大力发展现代设施农业,加快用现代技术与先进设施装备武装农业,既可保障农产品稳定安全供给,也可弥补水土资源短缺、减少耕地占用;既可促进农业转型升级和增加农民收入,也可带动关联产业发展,畅通城乡经济循环,是建设农业强国的重要任务,是推进农业农村现代化的重要举措。
01发展设施农业是深挖食物供给潜力的必然选择
设施农业是通过采用现代化农业工程和机械技术,改变自然环境,为动、植物生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、湿度、光照、水肥和气等环境条件,而在一定程度上摆脱对自然环境的依赖进行有效生产的农业。
设施农业具有高投入、高技术含量、高品质、高产量和高效益等特点,是最具活力的现代新农业。设施农业是涵盖建筑、材料、机械、自动控制、品种、园艺技术、栽培技术和管理等学科的系统工程,其发达程度是体现农业现代化水平的重要标志之一。
通俗地说,就是用现代工业化的方式和手段、几乎完全借助于技术从事农业生产的现代农业模式。
设施农业的发展是农业现代化的重要标志,也是现代化农业发展的重要建设任务。设施农业为保障我国蔬菜、肉蛋奶等农产品季节性均衡供应,增加农民收入,改善城乡居民生活发挥越来越重要的作用,必将成为当今社会生活和经济发展不可或缺的重要组成部分。
设施农业将在空间、时间、品种上弥合食物供需的矛盾。我国耕地资源有限,且有严格的用途管制,2022年中央一号文件明确提出“永久基本农田重点用于粮食生产,高标准农田原则上全部用于粮食生产”,因此,从空间上看,可用于生产非粮食类产品的增量面积几乎没有,必须通过发展设施农业,提高土地产出率,增加果蔬菌和肉蛋奶等农产品的供给。
从时间上看,作物生长受地区资源禀赋、气温、光照等条件影响,有相对固定的生长周期,设施农业在一定程度上突破了农业生产的自然条件限制,实现时不分四季、地不分南北,促进了农产品周年供应,是“菜篮子”产品季节性均衡供应的重要保障。
从品种来看,设施农业不仅大面积用于蔬菜、水果、花卉等园艺作物,也越来越多用于水产养殖、畜牧养殖等领域,对于提供优质蛋白也发挥了重要的作用。
02中国设施农业发展总体形势
我国设施农业发展总体形势向好。设施农业是我国从传统农业向现代农业转型的产物,是农业现代化的重要发展方向。
一是发展规模大。党的十八大以来,我国设施农业在诸多政策引导下得到快速发育。数据显示,我国仅设施园艺作物面积就超过4200万亩,占世界设施农业总面积的80%以上。
在设施类型上,我国设施农业目前以日光温室、塑料大棚和中小拱棚为主,具有投资较少、节能节本的明显优势,其中日光温室更是我国独创。在种植结构上,蔬菜(含食用菌)占据了设施总面积的的八成,其余主要是果树和花卉,为每个国人贡献了接近200公斤的蔬菜和超过30公斤的瓜果。
二是生产效率高。设施农业具有集约、高效的特点,设施农业的亩均收益是大田作物的20倍以上、露地园艺作物的4—5倍。以设施黄瓜为例,其亩均产量、产值、利润分别是露地黄瓜的1.67倍、2.24倍和2.86倍;设施茄子亩均产量、产值、利润分别是露地茄子的1.13倍、2.36倍和3.05倍。从资源节约利用的角度来看,设施农业的高产效应可节省优质用地3000万亩以上。
据估算,我国设施园艺产业产值超过1.4万亿元,占园艺总产值2/5以上,占农业总产值1/4以上,占农牧渔业总产值1/8以上,用不足3%的耕地,生产出种植业总产值25.3%的产品。此外,由于采取集约化生产,设施农业在节水、节能、节肥、节药等方面也具有显著优势,生态效益明显。
三是应用场景越来越丰富。设施农业越来越多地应用于水产、畜禽养殖领域。在水产养殖方面,近年来我国在大型桁架类网箱和养殖工船两类养殖设施装备上发展势头迅猛,通过发展深远海养殖,拓展了“海上粮仓”,例如我国2019年建成投产的“长鲸1号”坐底式桁架类网箱长宽均为66米,有效养殖水体6.4万立方米,设计产量1000吨;2022年建成投产的“国信1号”养殖工船总长约250米,养殖水体8万立方米,设计产量3200吨,仅此一艘船就相当于半个查干湖的年捕捞量。
03物联网加持 设施农业尽显科技范儿
随着设施农业的不断发展,物联网技术已被广泛应用于农业生产的各个环节,物联网建设是设施农业的基础,在精准灌溉、精准施肥、病虫害防治、环境智能调控等领域发挥了重要作用。
恺易物联网研发的智能大棚控制系统,可以通过物联网技术实现农业大棚内的环境实时感知、数据自动统计、设备远程控制、设备自动控制、自动报警、视频监控等功能,帮助大棚种植实现数字化和自动化,实现无人值守、高产量和可复制。
节省人力
设施农业生产中使用物联网与GPRS技术,通过空气温湿度、光照度、降雨量、土壤温湿度、土壤pH等传感器对设施农业中应用的卷帘机、喷滴灌管、换气扇、电动灌溉系统、暖风炉等设备进行识别、数据采集、传输以及管理,登录手机、PC客户端即可实现远程操控。例如,当棚内的二氧化碳浓度高于安全值时,顶窗侧窗、卷帘门处的传感器可以自动识别安全阈值,自动开启。待浓度恢复到安全值范围后,卷帘门自动关闭。此外,室内的内外遮阳系统、加温补光、保温系统、升温系统、湿窗帘风机、喷滴灌系统或滴灌系统、移动苗床等自动化设施,均可实现自动开闭,有效节省人力,提高生产效率。
实时监控
设施农业安全生产中,土壤监测、栽培管理、环境监测以及农产品质量安全追溯等环节必不可少。对不同生长时期和不同环境因素下的作物设定生长参数的上下限值,利用物联网与传感器,对设施作物生长信息、水肥一体灌溉、农药施用和生长情况进行实时监测,并在线分析处理相关数据,有针对性地调整和优化土壤(或基质)温湿度、氮磷钾含量、pH值以及空气温湿度、二氧化碳浓度等影响因素,提高作物产量与品质。
规模化生产管理
只有产业具有规模,才能实现收益增效。设施农业结合当地环境与土地资源,因地制宜,合理布局,集成物联网信息化与机械化技术,转变传统农业栽培与管理模式,使田间管理化繁为简,耕整地环节以及打药(变量、对靶、静电喷雾)、施肥等环节均基本实现机械化或半机械化,环境监控系统自动化、智能化,解决劳动力的季节性不足。