国外设施农业的工厂化趋势

北 京农业 2012 年 11 月上旬刊他 山 之 石设施农业是科技含量高 、高投入 、高产出 、高效益的集约化生产方式 ，荷兰 、日本 、以色列 、美国 、韩国 、西班牙 、意大利 、法国和加拿大等国是设施农业十分发达的国家 ，其设施设备标准化程度 、种苗技术及规范化栽培技术 、植物保护及采后加工商品化技术 、新型覆盖材料开发与应用技术 、设施综合环境调控及农业机械化技术居世界领先地位 。设施内生产管理的机械化与设施环境调控自动化是工厂化农业的重要方面 ， 能提高作业与控制的精度 、作业效率 、作业者的安全性与舒适性 ，实现省力化 。设施栽培作业包括耕耘 、育苗 、定植 、管理 、防治病虫害 、收获 、产品包装等 ，不仅作业项目多 ，而且设施内高温 、高湿 、通风不良的作业环境非常需要发展自动化技术 ，包括机械化育苗技术 、机器人移栽 、自动喷滴灌与自动施肥技术的开发等 。近年来国外工厂化农业技术创新与发展呈现如下特点与趋向 。种苗产业非常发达 荷兰 、日本 、以色列 、韩国等国家非常重视温室用品种选育 ， 能为温室提供专用的耐低温 、高温 、寡照 、高湿 ，具有多种抗性 、优质高产的种苗 。 如荷兰境内有 130 个种苗专营公司 ，种质资源有强大优势 ，在脱毒 、 快繁等方面有很高的技术水平 。单产水平高 荷兰温室番茄年产量达到每米24050 千克 。420 公顷蔬菜温室 ，以生产番茄 、黄瓜 、 甜椒为主 ， 产值高达 12亿 14 亿美元 。 日本 、以色列 、韩国 、 西班牙等国单位面积优质蔬菜产出率也相当高 ， 因而农户收入水平高 。温室日趋大型化 大型温室设施具有投资省 、土地利用率高 、室内环境相对稳定 、节能 、便于作业和产业化生产等优点 ， 设施日趋大型化 、规模化渐成趋势 。计算机智能化温室综合环境控制系统开始普及 工厂化农业的核心是对设施内栽培环境能有效地控制 ， 进行机械化与自动化生产 ， 营造适于作物生长的最佳环境条件 。 计算机智能化调控装置系统采用不同功能的传感器探测头 ， 准确采集设施内室温 、叶温 、地温 、室内湿度 、土壤含水量 、溶液浓度 、二氧化碳浓度 、风向 、风速以及作物生长状况等参数 ，通过数字电路转换后传回计算机 ， 并对数据进行统计分析和智能化处理后显示出来 ， 根据作物生长所需最佳条件 ， 由计算机智能系统发出指令 ，使有关系统 、装置及设备有规律运作 ，将室内温 、光 、水 、肥 、气等诸因素综合协调到最佳状态 ， 确保一切生产活动科学 、有序 、规范 、持续地进行 。计算机有记忆及查询功能 、 决策功能 ，为种植者全天候 24 小时提供帮助 。 采用智能化温室综合环境控制系统可节能 1550，节水 、节肥 、节省农药 ，提高作物抗病性 。 荷兰温室的运作基本由计算机控制操作 ， 其五大温室制造公司不仅在结构 、 机械化 、 自动化 、 产品采后处理方面技术水平高 ，而且在计算机智能化 、温室环境调控方面也居世界领先地位 ，配套温室设施出口额占世界贸易的 80。 未来的计算机人工智能系统还要和气象站 、种苗公司 、生产资料 、病虫害测报 、市场营销 、有关研究机构以及相关的农业团体等联网 ， 不仅做到栽培环境全自动控制 ，而且可进行产量 、产值的预测 ， 为生产者提供更为广泛的信息情报和确切的决策依据 。但是 ， 这种智能化专家系统造价昂贵 ， 主要用于高产值园艺作物的周年生产 。管理机械化 、 自动化程度高日本 、韩国根据资源短缺 、从业人员减少 、老龄化等现实 ，研究开发了多种小型 、轻便 、多功能 、高性能的设施园艺耕作机具 、 播种育苗装置 、灌水施肥装置 、通风窗自动开闭温湿度调节装置 、 二氧化碳施肥装置以及自动嫁接装置国 外 设 施 农 业 的工 厂 化 趋 势輨輳讂北 京农业 2012 年 11 月上旬刊农 科 天 地等 。 以色列利用温室冬季生产花卉 、蔬菜大量出口创汇 ，享有 “冬季欧洲厨房 ”美称 。其温室结构先进 ，装有幕帘 、天窗及遮阳网 ，可根据光照强度自动移动调节 ，温室温度 、湿度 、通风 、施肥 、灌水实行自动化 、机械化 。 在国外 ，机器人的研究 、 开发应用已被广泛重视 ，并取得初步成果 。日本开发了育苗移栽机器人 ，可行走的耕耘 、施肥机器人 ， 可完成多项作业的机器人 ， 用于组织培养作业的机器人 ，柑桔 、葡萄收获机器人等 。无土栽培成为主要栽培方式欧共体明确规定 ， 所有欧共体国家园艺作物要全部实现无土栽培 。无土栽培不仅高产 ，而且可向人们提供健康 、营养 、无公害 、无污染的有机食品 ， 营养液循环利用能节省投资 ，保护生态环境 。西方发达国家近些年设施内无土栽培技术发展十分迅速 ， 荷兰 、英国 、法国 、意大利 、西班牙 、德国大部分设施内均进行无土栽培 。植物工厂 植物工厂是在全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系 ，还可分别称之为 “蔬菜工厂 ”“花卉工厂 ”“苗木工厂 ”等 。植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志 ， 设备建造及运转费用很高 。 植物工厂能免受外界不良环境影响 ， 实现高技术密集型省力化作业 。奥地利 、丹麦 、美国 、英国 、日本等国都先后建立了一批植物工厂 ， 用于试验研究和示范 ， 为工厂化农业发展展现了美好前景 。（欣 雨 ）在不久的将来 ， 我们可以随处看见这样的情景 ： 农民坐在电脑前 ，轻点鼠标 ，即可实现翻地 、播种 、除虫 、灌溉和收获 ，就如同“开心农场 ”一般简单 ，这一切 ，有赖于物联网在农业领域的应用 。物联网的概念于 1995 年由比尔盖茨在其 未来之路 一书中首次提及 ； 在 2005 年突尼斯举行的信息社会世界峰会上 ， 国际电信联盟 （ITU） 发布了互联网报告2005：物联网 ，正式提出了物联网的概念 。物 联 网 的 概 念 物 联 网（Internet of things）应用最广的一个定义是 ： 通过射频识别 （RFID）、红外感应器 、全球定位系统 、 激光扫描器等信息传感设备 ，按约定的协议 ，把任何物品与互联网相连接 ， 进行信息交换和通信 ， 以实现智能化识别 、定位 、跟踪 、监控和管理的一种网络系统 。 在这个网络中 ，物品 （商品 ）能够彼此进行 “交流 ”，而无需人的干预 。 其实质是利用射频自动识别 （RFID）技术 ，通过互联网实现物品 （商品 ）的自动识别和信息的互联与共享 。物联网概念被提出以后 ，迅速风靡全世界 ， 已成为全球瞩目的关键词 ，被业界广泛认为是继计算机与互联网后的又一次信息化浪潮 。 物联网所要实现的就是物与物之间的互联 、共享 、互通 。 目前 ，被深入的应用于绿色农业 、工业监控 、公共安全 、城市管理 、远程医疗 、智能家居 、智能交通和环境监测等社会生活的各个领域 。物联网的特征 物联网可分为三层 ：感知层 、网络层和应用层 。 感知层的作用是获取状态信号 （模拟信号或数字信号 ），通过智能软件完成对庞杂信息的整合 ，涉及到传感器芯片及技术 、 射频识别（RFID）技术 、二维码 、条形码 、MEMS（MicroElectroMechanicalSystems，微机电系统 ）等 ，其作用类似于人体结构中皮肤和五官的作用 ； 网络层是连接感知信号与应用系统桥梁 ， 涉及到通信技术 、互联网技术等 。其将感知层获取的信息进行传递和处理 ， 作用类似于人体结构中的神经中枢和大脑 ； 应用层是物联网与行业专业技术的深度融合 ， 与行业需求感 知 “农 业 物 联 网 ”輨輴讂