地球上的絕大多數(shù)動物與植物的生長都離不開太陽光的照射，但在不同區(qū)域和不同時(shí)間，太陽光的供應(yīng)是有限及有區(qū)別的，避開光照的周期，仍然有很多光照不足的情況，因而人工光源在動植物的生長中的補(bǔ)光應(yīng)運(yùn)而生。在LED技術(shù)之前，主要依靠高壓鈉燈、熒光燈等光源進(jìn)行，然而這類傳統(tǒng)光源在光譜與能量上很不靈活，且由于動植物的多樣性，不同的物種對人工補(bǔ)光要求可能不同，使得人工補(bǔ)光的應(yīng)用發(fā)展緩慢。

LED是近年來快速發(fā)展的照明技術(shù)。除了光效、壽命等方面較傳統(tǒng)光源具有很大優(yōu)勢外，LED在光譜空間、時(shí)間、及尺度空間等的巨大靈活性，造就了LED在動植物補(bǔ)光上巨大的應(yīng)用前景。同時(shí)，近年來LED技術(shù)不斷完善，光效等不斷提高，價(jià)格快速下降，推動了LED用于農(nóng)業(yè)照明的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。但由于農(nóng)業(yè)照明涉及面的復(fù)雜性，使得目前LED用于農(nóng)業(yè)照明總體上是處于不斷的試驗(yàn)摸索階段，有很多理論問題與實(shí)踐問題尚未解決，本文試圖在這些方面進(jìn)行一些片面的闡述。

1、農(nóng)業(yè)照明的多學(xué)科性

如果把植物照明與動物照明納入農(nóng)業(yè)照明范圍內(nèi)，則其所涉及的學(xué)科包括植物學(xué)、動物學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、照明技術(shù)、控制技術(shù)等。前三者是生物學(xué)的領(lǐng)域，后兩者是照明技術(shù)的領(lǐng)域，學(xué)科跨度很寬，在這幾門學(xué)科中，照明技術(shù)是技術(shù)手段，而生物學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果評判。

總體來說，生物學(xué)領(lǐng)域的知識是進(jìn)行農(nóng)業(yè)照明的最重要部分，但目前農(nóng)業(yè)照明主要指的是采用LED的照明技術(shù)，而LED的高度靈活性，使得進(jìn)行農(nóng)業(yè)照明過程中，作為主體的農(nóng)業(yè)或者生物領(lǐng)域的科學(xué)家，需要照明學(xué)家的高度配合，以實(shí)現(xiàn)各種動植物物種的最佳照明條件，同時(shí)照明學(xué)科在視覺領(lǐng)域的成功完善，也是農(nóng)業(yè)照明值得借鑒的。因此，農(nóng)業(yè)照明的學(xué)科與技術(shù)進(jìn)步，需要農(nóng)業(yè)及生物領(lǐng)域的科學(xué)家與照明領(lǐng)域的科學(xué)家密切配合。

2、農(nóng)業(yè)照明的復(fù)雜性

作為一項(xiàng)與農(nóng)業(yè)相關(guān)的科學(xué)與技術(shù)，農(nóng)業(yè)照明繼承了農(nóng)業(yè)科學(xué)的復(fù)雜性特點(diǎn)，如前所述，其中包括兩個(gè)方面：農(nóng)業(yè)與照明。

前者研究的物種非常多，且每一個(gè)物種，影響的條件因素也非常多。如植物生長的幾個(gè)基本要素，陽光、空氣、水，除此之外，種子、土壤、周邊環(huán)境如溫度、濕度、氣候的變化等，也影響植物的生長。而動物方面，由于是活動的，包括的因素更多，即使所有這些條件一致，各個(gè)動植物個(gè)體的生長情況也可能有差異，這就決定了進(jìn)行農(nóng)業(yè)照明研究時(shí)必須以生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行研究。

另外在照明方面，也存在多個(gè)變數(shù)，包括照明的光譜、強(qiáng)度、時(shí)間與周期、光形式(穩(wěn)態(tài)還是脈沖)等。

以上兩個(gè)方面，決定了農(nóng)業(yè)照明的復(fù)雜性，盡管通過調(diào)控光的強(qiáng)度優(yōu)化動植物的生長，可以保持其他條件相同的情況下進(jìn)行，但可能存在的各種條件的相互影響將使研究問題更加復(fù)雜化。

3、農(nóng)業(yè)照明的試驗(yàn)難度

農(nóng)業(yè)照明的復(fù)雜性決定了農(nóng)業(yè)照明研究的試驗(yàn)難度，體現(xiàn)在具體實(shí)驗(yàn)上就是試驗(yàn)的變數(shù)太多。盡管主要試驗(yàn)光照的情況，通過研究不同的光照條件，如照射強(qiáng)度、光譜、照射時(shí)間、照射周期、照射方式等情況下動植物的生長情況，并期望固定其他農(nóng)業(yè)條件如溫度、濕度、空氣、水分、營養(yǎng)成分、種子等，但是這兩類因素可能相互影響。

因而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)研究中，要考慮的試驗(yàn)變化條件非常多，同時(shí)每個(gè)條件，出于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的考慮，也要具有一定的樣本。這就使得試驗(yàn)條件多、樣本多，再加上每個(gè)試驗(yàn)條件需要一定的生長時(shí)間，最后造成農(nóng)業(yè)照明研究的情況是：試驗(yàn)樣本非常多、試驗(yàn)時(shí)間跨度很長，農(nóng)業(yè)照明成為了費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)空間的研究。

評價(jià)指標(biāo)的多樣性

照明學(xué)科中，視覺科學(xué)是研究光作用于人眼的科學(xué)，主要評價(jià)指標(biāo)是視覺的清楚與舒適，牽著包含照度、亮度等指標(biāo)，后者是眩光、頻閃等指標(biāo)。進(jìn)入到農(nóng)業(yè)照明，關(guān)注的指標(biāo)則更加復(fù)雜，包括植物的生長、某些成分的含量等，進(jìn)一步細(xì)化可以是植物的葉子面積、根莖、總高、顏色等，成分方面包括糖分、葉綠素等多個(gè)指標(biāo)。實(shí)際上，除此之外還有很多其他的指標(biāo)，如可以通過補(bǔ)光實(shí)現(xiàn)增加植物的生長，也可以反過來抑制某些東西的生長，這就會有另一類評價(jià)指標(biāo)。

動物照明的評價(jià)指標(biāo)同樣復(fù)雜多樣，如用于肉雞的生長補(bǔ)光照明，評價(jià)指標(biāo)可以是雞的生長速度，也可以是肉質(zhì)，蛋白質(zhì)含量等，可以考慮雞的銷售觀感與死亡率等，甚至雞的啄羽情況等。

評價(jià)指標(biāo)上的復(fù)雜性，更增加了農(nóng)業(yè)照明的研究難度。值得一提的是，由于采用多個(gè)照明條件，且不同的生長階段可能需要不同的補(bǔ)光情況，因而農(nóng)業(yè)照明常與控制技術(shù)結(jié)合，即通過控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)照明的完全控制。

結(jié)語

隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，性能的提高與價(jià)格的進(jìn)一步下降，相信LED在農(nóng)業(yè)照明上會具有很大的應(yīng)用前景，但需要通過科學(xué)的研究，完成照明優(yōu)化條件的探索，鑒于以上分析的農(nóng)業(yè)照明的難度，需要農(nóng)業(yè)科學(xué)家與照明科學(xué)家的密切配合完成。