“2016设施农业产业大会”主题报告精编

2017-04-23 19:27张瑜
农业工程技术·温室园艺 2016年8期
关键词:温室设施融合

张瑜

近年来,我国的设施农业飞速发展,但在发展中,一二三产业融合、设施农业供给侧改革、科技创新等面临的问题日益凸显。因此,本届大会邀请了行业内专家针对以上问题做出解答。本刊编辑部对3位专家的主题报告做了编辑整理,以飨读者。

现代农业发展新趋势——农村一二三产业融合发展

农业部规划设计研究院首席科学家 朱明

当前,我国经济发展进入新常态,农业发展进入新阶段,农村产业发展的内外部环境发生了深刻变化。推进农村一二三产业融合发展,是拓宽农业增收渠道、构建现代农业产业体系的重要举措,是加快转变农业发展方式、探索中国特色农业现代化道路的必然要求。

推进农村一二三产业融合发展的内涵

定义 坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,以市场需求为导向,以完善利益联结机制为核心,以新型城镇化为依托,推进农业供给侧结构性改革,着力构建农业与二三产业交叉融合的产业体系,形成城乡一体化的农村发展新格局。

基本思路 ①以紧密利益联结机制为纽带;②以制度、技术和商业模式集成创新为动力;③着力完善产业融合服务;④着力培育产业融合主体;⑤营造公平竞争的市场环境;⑥加快建立现代农业产业体系。

基本原则 ①坚持立足农业,富裕农民;②坚持因地制宜,示范带动;③坚持市场主导,政府引导;④坚持改革创新,激发活力;⑤坚持城乡互动,繁荣农村。

主要目标 农村产业融合发展的总体水平明显提升;产业链条完整、功能多样、业态丰富、利益联合紧密、城乡融合更加协调的新格局基本形成;农业竞争力明显提高,农民收入持续增加,农村活力显著增强。

推进农村一二三产业融合发展的路径

发展路径

发展多类型农村产业融合方式 着力推进新型城镇化;加快农业结构调整;延伸农业产业链;拓展农业多种功能;大力发展农业新型业态;引导产业聚集发展。

培育多元化农村产业融合主体 强化农民合作社和家庭农场的基础作用;支持龙头企业发挥引领示范作用;发挥供销合作社的综合服务的优势;积极发展行业协会和产业联盟;鼓励社会资本投入,要调动各个方面的力量,但是基础的主体还是农民合作社和家庭农场。

建立多种形式的利益联结机制 要创新发展订单农业;鼓励发展股份合作;强化工商企业的社会责任;健全风险防范机制。

完善多渠道产业融合发展服务 搭建公共服务平台;强化人才和科技支撑;改善农业农村基础设施条件;支持贫困地区农村产业融合发展。

四种典型融合模式

产业整合型融合模式 种植业、养殖业、畜牧业等子产业依据产业链基本原理,在经营主体内或主体之间建立起上下游之间的有机关联,采用循环产业链,提高资源综合利用率。

产业链延伸型融合模式 以农业为中心,通过产业链上下游贯通,打破传统农业产业的界限,由产业链的生产和加工环节向前、向后不断延伸,通过对产业链各环节实施管理,针对产品安全,实现全程可追溯。

产业交叉型融合模式 以消费者对农村休闲旅游和关联体验需求为导向,以三产联动、交叉融合为理念,构建横跨农村一二三产业,融合生产、生活、体验和生态功能的产业体系。

技术渗透型融合模式 以现代生物技术、信息技术、航天技术等为代表的高新科技向农业经营领域渗透、扩散,使农业与二三产业间的边界模糊化,实现农业技术水平的提高,突显工业对农业的带动作用,为现代农业发展提供技术支持和路径。

融合发展要素

优质原料基地是一二三产业融合发展的源头 大力鼓励和扶持新型经营主体建设优质原料基地,引导农业龙头企业与基地农户或合作组织之间对接,从简单的产品收购向育种、种养、加工、营销、物流配送等农业全产业链环节延伸,实现农产品标准化生产和质量可溯源,不断提升产品品质;以农牧结合、循环发展为导向,加快农业内部融合发展,净化产地环境,保障生态安全和产品基础品质。

农产品加工是一二三产业融合发展的关键 鼓励农民合作社发展农产品加工、销售,拓展合作领域和服务内容;培育壮大农业和林业的重点龙头企业,引导其重点发展农产品加工流通、电子商务和农业社会化服务;支持农业企业、科研机构等开展产业融合发展的科技创新,开发农产品加工贮藏、分级包装等新技术;支持地方扩大农产品加工企业进项税额核定扣除试点行业范围,完善农产品初加工所得税优惠目录。

产地市场是一二三产业融合发展的重要动力 随着我国农产品生产的区域化、规模化、专业化水平显著提升,迫切需要专门的集散场所对农产品进行集中、商品化处理和批发交易。近年来,中央和地方政府开始重视产地市场建设,还应加大产地市场体系建设力度,支持发展直销、配送、电子商务等农产品流通业态,构建“田头市场+电商+城市终端配送”等多种营销模式,利用互联网+农业的方式,提高农产品流通效率,增加农民收入。

休闲观光农业是一二三产业融合发展的加速器 充分利用当地特色资源,开展农业观光、体验、休闲、养生等多种形式的旅游活动,为城市人提供释放压力的场所,为农村带来新的活力,为农民增加收入;通过发展休闲农业、创意农业、鄉村旅游等产业融合新领域,更好地保存乡村传统文化和历史底蕴,完善农村公共服务体系,为促进产业融合、推动城乡一体化奠定良好基础。

典型案例

中国(寿光)国际蔬菜科技博览会(简称“菜博会”)至今已经举办了17届,主要采用产业交叉型融合模式,即设施农业技术展示+休闲观光。

科技创新,集聚推广蔬菜产业前沿技术 菜博会采取实地种植展示和企业参展的模式,集合先进技术和各种栽培模式,从种植基质、品种、管理到设施、装备、技术手段等各个方面,全面汇集展示和交流共享国内外蔬菜产业领域的新品种、新技术、新成果、新理念。

精彩创意,打造蔬菜与文化相融合的展览新形态 菜博会每年将蔬菜文化常与历史相结合。2016年菜博会的蔬菜文化景观造型精美、特点鲜明。展览面积1万m2,以“绿播丝绸路”为主题,将传统文化、地域文化和现代艺术相结合。

延长产业链,构建经贸交流大平台 发挥展会的品牌效应,积极整合区域优势产业,组织举办各类专业展览,拉长展会经济产业链,形成了行业配套、产业驱动、定位高效的会展经济格局。

注重实效,拓展服务“三农”领域 菜博会贴近菜农种植实际,设置日光温室优质高效生产示范区,全面展示栽培技术,让菜农看得懂、学得会。

以人为本,完善优化服务供给 注重需求为导向的创意开发,深化蔬菜与文化的融合,深化市民、农民需求与技术、休闲供给的融合,将传统文化、现代文化、世界文化融入蔬菜展览,设计制作蔬菜文化艺术景观,使每个展馆都有丰富的文化内涵和完美的艺术造型,吸引了大批游客赴会参观。

发展建议

农村一二三产业融合应是以农民为主体的产业融合

当前一二三产业的融合,与之前的农业产业化、贸工农一体化有所不同,强调让农民分享到二、三产业增值带来的收益。只有形成了紧密的利益联结机制,才能称的上是一二三产业融合发展。

农村一二三产业融合应是突出“产地”的产业融合

产地既是一二三产业融合的起点,也是一二三产业融合的重要载体。但是,当前产地建设滞后是制约我国农村一二三产业融合发展的主要瓶颈。大量的农业生产在种养环节,没有考虑加工转化,没有考虑农业的功能拓展,产和销容易出现脱节。由于产地预冷分选分级包装和冷链物流设施贫乏,使加工企业缺少专用原料基地,农业电商等新兴业态发展受到很大制约。

以创新驱动农村一二三产业融合,加快推广成功模式和新兴业态

机制创新 重点要创新与产业融合相适应的经营机制和有利于农民增收的利益机制。第一产业适合于家庭经营和合作经营,而二三产业更适合于企业化经营。

模式创新 围绕产业链条更加完整、农业功能更加丰富、新型业态更加多样、利益联结更加紧密、产城融合更加协调的目标,进一步加大创新力度,打造种养+产供销、循环绿色生态等大产业链,促进产业融合。

科技创新 促进产学研、农科教协同创新,特别是要加强围绕产业链、价值链和生态链的集成创新,着力解决制约产业融合发展的技术难题。

政策创新 创新组织管理模式,加强沟通协调,适应产业融合发展需求;创新投资政策,采取直接投资、以奖代补、先建后补、贷款贴息、民办公助等多种方式,整合涉农项目资金,形成发展合力;创新土地政策,用好城乡用地增减挂钩、设施农用地支持等政策;在税收、用水、用电以及人才支撑等方面提供优惠扶持政策,支持产业融合发展。

金融创新 顺应产业融合发展需要,提升金融服务现代农业的水平和能力。重点是完善农业担保体系,创设产业投资基金,拓展抵押物范围,根据不同经营主体需要,提供差别化的融资方案。特别是要围绕地方特色农业,以核心企业为中心,捆绑上下游企业、农民合作社和农户,开发推广供应链融资服务,加大对产业融合发展的金融支持。

推动农村一二三产业融合应抓好结合点

推进农村一二三产业融合发展要与构建循环经济产业体系相结合。循环经济是产业融合发展的高级形态。只有转变孤立的发展模式,着力转变农业经营方式、生产方式、资源利用方式和管理方式,把产业链、价值链等现代产业组织方式引入农业,全方位开发农业的生产生活生态等多种功能,形成循环经济产业体系,才能实现一产接二连三,融合发展。

推进农村一二三产业融合发展要与新型城镇化、农业现代化相结合。新型城镇化的核心是以人为本,有利于促进农民转移就业,发展多种形式农业适度规模经营,既为产业融合创造了需求,也为产业融合创造了条件。

推动农村一二三产业融合发展要与“互联网+”相结合。信息技术与互联网正深刻地改变着人们的生产方式、生活方式甚至思维方式,为产业融合发展提供了新动力。推动互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术与现代农业相结合,积极发展信息化农业、智能农业、农产品电子商务等新型业态,有助于把产业融合发展提升至新的层次。

全要素驱动下中国设施园艺供给侧改革发展探讨

农业部规划设计研究院总工程师、新疆农垦科学院副院长(援疆) 齐飞

2016年是“十三五”的开局之年,对各行各业发展也有新的要求。因此,一要解放思想。当前,新形势、新理念、新要求层出不穷,一定要解放思想,多学习吸收新事物;二要实事求是。产业面临的发展要求具有空前显著的针对性、科学性、时代性,要做实事、做成事,就必须从宏观和微观局面加深对产业的理解。本次报告的内容分别从宏观、产业、技术3个视角上来讲。

形势与要求

宏观新形势

总目标 党的十八大报告提出了“在中国共产党成立一百年时全面建成小康社会,在新中国成立一百年时建成富强民主文明和谐的社会主义现代化国家”的两个“百年目标”。“十三五”的发展对“两个百年目标的实现”是至关重要的。

经济发展密码 ①引领经济发展的新常态,推进供给侧改革;②以人民为中心的发展,落实五大发展理念;③精准扶贫、精准脱贫,补齐短板。

表现与特征 ①增长速度从高速转向中高速;②发展方式从规模速度型轉向质量效率型;③经济结构从增量扩能为主转向调整存量、做优增量并举;④发展动力从要素投入转向创新驱动。

新常态下新概念

全要素

创新驱动 世界经济发展主要分为生产要素驱动、投资驱动、创新驱动、以互联网经济为纽带特征的四个阶段。如今,中国已经进入“创新驱动发展阶段”与“互联网+产业转型升级融合发展”的全新阶段。

微观层面 若企业采用新技术、新工艺,开拓新市场,开发新产品,改善管理体制,激发人们的积极性,都可以提高全要素的生产率。

农业层面 从我国农业各投入要素弹性变化来看,资本的产出弹性较大且逐步上升,对资本的依赖程度逐步提升,农业发展逐步向资本密集型转移;土地的产出弹性也相对较大,但呈下降趋势;劳动力的产出弹性值较小并呈现先下降后上升的趋势,表明我国农业产值的变化对劳动力投入较不敏感。

农业层面的供给侧改革

必要性 供给侧改革对农业来讲是迫切需要的,农产品消费结构加快升级,提高农业竞争力,改善农业生态环境,提高农业效益、增加农民收入。

思路 ①改善供给体系,推进产品创新;改善要素使用,推进科技创新;②改善资源配置,推进制度创新;③改善经营方式,推进管理创新。

重点 ①以增加有效和中高端供给为重点,优化产品结构;②以延长产业链、提升价值链为重点,优化产业体系;③以推进节本增效为重点,优化农业生产体系;④以提高资源环境匹配度为重点,优化区域布局;⑤以发挥适度规模经营的引领作用为重点,优化经营体系;⑥以治理和修复农业生态环境为重点,优化资源利用方式。

产业发展新要求

产业总体趋势

设施农业产业的发展实际上是规模震荡,震荡幅度取决于市场对技术的要求及监管。其效益与企业规模呈负相关。总体规模大时,企业效益会下降,而作物生产的单位规模在逐渐增大,效益也在震荡,振幅缩小,会逐渐平稳,慢慢上升。

新的发展要求

现代化 现代化并不是一个绝对的概念,而是一个相对的概念,主要指设施园艺发展体系与现代化发展能力的相对适应。

本质要求 供给侧结构性改革本质上是为了提高“全要素生产率”。全要素生产率驱动技术进步速度、体制机制、要素配置效率和规模效应。

产业启示 从微观的角度看,从业者必须通过以科技创新为主的全面创新“优化供给”(技术、装备、理念)来降成本、补短板,提高技术、管理、政策的价值和产出,在能够支撑设施种植业全产业链转型升级、提高全面效益的前提下,获得企业与科研推广人员更大的发展空间。

现实与趋势

突出问题

技术研发系统性和持续性不够

在内容上,科研高潮以模仿为技术路线,成果是直接面对应用的“壳”,而非系统技术产品;在主体上,创新主要集中在科研机构和院校,有些科研不是产业需求。

设施农艺技术缺乏长期的积累

设施农艺技术缺乏长期的积累,设施园艺由农机农艺融合而起源,技术潜力更有赖于农机农艺的耦合提升。起步期,曾出现“重硬件、轻软件”的状况;发展期又出现“重软件、轻硬件”的现象。

根本上讲,装备服务于植物生长,要实现在特定设施装备条件下最大限度发挥生物潜能的最终目标,就需要长期且丰富的大数据支撑,而这重要的科研基础条件上,又恰恰是中国所欠缺的。

装备技术的整体性和工程性亟需提高

从中国设施园艺装备技术的内容上看,研发应用已呈现出全面、完整的形态,某些单项技术、装备、材料也具有了一定的质量水平和国际竞争力。

从整体性上,主要受设计理论、装备质量影响,在装备配套的科学性、合理性上没有实现功能最优、效益最佳的整体优化状态;从工程性上,動力、环控、信息、自动化方面,出现效率不足、质量不稳、操作维护不便等问题。

系统化的前瞻性研究还未展开

设施园艺面临着成本、效益、质量、生态、土地、劳动力等方面的挑战,实现由大国向强国转变的任务越来越紧迫和艰巨,因此要尽早建立适应未来要求的技术支撑体系,以适应中国设施园艺现代化的新要求。特别是针对日光温室升级换代、设施农业新空间置换、连栋温室高效高产、低碳材料与装备等方面的技术需要及早部署研究。

市场趋势

追求品质 2015年美国有机食品产业产值又创新高,有机食品再次兴起,但现在有机食品流行的最大的障碍就是价格昂贵。

价格敏感 消费者关心农产品价格的涨幅,并较为敏感。

保持底线 国家划分六大优势区域(华南与西南热区冬春蔬菜、长江流域冬春蔬菜、黄土高原夏秋蔬菜、云贵高原夏秋蔬菜、北部高纬度夏秋蔬菜、黄淮海与环渤海设施蔬菜),保证北方大多数城市的蔬菜的自给率。

产业趋势

产量农业 产量是在体现主体功能的前提下,采用多种方式实现的,努力打造“生存-发展-引领”的良性发展模式。

季节农业 保持消费的适应乃至引领、供需的平衡、价格的适度,减少数量价格波动。

农村农业 通过保供给赢得产业基本地位,通过提升生态化水平获得长远发展的支持空间。

路径与任务

发展路径

目的

在提升全球化竞争力的背景下,通过技术贡献比率、比较效益高低、产业规模大小、抗风险的水平、国际化的程度等,实现经济、社会、生态的全面效益。

措施

增产 在设施农业发展中,把新科学技术推广运用作为发展现代农业的一项重要措施,加大设施新科学技术的引进、示范、推广、补助力度,实现增产增效。

节本 在品种选择、装备配套、营养供应、精细管理、信息技术应用、采收优化等方面,进行节约生产,最终有效降低生产成本。

拓疆 ①海外输出,设施农产品、设施装备通过直接和转口至中东、中亚、非洲、美国、欧洲等。②海外经营,整合国内外的资源,实现效益最大化。③三产融合,一产向二产(机械、机电、信息、材料、工程等)延伸;一产向三产(休闲、餐饮、文化、养老等)延伸。④错峰,如设施葡萄通过调节环境、影响生理,实现错峰上市。通过品种、环控等综合手段,北京实现晚冬、越夏生产供应。⑤求异,在品种、口味、色彩、营养、形式等方面与传统农作物存异,使农产品更符合消费者的需求,在市场上更畅销。

主要任务

从供给侧全要素方面来讲,首先要贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,创造新的效益,体现出四化的特征。

追求适宜化(技术与经济)

发展设施园艺前期会有问题突现,发展后期所遇见的问题会被忽略。客观上,成本、技术、产品低价竞争从未停止;主观上,减少一次投资,追求最低投资回收期。

坚持生态化(技术与社会)

设施农业在发展过程中还存在很多问题,要坚决做到控制农业用水总量,减少化肥、农药施用总量,基本实现资源化利用或无害化处理畜禽养殖粪便、死亡动物、农作物秸秆与农业投入品。在新能源方面积极探索,综合利用多种新能源。

推动集成化(技术与装备)

从事设施种植的人员要多样化,专业背景多样化,且投资渠道多样化。①设施装备配套的科学性;②生产栽培模式的稳定性;③信息化与装备契合性;④产业咨询服务的专业性。

主动化市场(技术与市场)

整个行业要逐步市场化,主要体现在三个方面。①加快上下游技术装备研发、商品化;②培育新型消费市场、主动满足需求;③调动多种社会力量、加大宣传引导。

工作重点

中国区域化生长机理的长期协同研究

加强设施园艺装备技术研发的基础理论和实践依据,为装备的改进、研发提供量化的机理性指导。

组织 联合中国不同典型气候区域的研发单位、种植基地样点单位、龙头企业等。

对象 连栋温室、北方日光温室、南方连栋管棚“装备-环境-生理”长期观测研究。

机制 通过全国联网的实时传输系统和定期的专家联席会议机制,研究分析攻关。

工具 以大数据、云计算为主的“相关性生长模型”,提供长期、权威基础数据支持。

北方日光温室升级换代工程技术研究

北方日光温室周年生产是保证自给的关键点,也是其短板。在进一步提高资源利用率、土地产出率、劳动生产率、经济贡献率的前提下,解决日光温室日益严重的性能下降问题,为其改造重建提供技术支撑和装备条件。

全产业链自动化关键技术与装备研究

全产业链自动化的关键点是要高度集约化、精细化、规模化、高效化,从而瞄准世界先进水平,形成从籽种、生产到物流的全产业链自动化生产体系。

设施园艺信息化智能化装备技术研究

研发主要针对规模化设施园艺生产的信息化管理软件(环境、栽培、能源、行为),开发基于区域性的设施园艺云计算数据库(环境、成本、产量为重点),使软件和云计算平台实现规模商业化运行。

非耕地基地化与城镇化装备技术研究

以装备技术为主线、以低碳循环为特色,实现2个维度的应用。一是城镇边缘非耕地“半岛式”大规模生产基地;二是建设与城镇分离的“孤岛式”设施园艺城镇。借鉴以色列发展设施园艺的经验,通过水资源高效利用、无土栽培技术的全面使用、基础设施的配套,在非耕地大规模利用的前提下,实现设施园艺生产经营的规模化、效益化、持续化。

低碳与生态生产技术与装备研究开发

有机生产模式 ①模块化、全自动化的多层植物工厂,主要将人工环境控制技术、移动苗床技術和多层栽培技术结合,实现从播种到收获全面智能化。②食用昆虫养殖更符合可持续农业(高质量、低成本的蛋白质)发展的要求。③鱼菜共生是一种复合耕作体系,实现养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。④垂直农场的模式还没有清晰地展开。从供给侧角度讲,该模式是否真正考虑到消费者的需求还有待考证。新技术的应用(品种、LED、环控设备、软件)还在不断推动这种趋势的升温。

探索 要坚持绿色能源装备示范研究,解决不断增长的能源需求与传统化石能源的制约的矛盾,克服当前设施园艺生产中耗能大、成本高、装备落后等问题。如,节能设计技术、相变储热装置、光伏一体化装备、毛细管网系统、热泵高效节能、新型保温覆盖、能源管理平台、产业化集成示范等。

结束语

让产业的创新特质更明显

全产业体现出技术价值、消费潜质,增加创新驱动型企业数量、促进企业为主导的新型创新体系—科研单位的管理改革也将越来越接近这一特征。

让从业者的思想认识更科学

全行业都要有正确的理念和方法,要有率先进步、技术驱动、前景广阔的正向预期,要有“持久战”的战略观,要有“阶段论”的方法论。受宏观经济状况、农业地位等多重因素影响,理想状态也注定是“在阶段内波动,在趋势上提升”,行业自身的行为将决定波动的幅度和提升的高度,因此需要从业者在不同层面和侧面的共同努力。

建设施园艺新型产业体系

中国设施园艺产业要形成一个结构合理、相互协调、相互制约、互利融通,并具有高度开放性的主体产业群。

设施园艺工程技术创新

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员 杨其长

近年来,中国的设施农业产业飞速发展,但在发展过程中仍存在一些不容忽视的问题,集约化水平低、粗放式生产、机械化水平低等都成为设施农业迈向智能化、信息化的重要障碍,也严重制约了中国由设施园艺大国向强国转变的进程。只有着眼当前,放眼未来,充分依靠科技进步,提高科技创新成果的转化应用水平,才能真正实现全国设施农业的持续稳定发展。

工程技术创新必要性

创新的必要性

工程技术创新是提升一个国家或地区设施园艺整体技术水平、实现现代化的重要前提;是大幅提高区域设施园艺机械化水平和劳动生产率的重要基础;是大幅提升地区设施作物产量、品质和经济效益的重要支撑。

创新方向

荷兰、日本、以色列等设施园艺发达国家,通过设施园艺工程技术创新,实现产业升级与现代化。其创新方向主要包括:

设施结构工程创新 设施(温室)结构与其所在区域气候特征相适应。

栽培工程创新 创制出独有的无土栽培模式,以及配套的栽培工程、标准化基质及水肥一体化技术等。

环控技术创新 通风、降温、遮阳、增温、补光等环境控制技术创新,保障温室周年连续高效生产。

机械化与智能化技术创新 实现全产业链机械化管理,大大提高劳动生产率。

实践与启示

设施结构(温室)工程创新之路

设施结构逐渐与其区域气候特征相适应,强化优势,补齐短板,处处体现其“聪明”所在。随着区域经济的发展、土地与劳动力成本的增加以及機械化技术的应用等,温室大型化逐渐成为趋势。结构工程创新伴随着新材料、标准化及其配套工程技术的进步,实现制造技术产业化。

设施结构逐渐与其区域气候相适应

荷兰的温室也是根据自身的气候特征形成的当前结构,通过气候分析,冬春季节光照较弱(纬度在北纬52°左右)、日长较短,温室结构对透光性能要求很高;夏季温度适中(最高温度在25~28℃),顶开窗自然通风(内遮阳)基本能满足要求。在温室结构上,骨架材料尽可能减少遮光,覆盖材料要具有一定的保温性(多选用玻璃)。

地中海沿岸国家(以色列、西班牙等)全年光照资源丰富,温室结构对透光性能要求不高;全年气温较高,温室结构对通风、降温有较大需求,保温增温需求相对较小,覆盖材料主要选用塑料薄膜。其温室结构高大,适合自然通风。

北美地区(美国东部、加拿大等)的冬季温度较低,温室结构对保温要求较高;全年有8个月左右温度偏低,加温(临时/全天)需求较大;冬春季节光照较弱,温室结构对透光性能要求较高,补光需求较大;夏季温度适中,自然通风基本能满足环境要求。这个地区的温室结构主要考虑保温性,如采用双层充气膜结构以及在双层膜中间填充液态泡沫用于夜间保温等。

东亚地区(日本、韩国等)冬春气候温和(海洋性气候),保温需求相对较小;冬季光照偏弱,温室结构对透光性能要求较高,覆盖材料主要选用塑料薄膜或玻璃;夏季气温较高,温室结构对通风、降温有较大需求。其温室结构多为透光性好的外覆盖,且内部设置多层保温,夏季还出现一些屋顶全开放型温室结构。

设施(温室)结构日趋大型化

当前,设施(温室)结构日趋大型化,具有投资省、土地利用率高、室内环境相对稳定、节能、便于机械化作业和规模化经营等优势;如荷兰1975年单栋1 hm2以下温室占90%,到2005年单栋2 hm2以上已占60%以上,单栋1 hm2以上的温室占90%;温室单体面积不断增加,有的单栋温室面积甚至10 hm2以上,温室结构逐渐向大型化、规模化、连片化方向发展。

设施环境控制工程技术创新

环境(光、温、湿、气等)是影响设施作物产量的重要因子之一,要想获得高产必须对环境要素进行控制。由于各地区由于气候条件不同,关注环境要素的重点也各不相同,如荷兰特别注重光照,中国华北地区特别注重温度等。环境控制工程技术随着现代工业的发展不断得到提升与进步。

光环境调控技术创新

补光 在荷兰,通过试验对比,没有补光的番茄产量仅为30 kg/m2,而进行全年补光以后,番茄产量可达到70 kg/m2以上,可见光照对温室作物(番茄)产量影响是非常明显的。近年来人工补光技术不断得到发展,LED光源正在进入实质性应用阶段。

覆盖表面清洗机械 灰尘往往会影响温室10%左右的透光,覆盖表面的清洗机械可以有效地增加透光率,因此得到了广泛使用。如,创新出各种玻璃温室的清洗机械、塑料膜温室清洗机械,甚至出现屋顶清洗飞机等。

基于模型的温室智能化控制技术

基于模型的温室智能化控制技术是以作物群落最大生产量为目标函数,构建环境与营养需求模型,实现温室智能化控制与管理。利用智能化的控制技术,系统分析植物的生长状态以及相应环境参数,给出有利于植物生长的最优环境与营养调控策略,实现智能化管控,如光照调控、根际环境调控、空气环境调控等。

设施栽培工程技术创新

栽培工程技术创新(以无土栽培为核心)是设施园艺现代化的重要标志。20世纪70年代以来,岩棉等栽培基质在温室中的应用、各种水耕栽培技术的发展,大大推进了设施栽培工程的技术进步。设施栽培工程技术创新主要以栽培理论为依据,以工程与装备技术为基础,最终实现设施栽培的模块化、标准化生产。

设施机械化与智能化技术创新

随着单体温室规模的不断扩大、劳动力成本的持续上升,社会对机械化、自动化、智能化机具与设备需求日益迫切。通过系统研究蔬菜播种、育苗、定植、栽培管理、收获、包装等全过程机械化技术,形成设施蔬菜全产业链机械化技术体系。机械手、机器人技术逐渐得到研发与应用,大大提高劳动生产率。

中国设施园艺工程技术创新的战略构想

设施结构(温室)工程创新构想

设施结构简陋、土地利用率不高(日光温室)、机械化水平低等问题的出现,都要求设施结构进一步创新与突破,构建中国特色的“聪明”温室。随着土地与劳动力成本提高、机械化技术应用等,设施结构大型化成为必然趋势。未来中国的设施结构必将向轻简装配化、大型化、连栋化方向发展,并实现制造技术产业化、标准化。

结构轻简装配化技术创新

在保持日光温室自身优点的基础上,将墙体的功能分为两部分,一部分是蓄放热功能,一部分是保温隔热功能,由轻简结构可装配式保温材料代替现有的传统墙体。同时,温室的骨架也采用标准化装配式设计,实现日光温室结构的轻简化、可装配功能,大大提高土地利用率,并实现日光温室的环境智能调控。

温室大型化结构创新

日光温室的结构在轻简化之后,两个温室之间的间距为6~8 m,土地的利用率仍然不高,约在40%左右。为解决这个问题,可以让温室进一步大型化,把日光温室的墙体去掉,使日光温室变成一个半圆拱结构,保温被放置在温室顶部,同时将温室结构从东西向调成南北向,这样温室间距仅为1~2 m,土地利用率可达90%以上。其能量来源可采用主动蓄放热技术,白天时后墙蓄热,夜晚时后墙放热。

日光温室连栋化结构创新设想

日光温室连栋化是又一个新的设想,其核心思想仍然沿用中国日光温室原理,即将外保温技术与蓄放热技术有机结合起来,实现日光温室的连栋化。

设施环境控制工程技术创新构想

环境控制工程技术是提升设施作物产量与品质的重要因素,必须加大创新力度,实现突破。中国设施环境控制不能走欧美、日韩等大量消耗化石能源之路,必须走保温、节能(蓄能)、经济实用之路。要将环境控制与栽培技术相结合,实现“环境-栽培”耦合节能环控。

无论是大型化温室,还是连栋日光温室等设施,首先应加强温室保温性能(内外保温,需要材料创新),进而降低冬季取暖能耗,实现绿色生产。同时,要加强主动蓄能调温技术的研究,更多地利用白天的太阳能进行主动蓄热增温。为解决雾霾、连阴天、极端低温等问题,还可以进一步研究创新节能调温技术,如“空气取热(直膨式太阳能热泵)-根际增温”技术,以保障冬季果菜安全生产。通过初步试验,此技术每天仅耗能0.06 kW·h/m2。

设施栽培工程技术创新构想

设施土壤栽培占主流(99%左右)的局面今后必将得到改变,无土栽培工程技术创新亟待提升;栽培工程技术的突破必须攻克栽培介质(基质)的工业化、标准化生产以及低成本化,栽培工程装备的产业化(包括水肥一体化装备);栽培与环境控制技术相结合,实现耦合控制。

机械化与智能化装备技术创新设想

应针对不同设施结构类型的生产需求,开展相应的机械化、智能化装备技术的创新研发;按全过程机械化思路,开展温室蔬菜播种、育苗、定植、栽培管理、收获、包装等机械装备研发,形成全产业链机械化技术体系;超前布局国际前沿领域的技术研发,包括开展嫁接、栽培、采收等机械手、机器人的研究,抢占国际前沿技术的制高点。

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