設施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展評說_楊其長.pdf

15 中國農(nóng)村科技 2023 年 2 月 設施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展評說 文 楊其長 設施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀與水平 設施農(nóng)業(yè) 亦稱環(huán)境 控制農(nóng)業(yè) 是通過一定的工程技術手段 局部改善 或完全創(chuàng)造適宜的小氣候環(huán)境 實現(xiàn)作物周年連續(xù) 生產(chǎn)的一種高效農(nóng)業(yè) 設施農(nóng)業(yè)的顯著特征是環(huán)境 相對可控 受四季氣候影響小 對土地依賴相對較 弱 產(chǎn)量高 品質(zhì)易于控制 并可實現(xiàn)周年連續(xù)生 產(chǎn) 已經(jīng)成為保障食物安全 尤其是 菜籃子 有 效供給的重要手段 受到世界各國的高度重視 20 世紀 80 年代以來 我國設施農(nóng)業(yè)得到快速 發(fā)展 截至 2021 年底 我國設施農(nóng)業(yè)面積已達 286 萬公頃 總產(chǎn)值超過 1 4 萬億元 已經(jīng)形成了日光 溫室 81 萬公頃 塑料拱棚 203 萬公頃 大型連棟 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚技術 16 特別策劃 Specially Curated 同時通過生物與環(huán)境傳感器的檢測與反饋 實現(xiàn)智 慧決策與管控 二是機械化與機器人技術快速推進 根據(jù)設施生產(chǎn)的特定需求 研制出作物育苗 定植 移栽 收獲 分級包裝等替代人力操作的成套機械 種苗嫁接機器人 水肥一體化智能機械 以及黃瓜 番茄 彩椒等果菜采收機器人等 三是無人植物工 廠技術取得重要突破 突破植物工廠多層立體栽培 光 溫 濕 氣的均勻調(diào)控 以及超過 20 層的植 物工廠定植 移栽 間苗 采收 包裝等操作的無 人化作業(yè)機械手和機器人成套技術 實現(xiàn)技術全面 領先 在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中的意義 設施農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)的重要組成部分 必將在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮 重要作用 一是為保障食物安全提供有效途徑 習 近平總書記指出 要樹立大食物觀 向設施農(nóng) 業(yè)要食物 黨的二十大報告指出 發(fā)展設施農(nóng)業(yè) 構建多元化食物供給體系 黨中央的重大決策部 署 為發(fā)展設施農(nóng)業(yè) 保障食物安全指明了新的方 向 設施農(nóng)業(yè)單位土地產(chǎn)能可達露地 2 10 倍 植 物工廠甚至可達 40 倍以上 在我國人均耕地極為 緊缺的條件下 大力發(fā)展設施農(nóng)業(yè)可有效緩解食物 供給難題 二是為大幅拓展耕地資源提供技術支撐 我國擁有 20 多億畝戈壁 沙漠 鹽堿地等非耕地 資源 僅新疆就有 3 9 億畝具有設施農(nóng)業(yè)開發(fā)潛力 的土地 同時 城市的屋頂 陽臺 地下 樓宇等 空閑空間也在 5000 萬畝以上 這些都是設施農(nóng)業(yè) 拓展的空間 近年來 隨著 不與糧爭地 戰(zhàn)略的 實施 新疆 甘肅等地積極探索戈壁設施農(nóng)業(yè) 北京 上海 成都等大城市嘗試推廣垂直植物工廠 這些 探索為未來設施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新的有效途徑 三三 是高技術引領的重要方向 設施農(nóng)業(yè)是生物技術 信息技術 新型材料等高新技術集成的產(chǎn)物 一些 前沿技術成果 大數(shù)據(jù) 人工智能 機器人 新能 源 新材料等都率先在設施農(nóng)業(yè)領域利用 尤其是 植物工廠 更是技術高度密集的產(chǎn)業(yè)方向 設施農(nóng) 業(yè)的技術進步必將推動農(nóng)業(yè)相關產(chǎn)業(yè)的技術進步 進而推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展 因此 設施農(nóng)業(yè)必將在 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中起到重要的引領作用 溫室 1 8 萬公頃和植物工廠 250 座的四種結構形態(tài) 設施蔬菜人均占有量從 1981 年的 2 5 公斤增長到 2021年的190 多公斤 成功解決了我國蔬菜瓜果 的周年均衡供給難題 在技術進展方面 通過 40 多年的持續(xù)科技創(chuàng) 新 我國在節(jié)能設施結構 環(huán)境調(diào)控以及植物工廠 等方面取得了重要進展 一是在節(jié)能型設施結構方 面 通過理論模擬 結構優(yōu)化與材料創(chuàng)新 節(jié)能日 光溫室結構 材料 栽培以及配套裝備等關鍵技術 不斷取得新進展 實現(xiàn)在北緯 34 42 區(qū)域冬季 不加溫條件下也能進行果菜類作物的生產(chǎn) 年節(jié)約 標準煤 7 8 億噸以上 二是在設施環(huán)控與裝備技術 方面 針對不同氣候特征和作物需求 研制成功保 溫 遮陽 通風 降溫 主動蓄能調(diào)溫等環(huán)境調(diào)控 技術裝備 研發(fā)出播種 育苗 肥水一體化等作業(yè) 機具 保障溫室周年高效生產(chǎn) 番茄 黃瓜畝產(chǎn)可 達 2 萬公斤以上 三是智能植物工廠技術方面 突 破植物工廠 LED 光源創(chuàng)制 光 溫耦合環(huán)境調(diào)控 營養(yǎng)液循環(huán)與控制以及智慧化管控等關鍵技術 實 現(xiàn)了植物工廠成套裝備的完全國產(chǎn)化 在技術與產(chǎn)業(yè)瓶頸方面 雖然我國設施農(nóng)業(yè)取 得了重要進展 但與發(fā)達國家相比 仍有不小差 距 一是設施單體規(guī)模小 抗逆能力弱 土地利用 率低 目前 我國 99 的設施為單棟日光溫室和塑 料拱棚 缺少有效的環(huán)境調(diào)控手段 抵御極端天氣 的能力弱 土地利用率相對較低 日光溫室占比僅 為 35 40 二是機械化水平和勞動生產(chǎn)率低 設施生產(chǎn)機械化率僅為 35 左右 勞動強度大 生產(chǎn)效率較低 人均管理面積僅為荷蘭的 1 4 三三 是產(chǎn)量低 資源利用率不高 設施番茄 黃瓜每平 方米產(chǎn)量10 30公斤 僅為荷蘭的1 3 1 4 番茄 黃 瓜 每公斤用水量高達 40 50 升 水肥利用率僅為 荷蘭 以色列的 1 2 1 3 在新技術的應用方面 我國設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展在 今后一個時期必將從一個大國不斷向強國邁進 因 此 新技術的不斷革新和應用將成為必然趨勢 一一 是智慧化管控技術快速突破 通過對作物發(fā)育與環(huán) 境 營養(yǎng)定量關系的持續(xù)研究 構建了不同作物的 環(huán)境生物學模型 研發(fā)出以環(huán)境 營養(yǎng)與生理信息 為基礎 以最大生物量為目標函數(shù)的智能決策系統(tǒng) 作者單位 中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所