设施农业现状与发展评说_杨其长.pdf

15 中国农村科技 2023 年 2 月 设施农业现状与发展评说 文 杨其长 设施农业的现状与水平 设施农业 亦称环境 控制农业 是通过一定的工程技术手段 局部改善 或完全创造适宜的小气候环境 实现作物周年连续 生产的一种高效农业 设施农业的显著特征是环境 相对可控 受四季气候影响小 对土地依赖相对较 弱 产量高 品质易于控制 并可实现周年连续生 产 已经成为保障食物安全 尤其是 菜篮子 有 效供给的重要手段 受到世界各国的高度重视 20 世纪 80 年代以来 我国设施农业得到快速 发展 截至 2021 年底 我国设施农业面积已达 286 万公顷 总产值超过 1 4 万亿元 已经形成了日光 温室 81 万公顷 塑料拱棚 203 万公顷 大型连栋 现代农业大棚技术 16 特别策划 Specially Curated 同时通过生物与环境传感器的检测与反馈 实现智 慧决策与管控 二是机械化与机器人技术快速推进 根据设施生产的特定需求 研制出作物育苗 定植 移栽 收获 分级包装等替代人力操作的成套机械 种苗嫁接机器人 水肥一体化智能机械 以及黄瓜 番茄 彩椒等果菜采收机器人等 三是无人植物工 厂技术取得重要突破 突破植物工厂多层立体栽培 光 温 湿 气的均匀调控 以及超过 20 层的植 物工厂定植 移栽 间苗 采收 包装等操作的无 人化作业机械手和机器人成套技术 实现技术全面 领先 在未来农业发展中的意义 设施农业作为现代 农业的重要组成部分 必将在未来农业发展中发挥 重要作用 一是为保障食物安全提供有效途径 习 近平总书记指出 要树立大食物观 向设施农 业要食物 党的二十大报告指出 发展设施农业 构建多元化食物供给体系 党中央的重大决策部 署 为发展设施农业 保障食物安全指明了新的方 向 设施农业单位土地产能可达露地 2 10 倍 植 物工厂甚至可达 40 倍以上 在我国人均耕地极为 紧缺的条件下 大力发展设施农业可有效缓解食物 供给难题 二是为大幅拓展耕地资源提供技术支撑 我国拥有 20 多亿亩戈壁 沙漠 盐碱地等非耕地 资源 仅新疆就有 3 9 亿亩具有设施农业开发潜力 的土地 同时 城市的屋顶 阳台 地下 楼宇等 空闲空间也在 5000 万亩以上 这些都是设施农业 拓展的空间 近年来 随着 不与粮争地 战略的 实施 新疆 甘肃等地积极探索戈壁设施农业 北京 上海 成都等大城市尝试推广垂直植物工厂 这些 探索为未来设施农业发展提供了新的有效途径 三三 是高技术引领的重要方向 设施农业是生物技术 信息技术 新型材料等高新技术集成的产物 一些 前沿技术成果 大数据 人工智能 机器人 新能 源 新材料等都率先在设施农业领域利用 尤其是 植物工厂 更是技术高度密集的产业方向 设施农 业的技术进步必将推动农业相关产业的技术进步 进而推进现代农业的发展 因此 设施农业必将在 现代农业发展进程中起到重要的引领作用 温室 1 8 万公顷和植物工厂 250 座的四种结构形态 设施蔬菜人均占有量从 1981 年的 2 5 公斤增长到 2021年的190 多公斤 成功解决了我国蔬菜瓜果 的周年均衡供给难题 在技术进展方面 通过 40 多年的持续科技创 新 我国在节能设施结构 环境调控以及植物工厂 等方面取得了重要进展 一是在节能型设施结构方 面 通过理论模拟 结构优化与材料创新 节能日 光温室结构 材料 栽培以及配套装备等关键技术 不断取得新进展 实现在北纬 34 42 区域冬季 不加温条件下也能进行果菜类作物的生产 年节约 标准煤 7 8 亿吨以上 二是在设施环控与装备技术 方面 针对不同气候特征和作物需求 研制成功保 温 遮阳 通风 降温 主动蓄能调温等环境调控 技术装备 研发出播种 育苗 肥水一体化等作业 机具 保障温室周年高效生产 番茄 黄瓜亩产可 达 2 万公斤以上 三是智能植物工厂技术方面 突 破植物工厂 LED 光源创制 光 温耦合环境调控 营养液循环与控制以及智慧化管控等关键技术 实 现了植物工厂成套装备的完全国产化 在技术与产业瓶颈方面 虽然我国设施农业取 得了重要进展 但与发达国家相比 仍有不小差 距 一是设施单体规模小 抗逆能力弱 土地利用 率低 目前 我国 99 的设施为单栋日光温室和塑 料拱棚 缺少有效的环境调控手段 抵御极端天气 的能力弱 土地利用率相对较低 日光温室占比仅 为 35 40 二是机械化水平和劳动生产率低 设施生产机械化率仅为 35 左右 劳动强度大 生产效率较低 人均管理面积仅为荷兰的 1 4 三三 是产量低 资源利用率不高 设施番茄 黄瓜每平 方米产量10 30公斤 仅为荷兰的1 3 1 4 番茄 黄 瓜 每公斤用水量高达 40 50 升 水肥利用率仅为 荷兰 以色列的 1 2 1 3 在新技术的应用方面 我国设施农业的发展在 今后一个时期必将从一个大国不断向强国迈进 因 此 新技术的不断革新和应用将成为必然趋势 一一 是智慧化管控技术快速突破 通过对作物发育与环 境 营养定量关系的持续研究 构建了不同作物的 环境生物学模型 研发出以环境 营养与生理信息 为基础 以最大生物量为目标函数的智能决策系统 作者单位 中国农业科学院都市农业研究所