設施農業(yè)的發(fā)展分析
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在國外,20世紀下半葉設施農業(yè)作為一種產業(yè)開始得到大規(guī)模、迅猛的發(fā)展,美國、以色列、荷蘭、澳大利亞、日本等一些發(fā)達國家在設施農業(yè)和節(jié)水技術方面處于領先地位。近幾年各種新型建筑材料的應用給溫室創(chuàng)造了有利條件,作物生產管理技術大大提高,溫室面積和產量迅速增加。發(fā)達國家已形成了成套的技術、完整的設施設備和生產規(guī)范,并在向高層次、高科技、高度自動化、智能化方向發(fā)展,將形成完全擺脫自然條件的全新技術體系。如美國、荷蘭、日本等發(fā)達國家的設施化農業(yè)生產技術已形成完整的技術體系,部分現代化設施能根據植物對環(huán)境的不同需要,由計算機對設施內的溫、光、水、氣、肥等因子進行監(jiān)測和調控,生產的管理和作業(yè)實現了機械化,部分達到了自動化和智能化。遠程控制技術在設施農業(yè)中得到了廣泛的應用,如溫室群的管理技術、溫室環(huán)境的自動控制技術。智能管理技術正在得到應用,并向無人化方向發(fā)展。
美國GreenAir公司生產的GHC100型6溫室控制器為設施農業(yè)提供了全方位的控制能力,可實現從簡單的低成本通風控制到全方位的溫室控制,為植物提供最優(yōu)的生長環(huán)境;日本開發(fā)了適合雙方向的遠程監(jiān)視控制系統(tǒng)“OpenPLANET(簡稱OP)”,不分時間、地點,只要機網相聯,便能實現自如遙控;英國的無線系統(tǒng)公司開發(fā)了一系列無線通迅設備,如適合于分布廣泛的花園溫室或儲藏室的無線霜凍和入侵報警系統(tǒng)、便攜式無線電視系統(tǒng)、遠程無線灑水系統(tǒng)、加熱和通風控制系統(tǒng)等;美國Electrodepot公司生產的遠程監(jiān)測與控制系統(tǒng),能讓人們在店鋪或建筑物中實現遠程監(jiān)控,包含溫度、濕度、流量、CO2含量、電能、開關態(tài)或任意物理量的控制。應用計算機集散控制原理,采用新型的數字式溫濕度一體化傳感器和一線結構組成的溫室群溫濕度全數字自動巡回檢測系統(tǒng)已在溫室群中得到應用。我國設施農業(yè)經過20年的發(fā)展,有了長足進步,但與發(fā)達國家相比還有很大差距。科技含量和總體水平低,從設施設備到栽培技術管理不規(guī)范、不配套,難以形成較大規(guī)模商品生產。在產品的多品種、高品質和均衡上市等方面,與發(fā)達國家和市場需求差距較大。
由于基礎差、起步晚,受經濟實力影響,雖然進行了研究和開發(fā),也形成了一些符合國情的適用技術,但綜合應用研究還不夠深入,技術的綜合性、配套性和規(guī)范化還有待進一步完善和提高。因而,加強設施農業(yè)的科研、生產、應用的有機聯系,研究和開發(fā)科技含量高的實用技術,提高設施農業(yè)規(guī)?；⑸唐坊?、系列化、標準化生產水平,是今后一個時期我國設施農業(yè)發(fā)展的重點。目前,電子與空間技術以及光、機、電一體化技術在設施農業(yè)生產中備受重視,蔬菜和花卉品種實現了育苗、定植、采收到包裝上市的專業(yè)化生產和流水線作業(yè)。計算機技術已開始應用于設施農業(yè)生產中,生物技術、圖像處理技術、核技術和因特網技術等高新技術將不斷引入并應用生產實踐中。
2設施農業(yè)的主要設備與發(fā)展
將各種動力機械及作業(yè)機械應用于設施農業(yè)生產過程中,完成各項設施生產管理,成為設施農業(yè)的生產方式。目前設施農業(yè)配套的機械及設備主要有卷簾和開窗機械、田間耕作機械、施肥裝置、播種育苗及栽植機械、植保機械、灌溉系統(tǒng)、溫濕度控制技術及設備,還有運輸采摘、自動嫁接、地膜覆蓋機械及自動控制系統(tǒng)。在實際生產過程中,上述設備的應用使設施農業(yè)有了飛速的發(fā)展。美國、加拿大等國開發(fā)了多種小型、輕便、多功能的設施園藝耕作機具、播種育苗裝置、灌水施肥裝置、通風窗自動開閉及溫濕度調節(jié)裝置等;日本、韓國已研制出蔬菜嫁接機器人、無人行走車、施肥機器人等,實現了管理機械化和自動化。法國、意大利、日本、德國等大多采用營養(yǎng)液栽培,因其可向人們提供營養(yǎng)、無公害、無污染的有機食品,營養(yǎng)液重復利用可節(jié)省投資、保護生態(tài)環(huán)境。在我國計算機智能化溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)開始應用,利用該系統(tǒng)可準確采集室溫、葉溫、地溫、濕度、溶液濃度、二氧化碳濃度、土壤含水量、風速、風向及作物生長狀況等參數,將室內溫、光、水、氣、肥等諸多因素直接協調到最佳狀態(tài),可節(jié)能、節(jié)藥、節(jié)肥、節(jié)水并增產。
3我國設施農業(yè)技術存在的問題
我國的設施農業(yè)技術由于發(fā)展較晚,大多是在參考借鑒國外技術的基礎上自行開發(fā)的,設施模式和種類雜,缺乏完整和系統(tǒng)的深入研究,沒有統(tǒng)一的、科學的設施規(guī)范和標準,各種設施之間互不配套,配套裝置與部件的生產制造之間缺乏有機的分工與合作,難以實現成果的合理組轉配套,制約了設施農業(yè)的健康發(fā)展。歸納問題如下:
(1)設施水平低,抗自然災害能力差。沒有適用的溫室設計、制造和施工標準,無質量保證。絕大部分是結構簡單的塑料大棚和日光溫室,只能起一定的保溫作用,對光、溫、氣、濕等環(huán)境因子的調控能力差。有些溫室遇有大風、雨雪災害,甚至出現倒塌、壓垮和變形現象,導致產量低、品質差,經濟損失大。
(2)栽培機械化程度低,自動控制設備不配套,生產過程中的土壤耕作、播種、微量灌溉、施肥、環(huán)境監(jiān)控等絕大部分靠人工進行,作業(yè)環(huán)境差、生產效率低、勞動強度大。設施農業(yè)裝備是綜合設施技術中的薄弱環(huán)節(jié),對設施技術的進一步發(fā)展已形成制約。雖然研究開發(fā)了一些設施裝備,但生產率低、適應性差,在作業(yè)性能、可行性和使用壽命等方面大都存在問題。
(3)缺乏設施栽培品種,無栽培優(yōu)良品種意識,對科技含量高的名優(yōu)特稀品種栽培、營養(yǎng)液栽培、無污染蔬菜生產經驗不足,導致產品質量差、產量低。
(4)規(guī)模小,效益差。設施農業(yè)只有形成規(guī)模,建立相應的市場運營體系,建成有地方特色的蔬菜、花卉市場,才能取得好的經濟效益和社會效益。我國設施農業(yè)的技術含量近幾年有了新的突破,符合中國國情的節(jié)能型日光溫室的采光、保溫性能達到了國際先進水平。從日本、以色列、荷蘭、法國等設施農業(yè)發(fā)達國家引進的溫室,基本屬于輕質耐腐蝕金屬材料的基礎結構,自動化程度高、技術先進,數據采集和調節(jié)控制實現了計算機智能化,對盡快提高我國的設施化農業(yè)生產技術水平起著借鑒和促進作用。
4設施農業(yè)的發(fā)展趨勢
4.1向結構標準化、管理科學化、監(jiān)控智能化發(fā)展
根據當地的自然條件、栽培制度、資源情況等因素,設計適合當地條件,能充分利用太陽輻射能的標準型設施、裝置及構件,實現工廠專業(yè)化生產。設施的生產過程可根據生物體一天中不同時間或條件下的溫度、濕度及光照的要求,定時、定量地自動調節(jié),并由計算機實現室內環(huán)境的調節(jié)與控制,做到精確管理,創(chuàng)造更穩(wěn)定、更理想的環(huán)境條件?？筛鶕矬w在不同季節(jié)、不同發(fā)育階段、不同氣候條件下對各種生態(tài)因子的要求,制定一整套具體指標,溫度、光照、水分、養(yǎng)分及增濃二氧化碳等依據測定的數據并均按生物的生理指標進行生產全過程管理。
4.2向設施大型化發(fā)展
由于室內溫度穩(wěn)定,日溫差較小,單位面積造價低,容易實現機械化操作管理,設計建造趨向大型化、超大型化方向發(fā)展,但是大型設施有日照較差、空氣流通不暢等缺點。
4.3向工廠化發(fā)展
從1964年維也納建成世界上第一個種植花卉為主的綠色工廠以來,“植物工廠”在科技和工業(yè)化發(fā)達的國家進入高速發(fā)展階段,工業(yè)化連續(xù)生產線的植物工廠也由采用三維式人工光照系統(tǒng)、營養(yǎng)液為基質、機械化措施調控室內的溫度、濕度、水分和二氧化碳、添注營養(yǎng)成份等第二代人工氣候室向采用低能耗的自然光照系統(tǒng)、環(huán)境與氣象因子智能調控、無土化循環(huán)液體基質為表征的第三代人工氣候室方向發(fā)展。
