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