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【农业4.0】设施农业智能化发展趋向

更新时间:2017-08-10

目前,发达国家设施农业已具备了技术成套、设施设备完善、生产比较规范、产量稳定、质量保证性强等特点,形成了设施制造、环境调节、生产资材为一体的产业体系,能根据动植物生长的最适生态条件在现代化设施内进行四季恒定的环境自动控制,使得不受气候条件影响,实现了周年生产、均衡上市。

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设施农业智能化是设施农业发展水平的标志和发展的方向。智能化程度越高,设施农业和农业科技发展水平越高。从初级自动化控制向高级智能化转变,从非标准化设施向标准化产品过渡,控制系统从自动化向智能化转变是设施农业发展趋势,突出体现在现代化温室和植物工厂等方面。

现代化温室

现代化温室是荷兰、英国、法国、德国、日本等国家设施农业智能化的主要表现形式。这种温室可以自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照,每平方米温室一季可产番茄30~50 kg或黄瓜40 kg,或产月季花180枝左右,相当于露地栽培产量10倍以上。

当前,现代化温室发展的主要问题是能源消耗大、成本高,因此其发展趋向重点是研究节能措施,如室内采用保温帘、双层玻璃、多层覆盖和利用太阳能等技术措施。有些国家,如美国、日本、意大利等国开始把温室建在适于喜温作物生长的温暖地区,以减少能源消耗。以色列则研究开发电脑自动调温、调湿、调气、调光的温室,用于鸡、鱼等家禽和水产动物的养殖。荷兰设施农业智能化重点是畜牧业生产的自动化程度和标准化,奶牛饲养、挤奶、牛奶的罐装、冷藏及圈养时的喂料、喂水、清圈等过程自动控制;美国的畜禽饲养计算机化也已经相当普遍,正向畜禽生产管理自动化发展,例如管理猪生产的计算机系统中存储着分娩、死亡、生长、出售、食物比例和管理过程中所需的各种数据和信息,它可以分析、预测猪的销售、交配、产仔母猪所需饲料、猪种退化以及最佳良种替代等。

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植物工厂

植物工厂是目前智能化最高水平的设施农业,是继温室栽培之后发展的一种高度专业化、现代化的设施农业。植物工厂与温室生产不同点在于,完全摆脱大田生产条件下自然条件和气候的制约,应用近代先进设备,完全由人工控制环境条件,全年均衡供应农产品。

目前,植物工厂在一些发达国家得到了较快发展,初步实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名贵花木等,其设施内部环境因素(如温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等)的调控由过去单因子控制向利用环境、计算机多因子动态控制系统发展,实现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业的智能化。

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美国、荷兰等发达国家,还一直在研究利用“植物工厂”种植小麦、水稻以及进行植物组织培养和快繁、脱毒。由于这种植物工厂的作物生产环境不受外界气候等条件影响,蔬菜如生菜种苗移栽2周后,即可收获,全年收获产品20茬以上,蔬菜年产量是露地栽培的数十倍,是温室栽培的10倍以上。荷兰、美国采用工厂化生产蘑菇,每年可栽培6. 5个周期,每周期只需20 d,产蘑菇25. 27 kg /m2。此外,在植物工厂可实现无土栽培,不用农药,能生产无污染的蔬菜等。

目前,世界上只有30多个植物工厂,由于设备投资大、耗电多(占生产成本一半以上), 如何降低成本和“工厂化”成套技术研究是现在和将来设施农业智能化的发展趋向。

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