目前，眾所周知的是，促進植物生長的手段主要依靠生物技術，譬如雜交、轉基因、施用化肥等等。在徐永看來，這些技術手段如同西醫，“就像是從植物的內部動手術或加大藥量來解決問題”。
徐永表示，作為現代農業的標志之一，設施農業讓眾多的植物生產從室外轉到了室內，生長環境發生了改變，但是植物生長需要光合作用，因此光成了設施農業的一項基本要素。目前設施農業中人工光、電子控制技術大量被采用。
“設施農業是為了解決土地短缺問題，但是如果沒有對其中的作物生長規律進行研究，可能會將土地短缺演變成能源短缺。”徐永表示，光在設施農業中的應用研究成了他回國后的主攻方向。
徐永所倡導的光電子農業技術，作為一項促進農業增產增收、節能無害的新型農業技術，正逐步被應用于現代農業的種植、養殖、水產和病蟲害防治等領域，“它可以說是現代農業發展的基礎”。
增產+提質光肥有特殊效用
怎樣利用光電子技術來研究動植物生長過程中所需的最佳光環境，研究光電刺激法對動植物生長的促進作用，以及運用光電法預防和控制植物及土壤中的病蟲害，恢復土壤的活力是目前的主流方向。
徐永表示，在設施農業中，輪作障礙是目前普遍出現的問題。“以西紅柿溫室種植來講，因為植株生長過程中會釋放出無用元素，對作物產生傷害。特別是長期耕作會導致有害元素的累積，進而出現病蟲害增多、產量下降，甚至無法耕作的弊病。”
那么在室內如何利用光的影響，刺激作物有效物質的合成，減少有害元素的生成就成了需要攻克的難題。此外，不同波長的光對于不同物質的累積能夠起到不同的作用。
徐永告訴記者：“因為植物中含有植物色素，這些有顏色的分子會對光會有選擇性的吸收。”除了葉綠素，植物還有花青素、胡蘿卜素等1000多種色素，它們吸收光的峰值不同。“研究光與色素之間的匹配，對于提高設施農業作物的品質非常有意義。”
“因此對不同的植物，甚至在植物的不同生長階段，可以用不同顏色的光進行搭配組合。”例如草莓，在生長初期，可以用紅光含量高的光照，促進莖葉茂盛，開大花朵。“自然界的草莓通常是小而硬，但是溫室種植草莓很容易大而綿軟，口感不好。經過研究實驗，我們發現如果在結果期用偏藍的光照，那么溫室草莓也可以做到個大而且糖分足，色澤還好。”
填補短板遏制設施農業高能耗
目前，大家都認可光調控技術有利于植物的生長和有效物質的積累。但是如果沒有提高效率，那么室內農業設施的大規模使用將使農業生產從土地短缺向能源短缺轉移。
按照自然光條件，室外正午時分每秒的光照強度可以達到1000瓦/平方米，“如果要在室內做到同樣的光照，會造成問題。”徐永說道，“設施農業的植物密度較高。比如說，一個單層為20平方米植物工廠，一般分為5層，這樣的話，相當于每一平方米放置一個5000瓦功率的電爐，連續使用還會造成溫度過高，加上空調降溫費用，這樣一個規模的植物工廠每天僅光照一項耗電就達到1000千瓦時。”
傳統溫室、大棚種植中，彌補陽光不足所用的光源一般是熒光燈、高壓鈉燈和白熾燈等，這樣不僅增加了電能損耗還增加了室內的熱負荷，因此很有必要讓光調控有效而且節能。
徐永教授特別指出，最近各地都在籌劃建設植物工廠。這個依靠人工光培育蔬菜的朝陽產業，可以擺放多層栽培系統，利用集中的光照促使植物生長速度加快。往往用幾十米見方的地方就可以生產出相當于1公頃耕地的產品，效益等于耕地的200倍，而且還有不使用農藥、不受氣候影響的優點。
但是目前植物工廠也面臨著人工光的一些弊病。徐永教授指出，如傳統的組培設施所使用的玻璃瓶，由于塑料蓋子無法透光，因此光照只能從瓶壁透入。“由于無法直射以及瓶身的損耗，加上光照的不均勻、漏光等，光強的綜合利用率只有15%-20%。”
他帶領團隊研究出了一款光照植物培養設施——高光能利用率組培架，利用LED燈作為光源進行直射。LED屬于冷光源，熱負荷低，近距離置于植物不會灼傷，光的利用率高，節能省電。同時，LED體積小，占用空間小，可多層栽培立體組合，安裝方便，使植物工廠小型化。不僅可以增加單位面積的作物數量，而且可實現較為均勻的光照。光的利用率可達到70%-80%，從而實現能耗降低，空間利用率提升的雙重功效。
此外，為農業生產的現代化、精準化和生產過程的最優化和智能化提供有效的控制手段和必要的技術支持，光電子農業同樣可以大顯身手。
光電子的應用前途不止于作物
去年5月，徐永團隊還在三明市尤溪縣洋中鎮建成了光電子農業科教示范基地，將光電子農業工程和技術進行了集中展示，其中就有全國唯一的彩色漫射玻璃溫室。溫室面積約1200平方米，常年種植有菠蘿、樹葡萄、三角梅、馬纓丹、雞蛋花等綠色植物，也種有草莓、西紅柿、辣椒及各類葉用蔬菜。
在傳統的溫室，目前可以做到控制光強卻無法調節光照的顏色。而且由于采用普通透光玻璃，光照全透容易造成明暗相間的陰影，植物生長受限。漫射玻璃可以解決這樣的問題，不僅可以實現均勻光照，如果通過彩色薄膜的自動切換，還可以實現根據植物生長階段調配最佳光照。
因此彩色漫射玻璃溫室不僅能夠很好地解決作物生長過程中對光的需求，而且增強溫室的保溫效果。2016年初，福建三明地區遭受罕見持續低溫，夜間溫度達到零下五攝氏度，普通大棚內種植的西紅柿等作物全部受凍死亡，而彩色漫射玻璃溫室內種植的樹葡萄等熱帶作物無一受凍，全部安全過冬。
目前我省已有一些農業企業對光電子產生了興趣，例如福清佳家農業、南平躍農農業、泉州秉尚石斛等，都在育苗及種植等方面進行了合作。
徐永透露，其實光電子不僅可以為植物帶來效益，而且在食用菌、畜牧和水產養殖等方面都可以有所作為。
