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  • 设施农业发展现状及关键技术
  • 2022-01-09 04:18:11
  • 概念解读

    设施农业,是在环境相对可控条件下,采用工程技术手段,进行动植物高效生产的一种现代农业方式。

    设施农业是个新的生产技术体系,它的核心设施就是环境安全型温室、环境安全型畜禽舍、环境安全型菇房。

    设施农业从种类上分,主要包括设施园艺和设施养殖两大部分。设施养殖主要有水产养殖和畜牧养殖两大类。


    一.国内外设施农业概况


    (一)国外设施农业发展概况

    20世纪60年代以来,美国、荷兰、以色列、日本等一些发达国家开始研究设施农业工厂化,使传统农业逐步摆脱了自然资源的束缚,进一步满足了多元化、多层次消费需求。

    荷兰是设施农业大国,是世界著名的设施园艺发达国家,地域虽小,但拥有世界上最先进的玻璃温室。同时,在计算机智能化、温室环境调控方面居世界领先地位。以色列的温室设备材料、滴灌技术、种植技术、气候监控技术、病虫害防治技术等均属世界一流,在设施灌溉技术方面处于世界领先地位。

    日本的温室配套设施和综合环境调控技术居世界先进水平,几乎所有品种的蔬菜在很大程度上都依赖温室生产。美国开发的高压雾化降温、加湿系统及夏季降温用的湿帘降温系统处于世界领先水平。


    (二)国外设施农业发展概况

    自从20世纪80年代开始,我国从国外大量引进连栋温室技术,相关现代设施农业技术有了起步。我国的设施农业慢慢从设备单一、技术不成熟向生产集约化、机械化转变。设施农业规模不断扩大、层次逐渐提高。

    虽然近年来我国在设施农业方面取得了可喜的成就,但与发达国家相比仍有较大差距,具体表现在设施水平偏低、设施内栽培作物品种单机械化和自动化程度低、运行管理机制不全等几个方面。

    我国设施农业面临的问题主要表现在,发展模式较落后,设施农业装备条件差;标准体系不健全,标准贯彻滞后;科技创新条件差,机制不完善 ;推广体系不健全,技术应用水平较低;从业者素质较低,人力资源供应不足等。


    二.设施农业技术发展趋势


    (一)水肥一体化技术


    (二)植物工厂关键技术


    (三)植物组织培养技术


    (四)无土栽培技术


    从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。

    水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。

    (五)农业物联网技术

    三.设施农业的典型案例

    (一)智能温室


    智能温室,通常简称连栋温室或者现代温室,它是设施农业中的高级类型,拥有综合环境控制系统,利用该系统可以直接调节室内温、光、水、肥、气等诸多因素,可以实现全年高产、稳步精细蔬菜、花卉,经济效益好。近几年随着蔬菜大棚建设的快速发展,智能温室为农业发展带来了推动力。智能温室的控制一般由信号采集系统、中心计算机、控制系统三大部分组成。 

    2.类型

    (1)按种类分类,可分为塑料温室、玻璃温室、日光温室、塑料大棚、单体温室

    (2)按照连接形式分类,可分为单栋温室、连栋温室

    (3)按按材料分类,可分为薄膜温室、玻璃温室、塑料板温室

    (4)按功能分类,根据温室的最终使用功能可分为生产性温室、试验(教育)性温室和允许公众进入的商业性温室

    (5) 按型号分类,可分为GLP622单栋/连栋、 联合6型、联合8型、GKW7430薄膜、GSW8432/8430/825温室、PC板温室

    (6)温室按物理植保技术分类,可分为环境安全型温室,环境控制型温室

    ……

    3.案例

    (1)休闲游乐型温室

    休闲游客型温室大多是在一些休闲农业园区建造的,其形成的目的是为满足游客在园区游玩时获得更好的体验,度过更美好的闲暇时光,特别是为满足孩子的需求。这类型温室主要是在大型玻璃温室中设计丰富多彩的游艺、戏水等项目。内部设计不同的生态自然景观,给人以赏心悦目,惊险刺激的游园体验,不仅丰富了园区的活动内容,同时也增加了园区收入,尤其在北方寒冷的冬季,可大大缓解淡季造成的客源不足问题。例如北京的五洲植物乐园、盐城的杨侍生态园等。

    (2)大型展览展示型观光温室

    大型展览展示温室主要依托农业节庆活动、农业展会等,利用大空间温室打造的高科技农业、观光农业、农业展览会等形式组成的农业观光展示活动,每年定期在一定的时间内以某一个主题的形式呈现,通过活动展示和售卖高科技农业产品、新技术、新服务,从而达到宣传的目的,例如北京昌平农业嘉年华、杨凌农高会、寿光菜博会等。


    (二)植物工厂

    植物工厂(plant factory)的概念最早是由日本提出来的。植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制,使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。

    2.类型

    (1)按建设规模分类,可分为大型(1000m以上)、中型(300~1000m)和小型(300m以下)三种。

    (2)按生产功能分类,可分为植物种苗工厂和商品菜、果、花植物工厂,还有一部分大田作物、食用菌等。

    (3)按其研究对象的层次分类,可分为以研究植物体为主的狭义的植物工厂、以研究植物组织为主的组培植物工厂、以研究植物细胞为主的细胞培养植物工厂

    (4)按光能的利用方式不同分类,共三种类型,即太阳光利用型(简称太型)、人工光利用型或者叫完全控制性、太阳光和人工光并用型

    3.案例

    (1)湖南省日光温室型植物工厂

    2003年,湖南投资近2000万元,建成一座面积为10423平方米的水培蔬菜工厂,主要种植小白菜、蕹菜、青菜等。产出为20日一周期,此系中国第一套自行研制,拥有知识产权的日光温室型植物工厂。

    (2)北京市水培蔬菜工厂

    通过引进国外技术,建有类似的水培蔬菜工厂,占地21亩,日产5000公斤生菜,培育期约50天一周期,特点为每棵生菜的株重均为220克,主要供高级餐厅使用。

    (三)光伏设施农业

    光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业。

    光伏农业的光伏技术主要有: 光伏扬水系统、光伏水泵、滴灌、喷灌、微灌等。

    2.类型

    主要有以下几类: 太阳能杀虫灯、新型太阳能生态农业大棚、太阳能光伏养殖场、新型农村太阳能发电站、太阳能污水净化系统、农用太阳能小产品。

    3.案例

    (1)光伏+农科园

    天津市西青区精武镇光伏农业科技园项目建设222个大棚,不仅种植农作物,还运用光伏发电取暖来种植观赏花卉等,通过发电、种植、旅游产业融合发展,实现年产值约1.16亿元。

    (2)光伏+水产养殖

    湖北鄂州汀祖村通过“渔光互补”模式,结合水产养殖业建设20MWp的光伏发电系统,项目建成后不仅扩大了养殖规模,减少了煤的消耗,污染物排放得到了有效的控制。更带来了90万元的收益。 

    (3)光伏+食用菌种植

    河北省"食用菌之乡"平泉县积极探索光伏与食用菌种植结合的方式,实现"一地两用",建设30兆瓦的设施农业光伏发电项目,吸纳70户贫困户入驻,解决200余人就业。 


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