海洋水產(chǎn)領(lǐng)域的LED照明實(shí)例

光照是海洋環(huán)境中最重要的生態(tài)因素之一，它與海洋生物的生長、發(fā)育、繁殖、攝食等日?；顒?dòng)息息相關(guān)。隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展，LED在日本水產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，從而使LED可以代替自然光，直接影響著海洋生物的生殖、發(fā)育、狀態(tài)、數(shù)量和分布，以及海洋捕撈行業(yè)。

日本擁有天然富饒的漁業(yè)資源，是世界上漁業(yè)最發(fā)達(dá)的國家之一，其水產(chǎn)領(lǐng)域也居世界領(lǐng)先地位。中國作為漁業(yè)大國，研究LED在日本水產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

LED燈被稱為世界上最新的第四代光源，其具有長壽命、低消耗、定向性和無光源污染等優(yōu)點(diǎn)，于20世紀(jì)90年代后期逐步推廣到海洋捕撈業(yè)中。在日本水產(chǎn)領(lǐng)域中，LED的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

LED集魚燈

集魚燈是利用魚類的趨光特性，通過發(fā)光集魚而提高漁獲物產(chǎn)量的助漁工具，是捕魚作業(yè)中不可缺少的輔助設(shè)備。集魚燈經(jīng)歷了從煤油燈、白熾燈、金鎢燈、金鹵燈到LED燈的更新?lián)Q代，每一次革新都與人類電光源的發(fā)展緊密相連。LED集魚燈可分為水上集魚燈和水下集魚燈，其耗電量僅是傳統(tǒng)集魚燈的1/16—1/32，卻可達(dá)到相同的發(fā)光效果。LED集魚燈還能隨意改變波長來相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)光亮度，在全球能源短缺的大背景下實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)，可以說是目前最先進(jìn)的集魚燈。

海洋捕撈歷來是日本漁業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，八成以上的產(chǎn)量均由海洋捕撈所得。在日本海洋捕撈漁船中，光誘作業(yè)占據(jù)重要的位置，可以說集魚燈是誘捕趨光性魚類的必備工具。2005年日本開始研究利用LED集魚燈來替代金屬鹵化物集漁燈，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源消耗、提高捕撈產(chǎn)量、改善工作環(huán)境。2007年日本建成了世界首艘LED集魚燈全裝置漁船，日本乘勝追擊，又在2009年建成了第二艘LED集魚燈全裝置漁船。此后，日本漁業(yè)大范圍引入LED集魚燈，并迅速得到普及和推廣。目前，日本大部分漁船都已配置了LED集魚燈，也有金屬鹵素?zé)艉蚅ED集魚燈并用的漁船。由LED集魚燈的透光率高、指向性強(qiáng)，光線可通過海水直達(dá)海洋深層，因此日本漁業(yè)普遍運(yùn)用LED集魚燈，使日本的海洋捕撈量持續(xù)保持世界首位。 

LED殺菌燈

眾所周知，紫外線具有強(qiáng)大的滅菌作用。因此可以利用波長2500A—2600A的紫外線照射，來殺傷水中微生物(如病毒、細(xì)菌等)的DNA結(jié)構(gòu)，使水中菌類得以凈化。2010年2月8日，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所公布了該研究所的一項(xiàng)新發(fā)明，即用LED制作出具有殺菌效果的紫外線燈。此后，經(jīng)過進(jìn)一步研究，日本理化學(xué)研究所和科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)又成功開發(fā)出波長為2550A—3500A的高功率深紫外線LED燈光。與傳統(tǒng)的殺菌燈相比，這種紫外線LED殺菌燈不僅耗電量少、安全性高，而且壽命長、體積小，目前已被廣泛應(yīng)用于日本的水產(chǎn)領(lǐng)域，對深層海水進(jìn)行殺菌和凈水。個(gè)人養(yǎng)魚缸也廣泛采用這種LED殺菌燈。

飼育海洋貝類

海洋貝類是海洋生物的重要成員，也是海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中主要的經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，因此海洋貝類養(yǎng)殖是海水養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)之一。通過波長為2537A的紫外線照射海水，可以誘導(dǎo)鮑魚、珍珠貝等多種海洋貝類放精產(chǎn)卵。光照實(shí)驗(yàn)證明，LED燈光對海洋貝類也具有相同的功效。同時(shí)，藍(lán)光LED和綠光LED對增殖貝類、改良貝類、降低線蟲感染也十分有效。目前，日本有關(guān)部門正根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步深入研究LED燈光對海洋貝類的生長、發(fā)育、繁殖的促進(jìn)作用，以期得到更成熟更高效的研究成果。

飼育浮游生物

浮游生物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中其他生物生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，由于它們分布范圍廣、繁殖能力強(qiáng)，為維持海洋生物的多樣性提供了食物來源。在水產(chǎn)領(lǐng)域中，浮游生物是貝、蝦、魚類幼體和部分成魚的主要食物，海蜇、毛蝦等浮游動(dòng)物還是非常重要的海產(chǎn)品，因此浮游生物日益受到水產(chǎn)學(xué)工作者的重視。LED燈光可以通過紅光、綠光、藍(lán)光等各色燈光的不同波長來調(diào)節(jié)燈光的色彩強(qiáng)弱。研究表明，不同種類的海洋浮游生物能夠利用不同波長的光進(jìn)行光合作用，從而在海洋中共存。因此，日本利用LED光譜進(jìn)行光合作用來飼育浮游生物，不僅可以增加浮游生物的產(chǎn)量、加快浮游生物的成長速度，而且還可以調(diào)節(jié)浮游生物的營養(yǎng)成分，從而間接為養(yǎng)殖魚類提供了基礎(chǔ)性食物，提高了水產(chǎn)魚類的成活率。

結(jié)語

當(dāng)前日本漁業(yè)政策的重心是以資源管理和環(huán)境保護(hù)為前提，全力推進(jìn)漁業(yè)改革。而LED在節(jié)能和環(huán)保方面都具有顯著的優(yōu)勢，它的引入恰恰實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏局面。

雖然LED技術(shù)在日本水產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用，但是由于惡劣的海洋環(huán)境、參差不齊的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、高深的技術(shù)壁壘、高額的初期投入等眾多因素的制約，致使LED在日本水產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展速度不盡如人意。相信如果能攻克這些問題，LED光源必將大大加快日本水產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展步伐，實(shí)現(xiàn)更大的商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景。