文|楊其長(zhǎng)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)

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(guó)的高度重視。

20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)得到快速發(fā)展。截至2021年底，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已達(dá)286萬(wàn)公頃，總產(chǎn)值超過1.4萬(wàn)億元，已經(jīng)形成了日光溫室81萬(wàn)公頃、塑料拱棚203萬(wàn)公頃、大型連棟溫室1.8萬(wàn)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(zhǎng)到2021年的190多公斤，成功解決了我國(guó)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(guó)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(yáng)、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(wàn)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(yíng)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(guó)產(chǎn)化。

在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)瓶頸方面：雖然我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)取得了重要進(jìn)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)不斷向強(qiáng)國(guó)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(shì)。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(yíng)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(yíng)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)，同時(shí)通過生物與環(huán)境傳感器的檢測(cè)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?！秉h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(guó)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(guó)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(yáng)臺(tái)、地下、樓宇等空閑空間也在5000萬(wàn)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(zhēng)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。