15 中國農(nóng)村科技 2023 年 2 月 設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展評(píng)說 文 楊其長 設(shè)施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀與水平 設(shè)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(shù)手段 局部改善 或完全創(chuàng)造適宜的小氣候環(huán)境 實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù) 生產(chǎn)的一種高效農(nóng)業(yè) 設(shè)施農(nóng)業(yè)的顯著特征是環(huán)境 相對(duì)可控 受四季氣候影響小 對(duì)土地依賴相對(duì)較 弱 產(chǎn)量高 品質(zhì)易于控制 并可實(shí)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(jì) 80 年代以來 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)得到快速 發(fā)展 截至 2021 年底 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已達(dá) 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(shù) 16 特別策劃 Specially Curated 同時(shí)通過生物與環(huán)境傳感器的檢測與反饋 實(shí)現(xiàn)智 慧決策與管控 二是機(jī)械化與機(jī)器人技術(shù)快速推進(jìn) 根據(jù)設(shè)施生產(chǎn)的特定需求 研制出作物育苗 定植 移栽 收獲 分級(jí)包裝等替代人力操作的成套機(jī)械 種苗嫁接機(jī)器人 水肥一體化智能機(jī)械 以及黃瓜 番茄 彩椒等果菜采收機(jī)器人等 三是無人植物工 廠技術(shù)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(jī)械手和機(jī)器人成套技術(shù) 實(shí)現(xiàn)技術(shù)全面 領(lǐng)先 在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中的意義 設(shè)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(xí) 近平總書記指出 要樹立大食物觀 向設(shè)施農(nóng) 業(yè)要食物 黨的二十大報(bào)告指出 發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè) 構(gòu)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(shè)施農(nóng)業(yè) 保障食物安全指明了新的方 向 設(shè)施農(nóng)業(yè)單位土地產(chǎn)能可達(dá)露地 2 10 倍 植 物工廠甚至可達(dá) 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(shè)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(shù)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(shè)施農(nóng)業(yè)開發(fā)潛力 的土地 同時(shí) 城市的屋頂 陽臺(tái) 地下 樓宇等 空閑空間也在 5000 萬畝以上 這些都是設(shè)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(shí)施 新疆 甘肅等地積極探索戈壁設(shè)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(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新的有效途徑 三三 是高技術(shù)引領(lǐng)的重要方向 設(shè)施農(nóng)業(yè)是生物技術(shù) 信息技術(shù) 新型材料等高新技術(shù)集成的產(chǎn)物 一些 前沿技術(shù)成果 大數(shù)據(jù) 人工智能 機(jī)器人 新能 源 新材料等都率先在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域利用 尤其是 植物工廠 更是技術(shù)高度密集的產(chǎn)業(yè)方向 設(shè)施農(nóng) 業(yè)的技術(shù)進(jìn)步必將推動(dòng)農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 進(jìn)而推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展 因此 設(shè)施農(nóng)業(yè)必將在 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中起到重要的引領(lǐng)作用 溫室 1 8 萬公頃和植物工廠 250 座的四種結(jié)構(gòu)形態(tài) 設(shè)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(shù)進(jìn)展方面 通過 40 多年的持續(xù)科技創(chuàng) 新 我國在節(jié)能設(shè)施結(jié)構(gòu) 環(huán)境調(diào)控以及植物工廠 等方面取得了重要進(jìn)展 一是在節(jié)能型設(shè)施結(jié)構(gòu)方 面 通過理論模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化與材料創(chuàng)新 節(jié)能日 光溫室結(jié)構(gòu) 材料 栽培以及配套裝備等關(guān)鍵技術(shù) 不斷取得新進(jìn)展 實(shí)現(xiàn)在北緯 34 42 區(qū)域冬季 不加溫條件下也能進(jìn)行果菜類作物的生產(chǎn) 年節(jié)約 標(biāo)準(zhǔn)煤 7 8 億噸以上 二是在設(shè)施環(huán)控與裝備技術(shù) 方面 針對(duì)不同氣候特征和作物需求 研制成功保 溫 遮陽 通風(fēng) 降溫 主動(dòng)蓄能調(diào)溫等環(huán)境調(diào)控 技術(shù)裝備 研發(fā)出播種 育苗 肥水一體化等作業(yè) 機(jī)具 保障溫室周年高效生產(chǎn) 番茄 黃瓜畝產(chǎn)可 達(dá) 2 萬公斤以上 三是智能植物工廠技術(shù)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(guān)鍵技術(shù) 實(shí) 現(xiàn)了植物工廠成套裝備的完全國產(chǎn)化 在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)瓶頸方面 雖然我國設(shè)施農(nóng)業(yè)取 得了重要進(jìn)展 但與發(fā)達(dá)國家相比 仍有不小差 距 一是設(shè)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(shè)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(duì)較低 日光溫室占比僅 為 35 40 二是機(jī)械化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率低 設(shè)施生產(chǎn)機(jī)械化率僅為 35 左右 勞動(dòng)強(qiáng)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(shè)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(dá) 40 50 升 水肥利用率僅為 荷蘭 以色列的 1 2 1 3 在新技術(shù)的應(yīng)用方面 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展在 今后一個(gè)時(shí)期必將從一個(gè)大國不斷向強(qiáng)國邁進(jìn) 因 此 新技術(shù)的不斷革新和應(yīng)用將成為必然趨勢 一一 是智慧化管控技術(shù)快速突破 通過對(duì)作物發(fā)育與環(huán) 境 營養(yǎng)定量關(guān)系的持續(xù)研究 構(gòu)建了不同作物的 環(huán)境生物學(xué)模型 研發(fā)出以環(huán)境 營養(yǎng)與生理信息 為基礎(chǔ) 以最大生物量為目標(biāo)函數(shù)的智能決策系統(tǒng) 作者單位 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所