我國設施農業發展現狀、存在不足及對策3
美國、荷蘭、以色列等發達國家將工業領域的先進技術嫁接到設施農業生產管理中,使設施農業被賦予了“工廠化+農業”的內涵,溫室生產進入高投入、高產出、高效率管理模式,並實現了將溫室各環境因數調控成作物生長髮育最適宜的條件,基本擺脫或免受外界環境因素對作物生長的干擾,達到作物周年生產和均衡上市的目的。 目前,以美國、日本、荷蘭、以色列為代表的發達國家已具備了設施農業設備完善、技術規範、產量穩定、品質安全可靠等特點,也形成了溫室研究製造、生產要素聚集、生產資料配套、儲藏運輸等為一體的設施農業產業體系。 如荷蘭研製出溫室清洗裝置,用於清洗溫室屋面的落灰來提高溫室的透光率。 用智能機器人取代人工生產管理來改善設施環境,以提升勞動生產率和保證設施作業的均一性和一致性。
2.3設施農業轉向低碳節能、綠色環保
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國外在發展設施農業過程中,以保護環境、低碳節能作為前提條件,在探索溫室能源高效利用、保護生態環境等方面進行了大量的研究工作。 節能新材料、新技術和新能源的利用是溫室領域研究的熱點和難點,其中相變儲熱技術和太陽能的有效利用是最具發展前景的節能技術。 一些國家通過對溫室的覆蓋材料進行鍍膜處理來改變材料特性,使其具有阻止長波向外輻射而減少熱損耗的特性來實現節能效果。 荷蘭瓦赫寧根大學研製出一種可應用於溫室加熱降溫的太陽能集熱器,該集熱器可將儲存的多餘太陽能轉換成電能,從而進行冬季供暖與夏季降溫,節省能源消耗。 歐盟明確要求溫室作物生產全部採用無土栽培,替代費水、費肥、費工的傳統種植方式,可避免土壤連作障礙,生產出健康安全的農產品。 還有一些國家採用營養液閉路循環系統代替傳統的營養液無土栽培技術,通過對營養液的回收、過濾、消毒等技術手段,實現節水30%~40%、節肥35%~40%,大大提高了營養液的利用效率,也減少了營養液過剩外排造成的面源污染。 此外,探索溫室新型補光光源LED也是節能設備研製的熱點之一。
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2.4物聯網與農業深度融合,助推“智慧農業”隨著互聯網、大數據、雲平臺等技術的普及,溫室環境控制逐步實現智慧化、網路化管理。 荷蘭已將環境智慧控制系統應用於現代設施花卉生產中,可以依據花卉生長階段對於不同環境因數的需求,利用物聯網技術對包括溫度、光照、空氣、濕度、化肥等環境因數的多維調控,並結合遙感技術、管理專家系統、地理資訊系統等高新技術對鮮花從移栽、生長、採收、包裝儲運、自檢自控等流程中的資訊、圖像進行資訊化管理,實現了鮮花生產的高度自動化。 美國、日本、以色列等通過研究溫室作物生長髮育與環境、營養之間的定量關係,構建作物生長髮育模型和環境控制資訊化模型應用到溫室生產管理中,進一步降低了溫室系統能耗和運行成本。 日本大力發展植物工廠系統,利用感測器對溫室內的環境因數進行自動化採集和校驗,將數據傳輸至計算機、手機等終端,實現了生產過程的自動化、智慧化和可視化。 截至2016年底,日本擁有254家植物工廠,其中超過200家都為密閉空間的“人工光型”及“人工光與太陽光並用型”植物工廠,建立起農作物周年連續產出。
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3 我國設施農業發展的特點3.1因地制宜開發地域性鮮明的設施類型我國溫室結構的發展經過了4個時期:20世紀30年代的雛形時期,其結構的典型特徵為一面坡加立窗; 20世紀50年代的改良時期,一面坡日光溫室結構,取消了前立窗,採光角增至30°,后牆高度降至0.7~0.8 m,使後屋面坡角增至26°以上; 20世紀70年代至90年代的發展時期,開展了基於溫室的採光理論對不同緯度地區採光屋面形狀和採光面角度進行優化設計,從而確定溫室的建築參數,代表性的溫室結構有「感王式」和「鞍山I.型」; 21世紀初至今的升級時期,我國各地結合區域、資源特點因地制宜地對設施農業溫室大棚的結構進行改造升級,形成具有鮮明特徵的結構類型,如薊春型、連棟型、陰陽型、壽光7代等新型溫室。