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植物补光设备行业概况
植物补光设备是人造光源，通过发射适合于光合作用的电磁波谱来刺激植物生长。植物灯补光设备一般用于没有天然发光或需要补光的应用中，并提供类似于太阳的光谱，或提供更适合所栽培植物需要的光谱。
光作为影响植物生长发育的主要因素之一，光谱、光强、光周期等都影响着植物的生长发育。植物补光设备通常被应用于温室大棚、垂直农业、植物工厂和家庭园艺。目前，发达国家的蔬菜、水果和花卉等高附加值农产品主要由温室大棚种植，采用人工光源进行光环境调控。如欧洲荷兰等国已把植物补光用于现代农业生产，取得了非常大的经济效益。近年来，在技术的快速发展及政府政策的驱动下，众多照明企业向植物照明领域发展，植物补光设备领域成为发展较快的板块。
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全球植物补光设备市场驱动因素
A、全球对果蔬的需求增长以及逐渐减少的人均耕地面积
新兴市场国家的人口继续保持强劲的增长率，世界总人口保持稳定增长的趋势，这也促进果蔬农产品的市场需求持续上涨。同时，人们生活水平的提高也促进健康科学饮食理念的推广和膳食结构的改善，人们对蔬菜、水果等农作物的消费比重逐渐上升，从而促进了果蔬产业以及植物补光产业的发展。全球及中国的蔬菜产量在过去几年中保持稳定增长，分别从 2015 年的 10.5亿吨及 5.3 亿吨逐渐增长至 2019 年的 10.9 亿吨及 5.6 亿吨，年复合增长率分别为 0.9%及 1.2%。未来随着全球人口的持续增长和居民生活水平的提高，全球及中国的果蔬生产及需求将继续保持稳定上涨趋势。然而，全球人均耕地面积呈持续下降趋势，由 2015 年的 0.188 公顷/人减少到了 2019 年的 0.182 公顷/人，预计未来将以-0.6%的年复合增长率降低至 2024 年的 0.177 公顷/人。
人口增长和耕地减少要求更高的亩产水平，从而对具有促进提速增产作用的植物补光设备的需求产生较强的拉动作用。植物补光设备可以帮助植物在少光或者无光的环境下促进植物光合作用，有效的加快植物的生长，缩短果蔬的种植周期，提高果蔬产品的质量、产量和风味，促进果蔬产业的发展，满足人们日益增长的消费需求，帮助解决食品供应和食品安全等多方面的问题。
B、家庭园艺种植的需求增长
随着居民收入的提升和生活水平的提高，家庭园艺逐步兴起，绿色生态正成为人们生活的有机组成部分。在园艺爱好者众多的美国，接近 80%的家庭在家种植食物或者花草，平均每个家庭每年在园艺种植上的花费超过 550 美元，35 岁以下的年轻人在该人群中的占比在逐渐上升，且超过了 30%。除了在院子里种植各类植物以外，越来越多的美国人表示愿意花费更多的钱投资在室内种植设备上。另一方面，2020 年初爆发的新冠疫情也促进了家庭园艺种植市场的发展。
受疫情影响，人们居家时间变长，也将更多的时间花费在家庭园艺等居家活动上，阳台、后院和楼顶成为了很多人种菜种绿植的地方。在家种植简单的蔬菜不只可以愉悦身心、享受田园生活乐趣，还可以一定程度上降低外出采购而带来的感染风险。对于种植爱好者来说，为促进植物更好的生长，往往需要配备合适的植物补光设备。尤其是在光照相对较弱的室内种植环境下，植物补光设备的作用就更加重要。LED 补光灯具凭借功率小、光效高、发热量低、占空间小的特点在家庭园艺补光中已得到广泛应用，可应用于家用植物台灯、家庭植物种植架、家用蔬菜生长机等。随着全球家庭园艺的兴起和园艺消费意识的觉醒，家庭园艺补光应用前景广阔。
C、现代设施农业的快速发展
随着科学技术的迅速发展，设施农业的内涵越来越丰富，温室大棚、植物工厂、垂直农业、无土栽培等各种模式和理念正逐渐成熟。设施农业拥有较高的技术含量，具有集约经营、高效经济的特点，已成为现代农业的重要标志之一。全球温室蔬菜种植面积从 2014 年的 41.5 万公顷增长至 2018 年的 49.7 万公顷。另外，近几年植物工厂的快速发展为现代农业带来了新的动力。植物工厂被认为是未来解决资源紧缺、新生代劳动力不足、食物需求不断上升、化肥农药滥用等问题的重要途径，也是未来航天航空工程探索过程中实现食物自给的重要手段，受到世界各国的广泛重视。
现代设施农业体系中，光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。在二氧化碳、水分、养分与温湿度等环境条件固定之下，特定植物光饱和点与光补偿点之间的光合光通量密度大小直接决定植物的相对生长速度。随着对光谱研究的逐渐深入，研究发现了不同波段的光对植物各个生长阶段的作用也不相同。补光设备可以作为补充光照延长有效照明时间，在植物工厂内可完全替代自然光促进植物生长，并彻底解决育苗阶段看天吃饭的情况，可根据苗株交货期来合理安排时间。通过补光设备的运用，可以更好的掌握植物光合作用的速率与光源的效率，从而控制植物生长的速度与质量。因此，现代设施农业的快速发展离不开植物补光技术的支持，不断丰富的农业种植场景和持续提高的种植要求也促进了植物补光行业进一步发展。
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行业面临的机遇
A、植物补光设备应用场景不断丰富
从应用的领域看，目前植物补光设备主要实现了温室补光的规模化应用，在全人工光植物工厂、家庭园艺、立体/垂直种植、植物绿墙、户外大田种植、植物组织培养等领域的应用还处于起步阶段。随着新领域的快速发展和各个领域的照明补光要求不断提高，植物补光设备在未来将有更加丰富的应用方式和应用场景。
目前温室大棚是植物补光设备应用最广的领域。在温室大棚中，往往利用高功率、高热量的 HID 灯作为顶灯进行主要光源补充，目前也有越来越多的大棚同时配备属于冷光源的 LED 灯作为株间补光灯具，以进一步提高植物的增长速度。全人工光植物工厂是植物补光设备应用发展最快速的领域。植物工厂包括集中式多层和分布式可移动等多种类型，其植物照明系统大多采用线性或者平板阵列照明灯具系统，并且一般可以智能调控适宜植物生长的光环境。
近几年，植物工厂项目在全球范围内快速发展，尤其是日本、荷兰、中国等国。随着植物工厂在未来逐渐实现大规模商业应用，植物补光设备在该领域的应用也将进一步渗透。户外大田种植也逐渐开始增加植物补光灯的应用，比如经济价值较高的常日照作物（如火龙果），随着植物补光成本的逐渐下降，预计未来植物补光设备在该领域的应用将进一步渗透。除此之外，立体/垂直种植场景在最大化利用垂直种植空间时，需要配备补光设备进行多层（尤其是低层）补光。随着立体种植技术的进一步推广应用，植物补光设备需求前景广阔。
B、植物补光技术持续发展
近年来，在行业参与者、科研机构和下游市场的协作努力下，植物补光行业的技术水平持续发展。通过技术研发、工艺创新和经验积累，植物补光企业可以提供从光谱设计到成品的整套植物光环境落地解决方案，可根据不同植物光合需求精准组合不同光质光源形成补光阵列，进行“量体裁衣”式的定制，满足各种植物在不同生长环境的需求，达到植物成长最大化及节能的目标。根据植物从苗期到收获期的光配方需求进行光环境的动态优化调节，也是未来精致农业的重要趋势。在提高产量方面，可以根据植物的发育特征，分阶段、分区域结合光配方进行培育，以提高各阶段的生产效率和产量；在提高品质方面，可以通过营养调控和光调控等手段，提高营养成分含量以及其他保健功能成分含量。
未来，随着市场对光质光量可实时调控这类复杂的需求逐渐强烈，得益于智能控制技术的提高、物联网的广泛应用，利用多种单色光谱加智能控制系统以实现根据植物的生长状态和培育需要进行适时即时的光质光量输出调整，将会成为未来植物补光技术发展的重要趋势。
C、植物补光设备应用品类进一步拓展
随着补光技术的逐渐成熟，植物补光设备逐渐运用到更多的生物品类，除了目前应用广泛的蔬菜瓜果、花卉绿植以外，也逐渐用于药用植物、菌菇类、微生物的培植和水产、家禽的养殖。药用植物属于高端种植领域，虫草、金线莲、铁皮石斛等药材具有较高的经济价值，是植物补光应用较多的一个产业，具有广阔的发展前景。另外，菌菇类的种植在实现工厂化生产后对补光设备的需求与日俱增。在室内工厂化栽培环境下，大部分的食用菌子实体的形成必须有光的刺激，同时光的好坏也会影响出菇的品质和整体产量。随着食用菌工厂化，食用菌相关补光市场拥有可观的发展前景。
目前补光设备在水产养殖与家禽养殖方面的应用已经具备了一定的规模，技术发展较为成熟，对于动物养殖来说，可以根据不同的养殖目的，采用特定波长的补光设备实施光照促进动物生产率，减少饲料添加剂及激素的使用。未来养殖品类的不断丰富和养殖市场规模的持续扩大将进一步拉动补光行业的需求增长。在微生物培植领域，可以采用促进有益微生物繁殖增殖的特定波长的补光设备实施光照，实现高效率、密集产量的微生物反应过程，未来随着微生物研究的升入和市场规模的扩大，补光设备将有更丰富的应用内涵。
随着光学以及动植物学研究的不断深入，以及补光技术的不断发展进步，利用定制化的光环境控制来调控更多生物的生长将成为补光行业的重要趋势，预计未来补光设备将拥有更加广阔的应用空间和更加丰富的技术内涵。
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行业面临的挑战
A、行业处于发展初期，市场成熟度低
目前，国内植物补光设备行业尚处于发展初期，市场成熟度低，尤其在小功率植物补光产品领域，行业竞争格局尚不清晰。小功率植物补光产品对生产工艺和技术水平的要求相对较低，部分规模较小的生产企业为了提升市场份额采取低价策略而忽视产品质量标准，可能引发恶性价格竞争，不利于国内相关行业的长远发展。
B、缺乏统一的行业标准
植物补光行业正处于快速发展时期，尚未形成相对统一的行业标准，因此生产企业必须针对照明灯具厂商不同的产品规格设计针对性的产品方案，导致在市场上出现众多规格的驱动电源、灯具产品，进而造成研发与生产资源一定程度上的浪费。行业统一标准的缺乏已成为影响行业发展的不利因素。
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传统灯具厂商进入的壁垒
A、技术壁垒
不同于室内照明、公共照明、景观照明等传统灯具，植物补光设备为满足植物光合作用所需的高光合光子通量要求，其驱动电源的功率一般较大。驱动电源的功率越高，电路结构设计、热学结构设计的难度越高。此外，植物补光设备应用于高温差、高湿、高腐蚀、雷击浪涌、电磁干扰、电网电压波动大等环境，需要满足高稳定性、高可靠性、特种配光、高光合光子通量等特殊照明需求，同时也需要满足节能、安全、环保等方面的要求。植物补光灯具的设计与传统灯具差异较大，因此，传统灯具厂商如想进入植物补光领域，将面临着一定的技术壁垒。
B、客户资源壁垒
目前，植物补光的主要应用市场集中在欧美等发达国家，下游客户以大型设施农业产品品牌商为主，业务模式以ODM为主。该等客户主要看中产品质量、长期稳定的供货能力、协助下游客户进行产品升级等多方面的实力。客户在确定其供应商前一般需要进行充分的评估，除非原来的供应商出现重大质量问题或者由于产量和价格不能满足供货需求时，客户才会新增或变更供应商。下游客户对供应商的认证需要耗费较多时间和成本，新进入者很难打破多年形成的商业信誉与合作习惯，因此，传统灯具厂商如想进入植物补光领域，往往面临着较高的客户资源壁垒。C、产品差异化壁垒植物补光属特种照明，其生产应用的技术、产品特征、应用领域、销售渠道与传统照明均有较大差异。植物补光更突出应用场景，不同种植区域、不同生长阶段的植物应用场景均不同。研发及产品团队需在植物补光领域有丰富的行业积累、充分了解植物生长的全周期，才能结合下游需求，进行产品研发。传统灯具厂商对植物补光的应用场景了解有限，需要付出较高的时间与研发成本才能进入该领域。
来源：普华有策公众号
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