近年来，伴随着物联网、大数据、云计算等信息技术及智能农业装备在农业生产领域的广泛应用，智慧农业已成为助力农业高质量发展的重要抓手。与此同时，生物光照作为智慧农业技术落地的重要硬件载体，也迎来前所未有的发展机遇和产业转型挑战。
在智慧农业发展的风口上，生物光照产业如何实现转型升级、为智慧农业高质量发展赋能？近日，中国农业机械化协会联合中国农业大学、广州光亚法兰克福有限公司共同主办2023年生物光学与智慧农业产业国际论坛，来自国内外的专家、学者和企业代表共聚一堂，围绕“智慧农业发展”“植物工厂与智能温室”“生物光学技术”“智能农业应用”等主题分享、交流各地智慧农业发展理念和经验，共同探寻智慧农业与生物光照的跨界融合之道。
智慧化技术赋能农业高质量发展
智慧农业作为全新的现代农业生产方式之一，是推动我国农业高质量发展、实现乡村振兴的关键一环。“ 智慧农业技术通过智能装备技术、信息技术与农业深度融合集成创新，对改变农作物的生产潜力，特别是适应全球气候变化、土壤保护、水质保护，减少农药，环境保护，维护农业生态多样性等方面很有好处。”中国工程院院士、国家农业信息化技术研究中心和国家农业智能装备工程研究中心首席科学家赵春江在论坛中表示。
近年来，我国不断探索智慧农业技术研发与产业化，智慧农业技术在育种、种植、养殖、水产、农机装备等领域得到广泛应用。论坛上，来自中国农业大学生物学院的王喜庆教授以玉米育种为例，分享了智慧农业技术在育种方面的应用与成效。“现在到了智慧育种的时代。智慧育种需要利用人工智能、大数据和云计算等技术，结合生物学、遗传学统计的方法来实现。通过育种过程工程化、智能化，可以实现更高效率、更优途径、更短时间培育出我们想要的品种。”王喜庆教授表示，在未来，希望能逐步打造一个能观察、会思考、善决策的智慧育种平台，为智慧育种贡献农大力量。
来自中国农业大学水利与土木工程学院的李保明教授以“智能化技术赋能设施养殖产业高质量发展”为主题在论坛上作专题报告。李保明教授表示，我国设施养殖产业养殖场对智能化的需求十分迫切。想要实现智能化，畜禽养殖数字化是基础。“我国有一些养殖场地处偏远地区，这些养殖场的管理人员需要远程掌握养殖场的相关数据，例如畜禽舍建筑设施本身的数据、动物生长参数等。掌握这些数据后，养殖场就可以建立数据关系模型，进行风险预警和精准调控，逐步实现设施养殖产业智能化。”
与会部分专家在论坛上合影留念。农民日报·中国农网记者 钟欣 摄
生物光照创新领域不断拓展
动植物生长的不同阶段，对于各类光源有着迫切需要。在智慧农业发展过程中，生物光照作为智慧农业技术落地的重要硬件载体，不仅可应用于植物生长灯或温室补光灯等设备，还可以在远程种植、智慧育种等领域不断拓展新的创新应用。
论坛中，来自湖南农业大学化学与材料科学学院的周智教授以茶树生长、茶叶加工过程为例，介绍了生物光照技术在影响植物生长方面的研究进展。“我们对云南、长沙两地古茶树的光照、土壤条件进行对比研究，在此基础上利用光照调控等进行了古茶树扦插苗、全室内光照育苗和快速繁育子二代的研究。”周智介绍。研究表明，光和发光器件（灯具）可以运用到以茶树为代表的植物的生长环境中，是一种重要的环境因子调控手段。例如，可以调控植物的功能成分改善植物与环境的互作关系，增强作物的抗逆能力，同时提高作物的产量、品质等。
与会者聚精会神倾听专家们精彩的报告。 农民日报·中国农网记者 钟欣 摄
在生物光照技术与智慧农业跨界融合方面，植物工厂和智能温室领域的技术研发和产业化是关键一环。植物工厂和智能温室主要通过利用人工光源和太阳辐射作为植物光合能源，利用设施环境控制技术为植物提供适宜的环境条件。
近年来，日本和荷兰等国家大力推动植物工厂和智能温室领域的技术研发和产业化。来自日本植物工厂研究会的古在丰树教授在论坛上以“智慧植物工厂的未来”为主题作专题报告。2009年，古在丰树教授提出“利用人工照明打造植物工厂”的概念，将规模化、集约化的植物工厂定义为“人造光源植物工厂”，可以在高气密性，高保温性，卫生级别高的环境生产高品质蔬菜。古在丰树教授指出，生物环境控制在农业生产的作用非常重要，特别是智慧农业领域。在植物工厂中，能源利用效率和电能利用效率不断提高，人工光照、植物工厂辐射能源利用效率，光能利用效率都要高于普通温室。未来，在智能LED光照技术发展下，植物工厂的能源利用效率可以进一步提升、用电量也会得到降低。通过生物光照技术的应用，有望使用更低的生产成本，助力农业增产提质，同时降低资源消耗和环境污染。
在我国植物工厂与智能温室的探索方面，来自山西农业大学园艺学院的李灵芝教授分享了在番茄种植的相关研究实践。2022年7月，阳高县人民政府与山西农业大学共建山西农业大学番茄产业研究院，探索设施蔬菜尤其是番茄的全程数字化管理。“实践表明，尽管阳高县冬季光照充足，也需要通过补光灯调解光质，实现果树增产、品质提升。为此，我们自2021年来与植物灯企业合作筹建光谱实验室，研发在生产上可以应用的灯，助力老百姓增收。”李灵芝教授介绍，“通过光谱实验室与温室种植的光谱试验，我们将进一步构建生物光学与应用规模较大的实验基地，与参加光谱试验的企业共同以技术推动产业化。”
产学研协作推动“技术+农业”破圈发展
中国农业大学水利与土木工程学院教授、国家中药材产业技术体系岗位科学家贺冬仙认为，对于中国生物光照类企业而言，想要拥抱智慧农业的风口，仍面临不小的挑战。她表示，未来，需要提升智慧农业的投入产出比、逐步实现植物工厂的高产高效。同时，还需要在政府引导、市场驱动下进一步推动技术领域与农业领域的跨界融合，整合优势领域资源，推动农业产业化、标准化、智慧化发展。
东莞市立德达光电科技有限公司是一家从事LED产品设计、研发、生产与销售的企业，公司总经理程鸣表示，要实现生物光照光源方案布局，亟需进行产学融合探索创新。“我们和番茄产业研究院合作建立了番茄光谱技术产业化的实验室，和山西农业大学建立了LED灯具光谱光合效率的实验室。对于生物光照企业而言，植物照明市场未来还有很大增长空间，立德达也在通过校企合作等形式进行光照技术的研究，为农业发展赋能。”程鸣介绍。论坛现场，还举办了立德达有限公司创立的立德达爱心科研基金颁奖仪式，来自浙江大学、中国农业大学等全国高校的18名研究生、本科生获得该基金奖励。“设立这一研究奖，是为了鼓励科研人员不断致力于生物光学技术的创新性研究，从而推动生物光学产业的高质量发展。未来，我们需要进一步加强产学融合，通过技术赋能生物光照行业。”程鸣说。
立德达光电科技有限公司展示的植物光照技术吸引业内人士驻足。 农民日报·中国农网记者 钟欣 摄
论坛中，来自荷兰的企业代表分享了智慧农业产学研协作方面的新思路。“我们致力于为园艺行业提供智能技术解决方案，目前已开发出智能传感器及环境控制系统、番茄采收机器人、温室技术等，助力农业高效生产。”荷兰Ridder（骑士）集团亚太区总经理富君豪在论坛中介绍。他认为，推进中荷在智慧农业领域的合作，不仅在于引进实体种植系统和设备，更要为使用者提供知识培训和相关增值服务。尤其是人才培养方面，未来仍需在政府、企业的支持下广泛开展智慧农业的知识交流合作，吸引更多中国的新农人加入智慧农业领域。
值得一提的是，为加强智慧农业领域的技术研究和融合，本次论坛期间同步举办中国农业机械化协会智慧农业发展分会成立大会。据中国农业机械化协会相关负责人介绍，分会将通过光电、能源、人工智能等技术领域与农业领域的跨界融合，整合优势领域资源，在未来，希望能进一步推动我国农业产业化、农业标准化、农业智慧化发展，为推进全国智慧农业综合技术水平提升发挥积极作用。