接收和傳導(dǎo)信號(hào)來(lái)完成的。受體能感知其周圍環(huán)境中光譜組成的微小變化，并由此引發(fā)植物體自身生理上或形態(tài)建成上的變化，如光合色素的合成、氣孔特性和氣孔頻度、光合產(chǎn)物的含量、光合速率、葉綠素?zé)晒狻⑷~片的解剖結(jié)構(gòu)、葉綠體的超微結(jié)構(gòu)、植物的開(kāi)花等。光質(zhì)調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程的基本模式為:光質(zhì)→光受體感受→光受體發(fā)出信號(hào)→信號(hào)傳遞途徑→活化轉(zhuǎn)錄因子→轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到光調(diào)節(jié)基因調(diào)控區(qū)的相應(yīng)DNA序列→光調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄→基因產(chǎn)物→光調(diào)節(jié)反應(yīng)［58］。也有人認(rèn)為不同波長(zhǎng)的光通過(guò)與其相關(guān)的色素受體作用而影響植物體內(nèi)的激素平衡，進(jìn)而引發(fā)植物的生理生態(tài)變化［59］。光對(duì)植物激素的影響目前尚無(wú)完整的理論。植物激素可間接影響基因表達(dá)，當(dāng)植物體受到外界環(huán)境，如光、水分、鹽漬、傷害等影響時(shí)，會(huì)影響植物激素的合成和運(yùn)輸。激素作用到一些的受體，如細(xì)胞質(zhì)膜上受體，通過(guò)轉(zhuǎn)換，誘發(fā)出第二信號(hào)系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)的多級(jí)放大，最終影響到酶蛋白的合成，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)、發(fā)育的變化。

2.3 光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展

光密度和光質(zhì)顯著地影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)光周期也對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。不僅影響植物的花芽分化、成花誘導(dǎo)和花性分化、植物的休眠，還影響植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生理分化［60，61］。劉磊等［62］研究表明，延長(zhǎng)光照可以不同程度地提高洋蔥幼苗體內(nèi)可溶性蛋白以及游離氨基酸的含量，并能提高POD的活性。還有研究表明，不同光周期處理對(duì)ABA和GA3的影響迥異，長(zhǎng)日照能促進(jìn)GA3含量增加而使ABA含量下降［63］，短日照促進(jìn)葉片GA3和IAA含量減少，CTK和ABA含量增加，有利于菊花花芽分化和提早開(kāi)花［64］。謝虎風(fēng)等［65］對(duì)比了補(bǔ)光和未補(bǔ)光的樟子松苗木中全氮、全磷、全鉀、有機(jī)碳的含量，結(jié)果表明，補(bǔ)光苗全氮和全鉀含量都明顯增加。任永哲等［66］指出光周期處理能誘導(dǎo)與促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)并抑制與生殖生長(zhǎng)有關(guān)基因的表達(dá)。

有關(guān)光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的機(jī)理也有不少研究，很多研究著重就光誘導(dǎo)開(kāi)花的機(jī)理進(jìn)行探索。研究發(fā)現(xiàn)，不同的光周期反應(yīng)的植物中，基因調(diào)控成花作用的機(jī)理并不完全相同，目前高等植物光周期成花分子機(jī)理的研究主要針對(duì)擬南芥進(jìn)行的［67～69］。高等植物的成花誘導(dǎo)過(guò)程由自身遺傳因子和外界環(huán)境因素兩方面決定。Corbesier等［70］指出光周期調(diào)控中CONSTANS(CO)是關(guān)鍵基因，CO進(jìn)行光信號(hào)和生物鐘信號(hào)整合，節(jié)律性地表達(dá)激活FLOWER-ING LOCUS T(FT)表達(dá)，誘導(dǎo)植物開(kāi)花。

3 植物照明技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

3.1 植物照明光源

在植物生產(chǎn)中，傳統(tǒng)植物照明的光源一般是熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈和白熾燈。這些光源的突出缺點(diǎn)是能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高，能耗費(fèi)用占全部運(yùn)行成本的50% ～60%［71］。近年來(lái)，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了高亮度紅光、藍(lán)光與遠(yuǎn)紅光發(fā)光二極管 (light-emitting diode，LED)的誕生，使低能耗人工光源在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。LED具有高光電轉(zhuǎn)換效率、使用直流電、體積小、壽命長(zhǎng)、耗能低、波長(zhǎng)固定與低發(fā)熱等優(yōu)點(diǎn)，與目前普遍使用的高壓鈉燈和熒光燈相比，不僅光量、光質(zhì) (紅 藍(lán)光比例或紅 遠(yuǎn)紅光比例等)可調(diào)，而且還是低發(fā)熱量的冷光源，可近距離照射，從而使植物的栽培層數(shù)和空間利用率大大提高。因此，LED被認(rèn)為是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)與生物領(lǐng)域最有前途的人工光源，具有良好的發(fā)展前景［72～74］。

3.2 植物照明系統(tǒng)及裝備

目前很大程度植物照明所采用的光源仍然以傳統(tǒng)光源為主，LED應(yīng)用植物照明正處于嘗試階段。近年來(lái)，LED已經(jīng)成功用于人工補(bǔ)光、植物組培、遺傳育種、植物工廠以及太空農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并正在向農(nóng)業(yè)與生物產(chǎn)業(yè)的眾多領(lǐng)域拓展。隨著LED性能的不斷提高、價(jià)格的逐漸下降以及各類特定波長(zhǎng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，LED在農(nóng)業(yè)與生物領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將會(huì)更加廣闊。LED由個(gè)別光色已向多光譜跨越，解決了植物對(duì)多光譜的需求?？茖W(xué)家和技術(shù)人員從LED的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及光源形式和布置方面做了不少工作，先后出現(xiàn)了這樣一些和植物照明有關(guān)的系統(tǒng)。如“柔性LED照明光源系統(tǒng)”、 “LED照明植物組培燈”、“LED照明植物燈”、“LED智能光照生物培養(yǎng)箱”和“LED照明植物培育智能光控系統(tǒng)”、LED照明燈家庭農(nóng)場(chǎng)、LED植物生長(zhǎng)箱及基于太陽(yáng)能供電的LED光控系統(tǒng)等植物照明系統(tǒng)或裝備。

3.3 植物照明應(yīng)用成果分析

在設(shè)施生產(chǎn)光環(huán)境不適宜時(shí)及時(shí)采取補(bǔ)光措施，不僅能有效地緩解弱光給植物生產(chǎn)帶來(lái)的損失，還可有效的增產(chǎn)，但不同的光源增產(chǎn)效應(yīng)不同。與熒光燈相比，使用LED照明組培燈，能夠增強(qiáng)苗的品質(zhì)、提高優(yōu)質(zhì)苗率、縮短育苗周期和降低能耗成本，且壽命提高10倍，節(jié)約電能69.7%，1.5年即可回收初期投入，無(wú)需后期投入，在壽命期內(nèi)，總計(jì)可節(jié)省費(fèi)用176764元。組培架層高降低35%，提升操作舒適度和工作效率，空間利用率提高35%。與金鹵燈相比，在地面和空間植物栽培采用LED照明電能轉(zhuǎn)換效率提高520倍左右。LED照明不僅有非常好的節(jié)能效果，特定波長(zhǎng)的LED照明可影響植物的開(kāi)花時(shí)間、品質(zhì)和花期持續(xù)時(shí)間。某些波長(zhǎng)的LED照明能夠提高植物的花芽數(shù)和開(kāi)花數(shù);某些波長(zhǎng)的LED照明能夠降低成花反應(yīng)，調(diào)控了花梗長(zhǎng)度和花期，有利于切花生產(chǎn)和上市。高等植物的栽培是CELSS的重要元件，采用LED光源可以有效解決植物照明問(wèn)題。LED照明是航天生態(tài)生保系統(tǒng)的首選光源，解決長(zhǎng)期載人航天生命保障問(wèn)題的根本途徑。

4 植物照明研究和技術(shù)應(yīng)用國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀比較

4.1 國(guó)際研究熱點(diǎn)、前沿和趨勢(shì)

國(guó)際有關(guān)LED照明在植物生產(chǎn)中應(yīng)用的研究主要側(cè)重于不同光譜能量分布對(duì)植物生產(chǎn)的影響。研究主要著眼于不同光質(zhì)的LED照明對(duì)植物生長(zhǎng)、光形態(tài)建成、光合作用、葉綠素?zé)晒馓匦?、次生代謝及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，進(jìn)而從分子生物學(xué)的角度探究植物對(duì)不同光質(zhì)反應(yīng)的分子機(jī)理。

國(guó)內(nèi)的研究側(cè)重于應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，如尋求建立適宜于設(shè)施栽培的LED照明光控技術(shù)和光控標(biāo)準(zhǔn)，但關(guān)于光質(zhì)對(duì)植物影響的深層機(jī)理的研究較少，如不同光環(huán)境因子如何調(diào)控植物的光合產(chǎn)物分配、如何調(diào)控內(nèi)原激素反應(yīng)等。另外，國(guó)內(nèi)外的研究光和其他因素相結(jié)合的研究還比較少見(jiàn)，光并不是獨(dú)立作用于植物，會(huì)與其他因子耦合影響植物的生長(zhǎng)，研究應(yīng)結(jié)合其他因子如溫度、CO2濃度、肥水等一起進(jìn)行研究，在這方面，荷蘭和日本的研究較為超前，我國(guó)學(xué)者已經(jīng)在部署相關(guān)研究，跟蹤國(guó)際研究熱點(diǎn)并力爭(zhēng)超越。

4.2 政府對(duì)植物照明的重視

LED照明在植物生產(chǎn)中應(yīng)用不僅受到科研院所的研究關(guān)注，也受到政府較多的支持，目前已從研究階段向應(yīng)用推進(jìn)。LED照明被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，世界各國(guó)政府均安排了專項(xiàng)資金，設(shè)立專項(xiàng)計(jì)劃，制定了嚴(yán)格的白熾燈淘汰計(jì)劃，大力扶持本國(guó)LED照明技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在國(guó)家科技計(jì)劃研發(fā)投入的持續(xù)支持和市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下，我國(guó)LED照明技術(shù)創(chuàng)新能力得到迅速提升，LED照明在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視，不少有關(guān)LED照明在植物生產(chǎn)中研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金的支助，同時(shí)在“十一五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目也給予支助，在目前“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃中也專門立項(xiàng)進(jìn)行植物工廠有關(guān)LED照明應(yīng)用所要解決能效和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)問(wèn)題。

4.3 我國(guó)植物照明應(yīng)用研究未來(lái)5年發(fā)展目標(biāo)

我國(guó)LED照明在“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃總體目標(biāo)是:到2015年，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)到示范應(yīng)用創(chuàng)新鏈的重點(diǎn)技術(shù)突破，關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備、重要原材料實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化;重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新型健康環(huán)保的LED照明標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、林業(yè)規(guī)模的示范應(yīng)用，建立具有國(guó)際先進(jìn)水平的公共研發(fā)、檢測(cè)和服務(wù)平臺(tái);建成一批試點(diǎn)示范城市和特色產(chǎn)業(yè)化基地，培育一批擁有知名品牌的龍頭企業(yè)，形成具成國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的LED照明戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。專項(xiàng)計(jì)劃對(duì)LED照明全創(chuàng)新鏈進(jìn)行全面部署，在應(yīng)用技術(shù)研究方面，重點(diǎn)布局低成本、替代型和多功能創(chuàng)新機(jī)制體制的開(kāi)放的、國(guó)際化的公開(kāi)研發(fā)平臺(tái)。

5 植物照明應(yīng)用存在的問(wèn)題及發(fā)展戰(zhàn)略

傳統(tǒng)光源的光效不高，不能良好地和植物所需光源很好的匹配，另外發(fā)熱較高，影響植物生長(zhǎng)的其他環(huán)境因子，LED光源必將是植物照明的主要光源，但也存在很多限制其被廣泛推廣應(yīng)用的問(wèn)題。(1)成本過(guò)高。成本是一個(gè)產(chǎn)品能否取得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素，同功率的LED的成本是其他光源的數(shù)倍甚至十幾倍之多，嚴(yán)重地限制了其在市場(chǎng)上的推廣。(2)技術(shù)成熟度還有待于提高，由于資金投入的不足，嚴(yán)重制約了植物照明技術(shù)和設(shè)備的技術(shù)含量。(3)產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度仍很低。植物照明使用的LED光源目前仍處于試驗(yàn)研究階段，還沒(méi)有形成完善的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，光源的開(kāi)發(fā)和使用僅僅限于科研院所，缺乏能夠?qū)⒀芯砍晒D(zhuǎn)化的專業(yè)性生產(chǎn)企業(yè)，也未能形成相應(yīng)有產(chǎn)業(yè)集群［71］。 (4)LED光源的散熱和光衰還沒(méi)有完全解決，也使LED在植物照明上存在制約。

為貫徹落實(shí)專項(xiàng)規(guī)劃和適應(yīng)國(guó)際的發(fā)展需求，必須有強(qiáng)有力的對(duì)策:(1)加強(qiáng)政策的引導(dǎo)，加大研發(fā)投入，培育龍頭品牌企業(yè)。(2)創(chuàng)建聯(lián)合創(chuàng)新的體制機(jī)制，建立國(guó)家公共技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，統(tǒng)籌標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)認(rèn)證工作，從國(guó)家層面加快完善標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)認(rèn)證體系。(3)加強(qiáng)國(guó)際交流與合作，支持國(guó)際LED照明聯(lián)盟建設(shè)。(4)重視創(chuàng)新人才與團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)。隨著LED照明向高品質(zhì)、低價(jià)格的方向飛速發(fā)展，植物照明將以LED照明為首要光源，廣泛應(yīng)用于植物設(shè)施栽培領(lǐng)域。

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