光电子农业及其在设施园艺中的应用

徐永

(福建农林大学 光电子农业工程与技术研究中心，福建 福州 350002)



光电子农业及其在设施园艺中的应用

徐永

(福建农林大学 光电子农业工程与技术研究中心，福建 福州 350002)

摘要：光电子农业是将光电子技术广泛地应用于现代种植、养殖、水产和病虫害防治等领域，促进农业增产增收、节能无害的一种新型农业技术。文章论述了光电子农业在设施园艺中的应用，提出了光的7个维度，分析了光电子农业在设施园艺中应用的必要性，探讨了光电子农业在园艺设施创新中的应用，最后给出了光电子农业在设施园艺中应用的几个实例。光电子农业的发展，有助于研究和解决现代农业所面临的挑战，为现代农业的发展提供理论、实验和技术上的支持，并为现代农业技术的交流和推广提供实用化和市场化的产品和技术。

关键词：光电子农业；设施园艺；植物工厂；光环境；现代农业；光的7个维度

现代农业的重要标志之一是将农业生产从天然的、不可控的自然环境移到人工的、可控的室内环境，通过对室内环境的调控和植物生长规律的研究，达到增加产量、提高质量和缩短生产周期的目的。而在所有的环境因素中，光是影响植物生长发育、形态建成和功能性化学物质积累的最重要因素之一。光既能够作为能量提供植物光合作用所需的能源，也可以作为信号调节植物自身的生长、分化、代谢及光周期反应等，不同的光质、光强和光照时间对植物的影响也不相同[1]。为了深入探讨光在现代农业中的地位和作用以及光对动植物生长和病虫害防治以及环境控制的影响，我们提出了光电子农业的概念并对其进行了定义[2]。

光电子农业是将光电子技术广泛地应用于现代农业的种植、养殖和病虫害防治等领域，促进农业增产增收、节能无害的一种新型农业技术，是现代农业发展的基础。它利用光电子技术研究动植物在整个生长过程中所需的最佳光环境，研究光电刺激法对动植物生长的促进作用，以及运用光电法预防和控制植物及土壤中的病虫害，恢复土壤的活力，并为农业生产的现代化、精准化和生产过程的最优化和智能化提供有效的控制手段和必要的技术支持。需要特别指出的是，光电子农业并不是一般意义上的温室生产，而是综合利用多种高科技对动植物的生产过程进行精准调控的技术。例如，在人工光源照射下对植物的生长规律及其有效物质的积累进行精准的调控[3]；运用计算机技术对光照、温度、湿度等进行智能化的控制，从而产出品质好、产量高、周期短、污染少、效益高的作物；运用新材料、新光源等高科技成果减少植物生产过程中的能耗[4,5]，等等。总之，光电子农业可利用最少的能源生产出价格低廉的最好的农产品。本文阐述光电子农业在设施园艺中的应用，以期为设施园艺的生产提供一种更有效的控制方法和手段。

1光的7个维度

当农业生产从天然的、不可控的自然环境中移到人工的、可控的室内环境后，可控的因素大大增加，这就为研究植物在室内新的生长规律提供了可能性。以光照为例，在自然环境中一般只能通过遮阳网来调节光强，但在人工的环境中可调节的因素就多得多，光的特性也远远超出了原先定义的3个维度，即光强、光质和照射时间。为此，我们提出了光的7个维度[6]，它们分别是：光强、光质、光照模式、均匀性、方向性、偏振性和相干性。下面对这些特性进行简要的描述。

1.1　光强

在光度学中，光强通常指光通量密度，它等于每单位面积的流明数，其单位为勒克斯(lx)。但在植物照明领域，光强被定义为在光合有效辐射(PAR)范围内的光合光子通量密度(PPFD)，其单位为μmol·m-2·s-1。对于相同能量的光束，如果波长不同，其光合光子通量，μmol·s-1与W的一般换算关系为：1 μmol·s-1=119.6/λ W。当λ=555 nm时, 1 W = 4.6 μmol·s-1；当λ=450 nm时, 1 W = 3.8 μmol·s-1；当λ=650 nm时, 1 W= 5.4 μmol·s-1。

此外，lx与μmol·m-2·s-1之间并没有一对一的换算关系，而与光谱的结构有关，这在设计温室补光强度时尤其要注意。例如，当温室内的光照强度低于2 000 lx(约35 μmol·m-2·s-1)时需要补光，如果用红蓝组合的LED将光照强度提高到相当于日光的4 000 lx，则所需的补光强度远小于35 μmol·m-2·s-1，一般只需5~8 μmol·m-2·s-1即可。

1.2　光质

光质是指照射光谱的组成方式。应该注意的是，相同的视觉颜色会有不同的光谱组合，因而有不同的光质。图1给出了4种由不同光源组成的具有相同的视觉颜色——白色的不同光谱结构，包括2种不同品牌的荧光灯及2种不同组合的发光二极管。可以看出，它们的光谱组成方式是极为不同的，对植物所产生的影响自然也不同。即便是窄光谱分布的发光二极管，有时相同的视觉颜色也会对应于不同的频谱分布和/或不同的峰值波长。因此，在一份研究报告或论文中只提到红或蓝的颜色是不够准确的，必须给出在实验中使用的光的精确分布，以便作者和其他研究人员对该实验进行重复。

图1　4种由不同光源组成的具有相同视觉颜色——白色的光谱结构，包括2种不同品牌的荧光灯(Fluor 1及Fluor 2)及2种不同组合的发光二极管(LED 1与LED 2)。Fig.1　4 different spectral distributions with the same visual color of white. 2 fluorescent lamps (Fluor 1 and Fluor 2) and 2 different combinations of LED’s (LED 1 and LED 2)

1.3　光照模式

光照模式与光照的持续时间或周期都不相同，它包含更复杂的光照模式的组合。光照的时间长短对植物的生理节律和花期有很好的调节作用，而光照模式的选择还将影响到植物的形态建成。我们曾经用以下3种模式对生菜进行照射：A)光合量子通量为200 μmol·m-2·s-1，在24 h内亮10 min，暗10 min交替；B)光合量子通量为154 μmol·m-2·s-1，在24 h内亮13 min，暗7 min交替；C)光合量子通量为100 μmol·m-2·s-1，在24 h内全亮。这样在24 h内每一种照射模式中植物所接收到的光能量密度均为100 μmol·m-2·s-1×24 h =8.64 mol·m-2，培养周期为21 d。我们发现，在这3种照射模式下生长的生菜的生化指标，包括总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、丙二醛、VC的含量和植物的高度、干重、湿重等都有显著的差别。因此，光照模式的选择对植物的生长有显著的影响，通过选择正确的光照模式有利于节能。

1.4　均匀性

包括光强及光谱分布的均匀性。为了研究光谱分布均匀性对植物生长的影响，我们曾用红光和蓝光同时照射一株生菜的不同部位对生菜进行培养，设计的目的是为了观察生菜在这种非均匀光谱的照射下不同部位间生化指标的差异。但我们得到的结果是不同光照部位生菜的生化指标之间没有显著的差异，这可能是植物内部的调节机制在起作用。因此，用非均匀的光照有助于激发植物内部的这种调节机制，研究这种调节的机理。

我们还研究了植物培养箱内光强分布的均匀性。图2给出了一个尺寸为800 mm×600 mm且均匀分布有35个LED灯的植物培养箱内离顶部350 mm处的光强度分布。我们可以清楚地看出，培养箱中心的光强远高于周围。如果各个LED灯的颜色不同，光强度分布则更不均匀。老式的植物培养箱是用两侧的荧光灯来照明的，其光照度分布的均匀性更差。尽管如此，这类植物培养箱已经使用了几十年，并且大量用来进行一些精确的实验比较。这样得到的实验结果的差异到底是由光照的非均匀分布所引起的，还是由实验者设计的条件所引起的，就值得怀疑。

图2　一个尺寸为800 mm×600 mm且均匀分布有35个LED灯的植物培养箱内离顶部350 mm处的光强度分布Fig.2　The intensity distribution of light 350 mm from the top in a growth chamber with a size of 800 mm×600 mm. 35 LED bulbs are uniformly distributed on the top

1.5　方向性

光照的方向将导致植物的趋光性，非均匀的光照也会引起类似的反应。研究表明，从蓝光一直延伸到紫外对于诱导植物的趋光性反应是最为有效的，红光部分则没有什么效果。同时，趋光性可表现为延迟反应：如果生菜的胚芽鞘在2 ℃时暴露于单侧光的刺激，其趋光特性在这种低温的条件下并不会被激发出来，而是可以在黑暗中保持7 h以上。当温度回到20 ℃左右后，这种趋光特性还可以在黑暗中显现出来[7]。

1.6　偏振性

偏振性是指光波电矢量振动的空间分布偏离对称性的现象。由于光波是一种横波，大多数的自然光源，如太阳、白炽灯等，都属于非偏振光源，它们所发射出的光波是由一组不同的空间特征、频率(波长)、相位、偏振的光波随机混合所组成的。若能够通过某种手段将光的振动方向朝同一方向排列，就可以获得偏振光。研究表明，与非偏振光相比，红外偏振光治疗仪能够更有效地治疗多种疾病[8]。但偏振光与植物相互作用的研究还较少，这应该是一个很有意思的研究领域。

1.7　相干性

简单说来，光的相干性是指一波列较长的光辐射，一般只有激光的辐射才具有较好的相干性。普通光源的原子发出的光是由一个个的波列组成的(但是宏观上我们根本看不出来)，而原子每次发出一段光波列后会被其它原子碰撞，当再次发出光波列时，光波列之间就没有固定的振动和相位关系，即普通光源发出的不同波列之间是不相干的。而从激光发出的光中各个光波列之间就有固定的振动和相位关系，即激光发出的光是相干的。相干性包括时间相干性和空间相干性。时间相干性表示在一定范围内的传播方向上具有相对固定的位相差的性质，空间相干性则表示在一定空间范围内具有相对固定的位相差的性质。因此，用相干光来照射植物所产生的效果与非相干光肯定有所不同，但它们与植物相互作用间的区别还研究得较少，应该也是一个很有意思的研究领域。

以上是我们提出的光的7个维度。通过对光的这些参数的调控，就可以较为深入地研究设施农业中植物在人工光环境下生长的新规律。

2光电子农业在设施园艺中应用的必要性

2.1　植物对光谱的选择性吸收

我们都知道，叶绿素a和b具有光谱的选择吸收性，它们在红光和蓝光附近各有两个很强的吸收峰，因此，叶绿素所反射的为绿光，我们看起来呈现绿色。这与人眼的视度曲线不同，人眼的视度曲线的峰值吸收波长在黄绿光的555 nm处，与叶绿素的吸收正好成互补关系。

实际上不止叶绿素，所有植物色素的吸收谱都与人眼的视度曲线不同。表1给出了几种常用植物色素峰值吸收波长所在的位置。可以看出，它们与人眼的峰值吸收波长也成互补关系。植物的这种选择吸收性为我们用不同光质进行照射提供了依据。值得一提的是，人眼的峰值吸收波长正好与太阳辐射的峰值波长一致，而植物色素的峰值吸收波长则位于太阳辐射峰值波长的两侧。这就提出了一个很有趣的问题，即经过了亿万年的进化，植物色素的峰值吸收波长为什么不与太阳辐射的峰值波长相吻合，从而以最大效率吸收光能，而要位于太阳辐射峰值波长的两侧来吸收较弱的光能？我查了一些文献，对这个问题都没有很有说服力的解释。我的猜想是，植物是不可移动的，它们无法主动避开强光的辐射，因此，进化出了这种自然的避光机制，以阻止强光对它们的伤害。不仅如此，植物还进化出诸如叶黄素循环等机制来避免强光的伤害。而人或其它动物的眼睛是可以活动的，它们能主动避开强光的辐射，因此，可以在太阳辐射的峰值波长处接收信息，从而更敏锐地捕获从植物或自然界中其它物体反射的光线。这也算是造物主对人类的一种赏赐，如果人眼的峰值吸收波长与植物的一样的话，这世界就没有色彩，将是一片灰色的。

表1　几种常用植物色素峰值吸收波长所在位置

2.2　光调控技术更安全无污染

用光照的方式促进植物的生长和有效物质的积累与传统的转基因、杂交和施用化肥等方法有不少的区别。我们将这些传统的方法比喻成西医的治疗方法，它们都是通过某种内部手术或加大药量的方法来解决问题，但同时也可能带来一些副作用。如为了提高产量而牺牲口味和营养等，同时，转基因方式还会带来有关食品安全和生态环境方面的顾虑。但植物光调控技术却有所不同，它通过对外部条件的控制，利用各种不同光谱成分的组合和光强调控技术来促进植物的生长，从而达到增产增收、增质增效的作用。这种方法由于没有从生物体内动手术，因而安全可靠，目前还没有发现任何副作用。同时，通过在不同的生长阶段使用不同光波谱段的组合，我们还可以找到哪些谱段的光有利于促进植物的生长，哪些谱段的光有利于植物功能性化学物质的积累，并将这些谱段的光波组合在一起对植物进行照射，从而生产出既能增产又能获得口味好、营养高的作物。因此，光调控技术相当于一种中医性质的综合治理方法，可以通过不同的光配方就植物生长的不同阶段和需求进行对症下药，生产出品质好、产量高的作物。

2.3　光调控技术有利于植物的生长和有效物质的积累

不同光强和光质的LED照明对植物体内功能性化学物质积累的影响表现在多个方面。近年来，国内外的科研人员就LED对植物体内功能性化学物质积累影响的研究主要集中在用不同光强和光质的LED照射植物，并通过实验观察不同条件下植物体内功能性化学物质的积累来研究LED对植物体内生理活性的影响[3]。所观察和检测的功能性化学物质的种类很多，包括多酚类、各种类胡萝卜素、叶绿素、花青素、精油及各种其他酸苷等。日本学者还将流感及其它疾病的疫苗通过转基因的方式注入到植物的基因中。他们将流感的疫苗注入在水稻基因中后，在人工光环境下种出的水稻就含有这种疫苗，50粒的稻谷就足以起到预防的功效[9]。如果这种转基因的植物在大田中种植就有可能造成生态的灾难，因此，这种技术特别适合于在人工光环境下进行药用性及功能性植物的栽培和研究。

2.4　室内农业设施的大规模使用将使农业生产从土地短缺向能源短缺转移

研究表明，地球表面夏天正午所接收到的日照强度约为1 kW·m-2，在人工光的环境下哪怕只用1/10的光强也会导致能源方面的严重短缺。1/10的光强就是100 W·m-2的光能，假设LED的发光效率为20%，那么所需要的电输入能量为500 W·m-2，如果我们用4层的培养架结构，则每平方米的使用面积就要输入2 kW的电能。这相当于在每平方米的使用面积上放一个2 kW的电炉。如果一个房间的使用面积为50 m2，就要有50个这样的电炉，总能耗为100 kW。如果供电电压为220 v，输入的电流就是455 A，没有任何一个插座能够承受这么大的电流。如果用3 kW的民用插座的话，则需要33个这样的插座。此外，这么大的功率将使整个房间瞬间就变成蒸笼。为了降温我们则需要强大的空调将这些热量带出室外。即使只用1/100的光强，总能耗也要10 kW，还未算上空调的能耗。因此我们必须研究在人工光环境下的节能技术。

以上是我们提出的光电子农业在设施园艺应用中的几点思考。当然还有诸如农业物联网及光伏农业方面的问题，在此不再详述。

3光电子农业在园艺设施创新中的应用

为使光电子技术在设施农业中获得有效的应用，在光电子农业指导下园艺设施的创新至关重要。下面就我们在植物培养箱、光控温室及植物工厂等方面的主要创新研究成果做简要介绍。

3.1　均光植物培养箱

现有的植物培养箱主要有以下两种类型：边光照射或顶光照射。但如前所述，无论哪种类型在距离顶部同一高度处的光照都是不均匀的，边光照射的培养箱两边光照强中间光照弱，而顶光照射的培养箱正好相反。并且，除了上部的叶片之外，位于中下部的叶片往往不能获得足够的光照强度，难以满足箱内植物在同一光照条件下生长的要求，因而无法用这样的培养箱对植物的生长状况做定量的科学研究。但长期以来，人们都是用这种光照不均匀的培养箱来对植物的生长状况进行研究的，由此产生的系统误差之大是可想而知的。同时，传统植物培养箱内壁材料对光的吸收也是箱内光能浪费的主要原因。

鉴于以上不足，我们发明了一种能使光照均匀分布且无影的植物培养箱[10]，箱内光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等条件均人工可控。各层顶布有多色LED，通过控制电路的调节，可在箱内实现各种光照条件以供植物生长，箱内距各层顶部同一高度处的光照均匀，并且对位于中下部的叶片也能获得足够的光照强度，以满足箱内植物在同一光照条件下生长的需求。这种植物培养箱既能节能高效地培养植物，又能较精确地研究植物的生长特性，特别适合于对植物生长和植物光合特性的精确而定量的研究。

3.2　智能光控温室

现有的温室大棚一般都用不透光或部分透光的遮阳网来调控入射的光强，但无法调控植物生长最需要的光质，因此，这类温室只能被称之为“温”室，而不能被称为“光”温室。为此，我们提出了光控温室的概念。

已有的研究表明采用有色薄膜对作物的增产增收有促进作用。由于不同植物在不同生长阶段所需的光照条件和光谱成分不同，因此对不同种植物在不同阶段需要采用不同的有色薄膜才能够达到较好的效果。但目前还没有针对不同种作物和作物不同生长阶段温室薄膜的更换系统，而传统薄膜覆盖方式在植物生长的整个过程中都是采用始终如一的透明薄膜。这种薄膜在植物生长的某些阶段可能会有促进，但在另一些阶段则可能起阻碍作用。

鉴于上述情况，我们提出了一种低成本的、基于植物生长特性的温室有色薄膜自适应跟踪和更换系统[11]，通过对大棚顶部有色薄膜智能化的更换调节日光进入大棚的强度和频率范围，为植物生长的全阶段提供最佳的光照条件，从而达到增产增收的目的。

此外，我们设计的基于植物生长特性的彩色漫射玻璃温室[12]能够始终为每种特定的植物提供最佳的光谱成分，在很大程度上解决了当前温室系统只能调控光强不能调控光质的现状。

3.3　高光能及空间利用率、自跟踪生长的植物工厂

现有的植物工厂由于缺乏对具体植物生长的特性和规律作长期、深入和系统的研究与实验，它们对外部环境的控制基本上都是比较笼统(不同植物间的差异不大)、比较粗糙的(同一植物在不同的生长期基本相同，或变化不大)。但我们知道，不同的植物所需的光照强度和光谱范围是不同的，同种植物在不同的生长期所需的光照强度和光谱范围也是不同的，因此，我们必须控制这些参数使每种植物在不同的生长阶段都能得到最佳的光环境。

此外，现有的植物工厂一般采用固定的植物培养架，这种结构有许多缺点。首先从横向上看，每两个支架之间都有一条走道，占用了大量的土地面积，有违植物工厂节约土地资源的初衷。其次从纵向上看，现有的植物工厂大多数采用简单的固定高度的植物培养架单元，这就使得LED光源到植株顶部的距离较大，照射到植株上的光强较弱。由于单个LED的光强与距离的平方成反比，并且还会从培养架的侧面漏光，浪费了大量的光能，当植株较小时尤为明显。

为此，我们提出了一种低成本的，基于植物的成长特性和规律的具体化、精细化、标准化、程序化的“流水线”式植物工厂[13]，它能够根据不同植物的生长规律，更加精确、高效、批量和工业化地培养各种植物。

该“流水线”式植物工厂以工业上生产线的模式来实现对整个植物工厂的控制，但又与工业上的生产线不尽相同。工业上的生产线是零部件在空间上的移动，而我们提出的植物生产线则是外部环境条件在时间上的跟踪。此外，我们还首次提出将植物工厂这个集成系统分成相对统一的硬件系统和针对具体植物生长规律及特性而实现的对其生长环境进行具体化、标准化、规范化控制的软件系统。目前的家用计算机能够普及的原因之一就是软件与硬件分开，不同的功能用不同的软件实现，但硬件系统是相同且通用的。因此，植物工厂的硬件系统及其相应的硬件设备可以做成通用的(最多只是尺寸与规模上的差异)，这样更就容易大规模推广，运行成本也会随着规模的扩大而有较大的降幅，而栽培不同的植物只需更换不同的植物生长流水线的控制软件即可。这种软件系统与硬件系统分离的方案，有利于降低植物工厂的前期投入与后期运行和维护的成本，并且操作简单，因而有利于植物工厂的大规模推广。

此外，为了提高光能和空间的利用率，我们还发明了一种密集型的、可移动的植物培养架[14]，仅在播种、收割或需要操作时才分离出一个人员进出的通道，从而节约了非种植空间，提高了土地利用效率，改善了光强分布的均匀性，增加了光效。同时，我们在纵向上还采用了可活动的植物培养托盘，通过自动化设备循环检测植株的高度，自动跟踪植株的顶部，使植株顶部到LED光源的距离维持不变，以便可以用较小的LED功率来满足植物生长所需的光照强度，既能实现节能的目的，又可满足植物在不同的生长期对光照强度的不同需求，从而使植物在各个生长期都能得到最佳的光照，满足其快速生长的需求。

4光电子农业在设施园艺中的应用实例

光电子农业的理论和技术可以为设施园艺的研究和种植提供指导，以便深入探讨园艺作物在人工光环境下新的生长规律和特征，提高光能和土地的利用率，改善光强和光质分布的均匀性，增加光效，节约非种植空间等。本节我们将给出光电子农业在设施园艺中的几个应用实例。

4.1　光照模式对植物生长的影响

本文1.3节中提到，我们曾用A、B、C 3种光照模式对生菜进行了照射实验，所得出生菜的生化指标具有显著的差异。图3给出了照射2周后各组的生长状况。从图中可以看出，生菜在C模式照射下长势最好，A次之，B最差。由此可以得出生菜在明暗频繁交替变换的光照模式下生长状况不如稳定光照的情况下好，同时由于这3种光照模式所提供的光能量密度都相同，在整个生长过程中所获得的光能也相同，因此，为获得较好的长势，用稳定的光照模式具有最好的节能效果。

图3　A、B、C 3种模式照射2周后各组生菜的生长状况(从左到右分别为A、B、C模式)Fig.3　Growth conditions of lettuce in two weeks after irradiation by A, B, C modes(From left to right, modes A, B, and C)

4.2　光照促进植物有效物质的积累

为研究光照对植物有效物质积累的影响，我们用在薄膜温室下生长了3年的铁皮石斛进行了照射实验，所得出的结果如图4所示。图中A为从原址拿来的样本，B为用LED照射了2周之后的样本，C为用另一种LED模式照射了2周之后的样本。从图中可以看出，经LED照射后铁皮石斛的长势明显好于薄膜温室生长下的长势，并且经LED照射2周后的铁皮石斛几乎相当于在薄膜温室生长了一年半的效果。因此，在选择了正确的照射模式后，人工光照将有助于促进植物有效物质的积累。

图4　铁皮石斛在薄膜温室及LED照射2周后的生长状况Fig.4　Growth status of the Dendrobium officinale under the plastic film greenhouse and LED’s two weeks after irradiation注：从左到右分别为薄膜温室A及B、C两种LED照射模式。Note：From left to right, the plastic film greenhouse A and B and C modes of LED irradiation.

4.3　植物的分阶段照射

由于植物在不同的生长阶段有不同的光照需求，因此，对植物的整个生长过程进行分阶段的照射有助于作物产量和质量的提高，促进有效物质的积累。下面以草莓的生长过程为例进行说明。

研究表明[15]，红光有助于提高草莓单株的产量和单果重量，增加草莓植株的叶柄长度、叶面积和干物质密度及叶绿素和果实的总酚含量，诱导花芽的生长，促进草莓提前开花；而蓝光则有助于增加草莓叶片、栅栏组织和海绵组织的厚度及栅栏组织薄壁细胞中叶绿体的数目，提高果实的花青苷、黄酮和酚类含量，增加果实可溶性蛋白、抗坏血酸和可滴定酸含量，促进果实色泽发育，增加果实着色，提高果实光亮度。此外，光照强度与时间对草莓的生长也有影响。强光有利于提高植株壮实及果实的硬度、重量和含糖量、香味等，光照不足将导致叶片薄、叶色淡、花果小、味酸、成熟期延迟，但光照太强也会导致草莓叶片光合作用的光抑制现象。在光照时长方面，生长期与开花结果期的光照时数为12~15 h，花芽分化期光照时数为12 h，休眠期的光照时数小于10 h。

因此，为促进草莓的生长，在结果之前应该用红光含量较高的光来照射，以促进草莓的形态建成及花果的长成；在采摘之前应该用蓝光含量较高且光强度较大的光来照射，促进果实色泽发育，增加果实着色及重量，提高果实光亮度及花青苷等的含量。由这种方法生产出的草莓可达到质量优、产量高、色泽好、香味浓，且节能的效果。

5结语

光电子农业是一门新兴的综合性交叉学科，所属的范围非常之广，涵盖了现代农业涉及的方方面面，本文只就光电子农业在设施园艺中的应用作了简要的介绍。今后随着光电子技术的不断发展及其与现代农业各个领域的深度融合，光电子农业也将获得不断的创新和发展，并将成为现代农业发展的一个重要方向。现代农业发展的各个领域，包括设施农业、立体农业、光伏农业、精准农业及植物工厂等将从光电子农业中获得理论、实验和技术上的支持，光电子农业也将为现代农业技术的交流和推广，农产品品质的改善和产量的提高，温室系统和植物工厂的智能化控制和管理，以及农产品物流等方面提供一流的服务，促进农业的发展从土地资源依赖型的传统农业向资源高效利用型的现代农业的转变，将我国在设施农业方面的理论和技术推向一个新的高度，促进现代高新技术农业产业的发展。这在我国这样一个人口众多而耕地资源又极其缺乏的国家尤其重要。

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(编辑：马荣博)

特约稿件

Optoelectronic agriculture and its application in facility horticulture

Xu Yong

(CenterofExcellenceforResearchinOptoelectronicAgriculture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002，China)

Abstract:Optoelectronic agriculture is a new agricultural technology, which is widely used in the fields of modern cultivation, breeding, aquatic products and pest control, to promote agricultural production and increase income, and to save energy and produce green products. In this paper, the application of optoelectronic agriculture in the facility horticulture wass discussed, a model of 7 dimensions of light in horticulture was proposed, the necessity of the application of optoelectronic agriculture in the facility horticulture was put forward, and the application of it in the innovation of horticultural facilities was presented. Through the development of optoelectronic agriculture, it was helpful to solve the problems in the development of modern agriculture. It gave theoretical, experimental and technical supports for the development of modern agriculture, and provided practical and marketing products and technology for the exchange and promotion of modern agricultural technologies.

Key words:Optoelectronic Agriculture; Facility horticulture; Plant factory; Light environment; Modern agriculture; 7 dimensions of light

中图分类号：S36

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)02-0077-08

基金项目：福建省科技重大专项(2014NZ0002-2)

作者简介：徐永(1959-)，男(汉)，福建建阳人，教授，博士，研究方向：植物光环境；智能温室；植物工厂

收稿日期：2015-12-20