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正文內(nèi)容

中國設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略(編輯修改稿)

2025-07-22 01:58 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 第五,節(jié)能光源LED的應(yīng)用。植物并非利用太陽光的全部成分來進行光合作用,而是以波長610~720nm的紅、橙光以及波長400~510nm的藍、紫光為主要吸收峰值區(qū)域。以往的人工光源,如高壓鈉燈、金屬鹵素燈和熒光燈等,因含有紅外和遠紅外等發(fā)熱光譜成分,能耗大,運行成本高。近年來,隨著發(fā)光二極管(LightEmitting Diode, LED)技術(shù)的發(fā)展,研制出了針對植物需求的單色LED(如波峰為450nm的藍光、波峰為660nm的紅光等)及其組合光源,光能利用率可達80%~90%,節(jié)能效果極為顯著,并已經(jīng)實現(xiàn)了在溫室補光、組培、育苗以及植物工廠等領(lǐng)域的應(yīng)用[19]。 (3)溫室環(huán)境友好、資源高效利用技術(shù)得到廣泛關(guān)注。 由于對資源高效利用和環(huán)境保護的關(guān)注,一些發(fā)達國家近年來投入大量的精力進行溫室精確施肥、雨水收集、水資源和營養(yǎng)液的循環(huán)利用以及對土壤、大氣的保護等相關(guān)技術(shù)的研究,盡量減少資源的浪費和對環(huán)境的破壞。在無土栽培營養(yǎng)液的閉路循環(huán)技術(shù)方面,歐盟規(guī)定2000年以后所有的溫室無土栽培必須采用Closed System(閉路循環(huán)系統(tǒng)),通過對栽培系統(tǒng)末端營養(yǎng)液的回收、過濾和消毒,再經(jīng)過對營養(yǎng)液成分的檢測與補充,又重新回到溫室循環(huán)使用。目前,荷蘭Venlo型溫室的閉路循環(huán)系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)節(jié)水21%、節(jié)肥34%,而且還大幅度地減少了溫室生產(chǎn)對周邊環(huán)境的污染;在雨水收集利用方面,通過溫室天溝與輸水管路的連接,將雨水收集到溫室附近的蓄水池中,再通過過濾、凈化等措施,用于溫室的灌溉。據(jù)荷蘭統(tǒng)計,每公頃溫室配備的貯水罐(池)容積約1500m3,可解決75%溫室作物的灌溉用水;在病蟲害防治方面,通過采用生物防治和物理防治手段相結(jié)合的方式進行綜合防控,盡量減少化學藥劑的使用,實現(xiàn)蔬菜自身的品質(zhì)安全和對環(huán)境的零污染。 (4)植物工廠高技術(shù)研究逐漸受到重視。 植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)的高精度控制實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),是一種由計算機對植物生育過程的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境要素進行全天候控制,不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)方式。植物工廠可實現(xiàn)一年多茬次栽培,生菜、菠菜等葉菜類作物的栽培周期較露地可縮短1/4~1/2,產(chǎn)量可達150t/1000m2,為露地栽培的10~20倍。近年來,由于土地資源的限制以及人類開發(fā)太空的考慮,日本、美國、以色列、荷蘭等國積極進行植物工廠高技術(shù)的研究與探索,美國NASA甚至研究在太空采用人工光植物生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)宇航員食物的自給。日本政府基于本國農(nóng)業(yè)勞動力老齡化、生產(chǎn)成本的急劇上升以及人們對安全食品需求的考慮,多年來積極開展節(jié)能、環(huán)保、安全型植物工廠的研究與開發(fā),并通過政策與資金扶持,大大地推動了植物工廠高技術(shù)的發(fā)展[20]。 (5)溫室管理機器人研究已經(jīng)進入中試階段。 20 世紀80 年代中期以來, 隨著電子技術(shù)和計算機的發(fā)展, 特別是工業(yè)機器人、計算機圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的日益成熟, 以日本、荷蘭、英國和美國為代表的一些西方發(fā)達國家,在溫室管理機器人的研究方面進行了大量的探索, 試驗成功了多種具有人工智能的機器人, 如番茄采摘機器人、葡萄采摘機器人、黃瓜收獲機器人、西瓜收獲機器人、甘藍采摘機器人、蘑菇采摘機器人以及噴藥、嫁接、搬運機器人等,一批溫室管理機器人已經(jīng)進入中試階段[2124]。 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及存在的問題 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)科研工作起步于20世紀80年代初的“六五”期間,經(jīng)過30多年的發(fā)展,取得了數(shù)百項國家級和省部級科研成果,為進一步發(fā)展積累了豐富的成果和人才隊伍。 “六五”期間,由農(nóng)業(yè)部開始立項設(shè)立“熱浸鍍鋅鋼管裝配式塑料大棚研究設(shè)計”和“自然光照人工氣候室研究”兩個課題,分別對塑料大棚的骨架結(jié)構(gòu)與定型化設(shè)計、自然光照人工氣候室環(huán)境機理與調(diào)控技術(shù)進行了探索,并對半可控環(huán)境下蔬菜育苗技術(shù)改革進行了系統(tǒng)研究,初步探討了工廠化育苗的可行性?!捌呶濉逼陂g,農(nóng)業(yè)部設(shè)立了“設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)研究”研究項目,分別對“塑料大棚高產(chǎn)栽培技術(shù)”、“地熱溫室栽培技術(shù)”、“無土栽培設(shè)施及配套技術(shù)”三個專題進行了深入研究。“八五”期間,農(nóng)業(yè)部繼續(xù)設(shè)立“設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)研究”項目,分別就“日光溫室結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化及高產(chǎn)栽培技術(shù)”、“工廠化育苗設(shè)施及配套技術(shù)”和“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低成本的蔬菜無土栽培技術(shù)”等三個方面進行了重點研究。 “九五”期間,由前國家科委批準啟動的“工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程”項目,第一次正式提出了“工廠化農(nóng)業(yè)”的概念。該項目分別在北京、上海、廣東、遼寧、浙江等地實施,在不同類型區(qū)國產(chǎn)化溫室的研制與開發(fā)、溫室高產(chǎn)綜合配套技術(shù)的研究與設(shè)備開發(fā)、新品種選育、種植工藝、采后處理加工及產(chǎn)品檢測等方面取得了較大的進展。同時,通過規(guī)范化栽培技術(shù)的攻關(guān)研究,高效節(jié)能溫室番茄、 [25,26]。 “十五”期間,可控環(huán)境農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究正式列入國家“863”計劃,成為“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)”主題中的重要專題,相繼開展了“可控環(huán)境下主要蔬菜作物優(yōu)質(zhì)高效和無公害全季節(jié)生產(chǎn)技術(shù)”、“可控環(huán)境農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動控制系統(tǒng)研究”、“可控環(huán)境下蔬菜生育障礙防治技術(shù)與配套產(chǎn)品”、“可控環(huán)境園藝作物動態(tài)生長模擬與優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)”等方面的研究,并獲得了一批具有我國知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)品?!笆晃濉逼陂g,國家設(shè)立了科技支撐計劃“綠色環(huán)控設(shè)施農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范”、“現(xiàn)代高效設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究與示范”、“設(shè)施農(nóng)業(yè)配套關(guān)鍵技術(shù)裝備研究開發(fā)”、863“基于模型的日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化與數(shù)字化設(shè)計”、973“設(shè)施農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)研究”等一系列項目,目前正在進行具體實施過程中。 所有這些,為我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展奠定了人才、技術(shù)、基地與物質(zhì)儲備。但是,隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展,所面臨的問題也極為突出,主要表現(xiàn)為: (1) 連作障礙已經(jīng)成為影響我國設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤資源持續(xù)高效利用的重要瓶頸。 隨著設(shè)施作物栽培年限的增加,由于大量使用化肥以及重茬栽培,加上土壤管理措施不當,常引起土壤微生物種群的改變、土壤結(jié)構(gòu)的破壞和次生鹽漬化以及養(yǎng)分障礙的發(fā)生,造成土壤質(zhì)量退化、病蟲害頻繁發(fā)生以及藥劑的過量施用,嚴重影響了產(chǎn)地環(huán)境和園藝產(chǎn)品的質(zhì)量[33]; (2) 設(shè)施資源利用率不高,嚴重影響我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的持續(xù)高效發(fā)展。 與設(shè)施農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的資源要素包括土地、水和能源,這些都是我國的緊缺資源,長期以來設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多偏重于獲得高產(chǎn)、高效,不惜投入大量的資源,肥料、能源和水資源浪費嚴重,我國設(shè)施農(nóng)業(yè)單位面積水資源的利用率僅為以色列的1/5~1/6,而且肥料利用率更低,不僅造成資源浪費,還會引起面源污染,嚴重影響我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的持續(xù)高效發(fā)展[34]; (3) 設(shè)施作物與環(huán)境之間的交互作用機理研究薄弱,影響智能化管理與控制技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用效果。 由于在環(huán)境因子對作物生理生化、生長發(fā)育的影響、作物生長模型等方面研究不夠深入,缺乏有效的環(huán)境管理模型,環(huán)境控制
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