LED、荧光灯、高压钠灯：农业照明光源“三国杀”

群雄并起，农业照明的“三国时代”

在现代设施农业中，当自然光不足以满足作物需求时，人工补光便成为关键。长久以来，荧光灯、高压钠灯（HPS）和LED构成了补光领域的核心力量，恰如三国鼎立，各据一方。

荧光灯，如同根基深厚的经典势力，凭借发光效率较高、寿命长（约12000小时）的特点，在植物组织培养领域占据了稳定的一席之地。

高压钠灯则是过去的“霸主”，发光效率高、功率大，至今仍在许多大型温室补光中扮演重要角色。

而LED，则是来势汹汹的“革新者”。它体积小、光谱可精准调控，属于冷光源，能近距离照射而不灼伤作物，正在迅速改变游戏规则。

这三种光源的技术特性与市场地位截然不同，它们的竞争与合作，共同描绘了农业照明发展的轨迹。

魏（LED）：精准高效的“科技新贵”

LED在农业照明领域的崛起，堪称一场技术革命。它的核心优势在于光谱的精准可控性。植物光合作用主要吸收红光和蓝光，而传统光源的光谱是为人眼设计的，包含大量植物用不到的绿光等，造成能量浪费。

LED则能发出植物最需要的单色光，例如促进茎叶生长的蓝光（450nm）和促进开花结果的深红光（660nm），并可自由搭配，形成最优“光配方”。

这种精准带来了惊人的效果。在山西省阳高县的温室里，安装了LED补光灯的西红柿，结果茬数从三架增加到五架，每亩增产高达一万斤。

LED还是冷光源，表面温度低。这意味着它可以紧贴植物安装，实现多层立体栽培，极大提升了空间利用率，这正是植物工厂得以实现的基础。

在四川省农科院的马铃薯脱毒种苗培育项目中，LED照明不仅让组培苗茎干更粗壮，还将组培室的能耗降低了一半以上。

吴（荧光灯）：经典普及的“组培专家”

如果将LED比作全能前锋，那么荧光灯则是在特定位置上表现出色的专业选手。它最常见的身影是在实验室和组培室里。

荧光灯的光谱中，绿光成分约占50%，红、蓝光各占约25%。这种光谱特性虽然对成株作物来说效率不高，容易导致徒长，但对于需要柔和、均匀光照的组培苗初期生长却颇为适宜。

其优势在于技术成熟、初始成本相对较低、光线均匀。在四川农科院马铃薯项目改造前，组培室使用的就是传统荧光灯。然而，它的短板也很明显：功率较小，若要达到一定光照强度需要安装大量灯具；且存在光衰问题，散热也较大，会给需要精密温控的组培环境带来挑战。

随着LED在组培专用领域的解决方案日益成熟，荧光灯这位“老专家”正面临着严峻的挑战。

蜀（高压钠灯）：传统力量的“热量王者”

高压钠灯曾是大规模温室补光的绝对主力，犹如实力雄厚的老牌强国。它发光光谱集中在红橙光区域，这与植物光合作用的部分需求吻合。

其最大优势是功率大、穿透力强，非常适合高大植株（如番茄、黄瓜）的温室整体补光，一盏1000W的农用高压钠灯，光合有效辐射输出可达2100μmol/s，能量强劲。

但它的缺点也同样突出。作为热光源，其表面温度极高，不能近距离照射作物，否则会造成灼伤。这意味着它无法用于多层栽培的植物工厂。

此外，其光谱中含有大量植物利用率不高的黄光，且含有汞等有害物质，废弃时可能对环境造成污染。在高举节能环保与精准农业旗帜的今天，高压钠灯的王座已然松动。

合纵连横，现代农业的“混光”策略

纯粹的“技术替代”并非唯一出路，智慧的“融合应用”正在成为新趋势。在实际生产中，种植者往往会根据成本、作物和场景，采取灵活的“混光”策略，取长补短。

在黑龙江佳木斯的智慧温室项目中，工程师们采用了一种精妙的平衡方案：顶部LED与高压钠灯混合补光，并按照对植物等量有效的“补光摩尔量1：1”原则进行配置。

这种设计综合考量了补光效果、前期投入和后期运营费用。高压钠灯提供强大的基础光量和穿透力，而LED则弥补其光谱不够精准的缺陷，并能在需要时进行局部精细调控。

最终，这个混合方案比全部使用高压钠灯的方案，综合能耗降低了15%。这证明，在通往最优解的道路上，新旧技术的协同作战往往比单打独斗更为高效。

未来之战，谁是下一个“搅局者”？

三国鼎立的格局并非终点，新的挑战者已经出现在地平线上。激光二极管（LD）照明技术，正以颠覆者的姿态闯入农业照明领域。

2025年5月，东京大学的研究团队发现，波长为660纳米的激光二极管，能使植物的净光合速率比最优的LED高出19.1%，淀粉含量提升18%。激光的奥秘在于其光谱极窄，能像“手术刀”一样精准匹配叶绿素的吸收峰值，几乎不浪费任何能量。

在吉林农业大学等机构的试验中，激光灯展现出巨大潜力：达到相同补光效果所需的光子通量密度仅为LED的百分之一，能耗可低至传统设备的40%。

尽管目前激光成本高昂，但它与LED的组合已被视为未来高效复合光谱系统的方向。与此同时，LED技术自身也在进化，更高光效的芯片和更智能的控制系统层出不穷。

未来，农业照明的赛场，必将是一场融合了光谱学、植物生理学与半导体技术的顶级较量。

这场光的“战争”没有输家。在山西晋中的草莓大棚里，种植户薄素梅算了一笔账：投资数万元安装的优质LED补光灯，能让草莓提前近半个月上市，春节前后每斤售价可达60元。

无论是让农户增收的实用之光，还是驱动植物工厂的科幻之光，其本质都是人类用智慧超越自然限制，为食物供给寻求更稳定、高效、可持续的未来。

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