中國是一個擁有13多億人口的發(fā)展中大國，確保糧食有效供給，實現(xiàn)自給自足，保障糧食安全，戰(zhàn)略意義十分重大。中國農業(yè)已取得了舉世矚目的成績，中國以占世界6％的淡水、9％的耕地養(yǎng)活了占世界21％的人口，而美國卻以占世界21％的耕地僅養(yǎng)活了占世界5％的人口。農業(yè)是國民經濟的基礎，是第二和第三產業(yè)存在和發(fā)展的前提。農業(yè)農村是保障經濟持續(xù)健康發(fā)展的“壓艙石”，是調節(jié)勞動力就業(yè)波動的“蓄水池”，是擴大消費新的増長點。農業(yè)是依靠動物、植物和微生物自然生長發(fā)育功能和繁育機能來達到規(guī)?；a農產品目的生物生產方式。農業(yè)不僅是人類糧食、果蔬、肉蛋奶、棉花等生存必需品的唯一來源，也是工業(yè)和服務業(yè)運行與發(fā)展的重要原材料來源。因此，發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)，提高農業(yè)生產的現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展對保障國家糧食安全，提高農業(yè)資源利用效率，保護生態(tài)環(huán)境，促進國家經濟平衡發(fā)展，解決好我國“三農”問題，對維持社會長治久安均起到了不可或缺的作用。

糧食安全事關國家安全。近年來，一系列中共中央、國務院一號文件把發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)，保障糧食安全放到突出位置。新形勢下，中央提出國家糧食安全戰(zhàn)略，強調中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上。2014年12月發(fā)布公告，糧食產量實現(xiàn)“十一連增”。全年糧食產量60710萬t，增產0.9％人均占有量近450kg。其中，谷物產量為55726.9萬t。2015年全國糧食總產量62143.5萬t，比2014年增產2.4％，實現(xiàn)12年連增。中央農村工作會議2013年12月在北京舉行，提出要用最嚴謹?shù)臉藴省⒆顕栏竦谋O(jiān)管、確保廣大人民群眾“舌尖上的安全”。還提出要確保糧食安全，堅守18億畝耕地紅線。然而，農業(yè)內部因種植結構改變導致的土地資源緊張問題日益凸顯，其中，蔬菜與糧食爭地問題已十分嚴重。種植業(yè)生產水平普遍不高，比如，設施園藝產業(yè)。

截至2014年年底，中國設施園藝面積6000萬畝以上，設施蔬菜產量2.5億t，單產6.58kg/m2。其中，日光溫室面積1500萬畝，設施園藝產值超過1萬億元，其中日光溫室蔬菜總產量超過1億t，單產10kg/m2。雖然設施農業(yè)是提高農產品有效供給的可靠途徑，但我國設施農業(yè)遠未實現(xiàn)資源和能源投入的精準管控，環(huán)境因素和生產環(huán)節(jié)的精確調控，產量品質和生產效率亟待大幅度提高。以產量為例，荷蘭番茄和甜椒平均產量49.6Kg/m2和30kg/m2(吳衛(wèi)華，2009)，是我國的3-5倍。我國設施蔬菜生產的高產量僅僅是通過單純靠擴大栽培面積實現(xiàn)的，具有諸多不利之處，經營粗放，效率低下。提質增效已迫在眉睫，必須加以重視。

2014年發(fā)光二極管的出現(xiàn)以及LED照明的成熟，植物補光燈為農業(yè)生產帶來了新的革命。最早出現(xiàn)立體化集約化種植始于日本和北歐國家，由于土地耕作面積有限，利用LED植物生長燈在室內環(huán)境無光或者少光的環(huán)境下為植物進行補光，可以大大增加單位面積的種植產量。與普通的多大面積種多少糧食不同的是，立體種植層架式的結構大大節(jié)約除了土地空間，并且結合人工調控達到養(yǎng)料、水分、二氧化碳濃度的“精準投放”。