廣義的設(shè)施農(nóng)業(yè)包括設(shè)施種植和設(shè)施養(yǎng)殖，指利用農(nóng)業(yè)工程手段，通過現(xiàn)代設(shè)施實(shí)現(xiàn)部分人工控制環(huán)境的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。

狹義的設(shè)施農(nóng)業(yè)指設(shè)施種植，通常也稱為設(shè)施園藝或設(shè)施栽培，設(shè)施農(nóng)業(yè)是集生物工程、農(nóng)業(yè)工程、環(huán)境工程為一體的跨部門、多學(xué)科的系統(tǒng)工程，指借助一定的硬件設(shè)施對(duì)作物生長(zhǎng)的全部或部分階段所需的環(huán)境條件（如光、溫、水、肥、氣等）進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制或者創(chuàng)造，使植物地上部和根部環(huán)境得以改善，提高作物光能利用率，進(jìn)而增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、延長(zhǎng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，并使作物在露地不能生長(zhǎng)的季節(jié)和環(huán)境中能正常生長(zhǎng)。

這在一定程度上可以使作物擺脫對(duì)自然環(huán)境的高度依賴，是一種高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。以高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出為特征的設(shè)施農(nóng)業(yè)不僅代表現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，而且設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。

01

國(guó)外設(shè)施農(nóng)業(yè)

20世紀(jì)60年代以來，美國(guó)、荷蘭、以色列、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家開始研究設(shè)施農(nóng)業(yè)工廠化，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步擺脫了自然資源的束縛，進(jìn)一步滿足了多元化、多層次消費(fèi)需求。

荷蘭：荷蘭是世界著名的設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家，地域雖小，但擁有世界上最先進(jìn)的玻璃溫室。全國(guó)有世界聞名的5大溫室制造公司，在計(jì)算機(jī)智能化、溫室環(huán)境調(diào)控方面居世界領(lǐng)先地位。

以色列：以色列的溫室設(shè)備材料、滴灌技術(shù)、種植技術(shù)均屬世界一流，在設(shè)施灌溉技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位，其高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)可把設(shè)施土壤的鹽漬化程度控制在很低水平。

美國(guó)：美國(guó)的溫室多為大型連棟溫室，在設(shè)施栽培綜合環(huán)境控制技術(shù)方面，美國(guó)開發(fā)的高壓霧化降溫、加濕系統(tǒng)及夏季降溫用的濕簾降溫系統(tǒng)處于世界領(lǐng)先水平。

日本：日本是世界上果樹設(shè)施栽培面積最大的國(guó)家，也是世界上最先采用工業(yè)成套設(shè)備從事水產(chǎn)養(yǎng)殖的國(guó)家，幾乎所有品種的蔬菜在很大程度上都依賴溫室生產(chǎn)。日本的溫室配套設(shè)施和綜合環(huán)境調(diào)控技術(shù)居世界先進(jìn)水平，所開發(fā)的設(shè)施栽培計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠全面地對(duì)栽培植物的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行多因素監(jiān)測(cè)與控制，清選、分級(jí)、包裝等農(nóng)產(chǎn)品采后加工作業(yè)也基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化。

02

國(guó)內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)

自從20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)從國(guó)外大量引進(jìn)連棟溫室技術(shù)，相關(guān)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)有了起步。我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)慢慢從設(shè)備單一、技術(shù)不成熟向生產(chǎn)集約化、機(jī)械化轉(zhuǎn)變。設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、層次逐漸提高。

雖然近年來我國(guó)在設(shè)施農(nóng)業(yè)方面取得了可喜的成就,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距，具體表現(xiàn)在設(shè)施水平偏低、設(shè)施內(nèi)栽培作物品種單機(jī)械化和自動(dòng)化程度低、運(yùn)行管理機(jī)制不全等幾個(gè)方面。

我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面臨的問題主要表現(xiàn)在：

科技創(chuàng)新條件差，機(jī)制不完善 ；

推廣體系不健全，技術(shù)應(yīng)用水平較低；

從業(yè)者素質(zhì)較低，人力資源供應(yīng)不足等

發(fā)展模式較落后，設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備條件差；

標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，標(biāo)準(zhǔn)貫徹滯后；

01

植物工廠技術(shù)

植物工廠是繼溫室栽培之后發(fā)展的一種高度專業(yè)化、現(xiàn)代化的設(shè)施農(nóng)業(yè)。它與溫室生產(chǎn)不同點(diǎn)在于，完全擺脫大田生產(chǎn)條件下自然條件和氣候的制約，應(yīng)用近代先進(jìn)設(shè)備，完全由人工控制環(huán)境條件，全年均衡供應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品。

植物工廠的核心技術(shù)裝備包括四個(gè)方面，即立體多層無土栽培技術(shù)裝備、人工光照明技術(shù)裝備、智能環(huán)境控制技術(shù)裝備、植物生產(chǎn)空間自動(dòng)化管控技術(shù)裝備。近幾年，這些核心技術(shù)裝備得到了很大的發(fā)展，正在被逐漸地標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模應(yīng)用。植物工廠的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能分區(qū)、各區(qū)域密閉性保證都很重要，直接關(guān)系到植物工廠初裝成本和運(yùn)行成本及能耗，也關(guān)系著生產(chǎn)效率。

目前，高效益的植物工廠在某些發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，初步實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)蔬菜、食用菌和名貴花木等。美國(guó)正在研究利用“植物工廠”種植小麥、水稻以及進(jìn)行植物組織培養(yǎng)和快繁、脫毒。由于這種植物工廠的作物生產(chǎn)環(huán)境不受外界氣候等條件影響，蔬菜如生菜種苗移栽2周后，即可收獲，全年收獲產(chǎn)品20茬以上，蔬菜年產(chǎn)量是露地栽培的數(shù)十倍，是溫室栽培的10倍以上。此外，在植物工廠可實(shí)現(xiàn)無土栽培，不用農(nóng)藥，能生產(chǎn)無污染的蔬菜等。目前，世界上只有28個(gè)植物工廠，由于設(shè)備投資大，耗電多（占生產(chǎn)成本一半以上），因此研究降低成本是今后主要課題。

▲植物工廠

02

植物組織培養(yǎng)

植物的組織培養(yǎng)廣義又叫離體培養(yǎng)，指從植物體分離出符合需要的組織、器官或細(xì)胞，原生質(zhì)體等，通過無菌操作，在無菌條件下接種在含有各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及植物激素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)。

狹義是指組培指用植物各部分組織，如形成層、薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進(jìn)行培養(yǎng)獲得再生植株，也指在培養(yǎng)過程中從各器官上產(chǎn)生愈傷組織的培養(yǎng)，愈傷組織再經(jīng)過再分化形成再生植物。

植物組織培養(yǎng)技術(shù)主要適用于，在植物育種上的應(yīng)用、在植物有用產(chǎn)物生產(chǎn)上的應(yīng)用、在植物種質(zhì)資源保存和交換上的應(yīng)用及在植物脫毒和快速繁殖上的應(yīng)用，其中植物脫毒和離體快速繁殖是目前植物組織培養(yǎng)應(yīng)用最多、最有效的一個(gè)方面。

很多農(nóng)用物都帶有病毒, 特別是無性繁殖植物, 如馬鈴薯、甘薯、草莓、大蒜等. 但是, 感病植株并非每個(gè)部位都帶有病毒,科學(xué)家早在1943年就發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)點(diǎn)附近的病毒濃度很低甚至無病毒. 如果利用組織培養(yǎng)方法, 取一定大小的莖尖進(jìn)行培養(yǎng), 再生的植株有可能不帶病毒, 從而獲得脫病毒苗, 再用脫毒苗進(jìn)行繁殖, 則種植的作物就不會(huì)或極少發(fā)生病毒。

▲植物組織培養(yǎng)

▲組培室

03

水肥一體化技術(shù)

水肥一體化技術(shù)作為將灌溉與施肥兩者合二為一的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，是借助壓力灌溉系統(tǒng)，將可溶性固體肥料或液體肥料配兌而成的肥液與灌溉水一起，均勻、準(zhǔn)確地輸送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技術(shù)，可按照作物生長(zhǎng)需求，進(jìn)行全生育期需求設(shè)計(jì)，把水分和養(yǎng)分定量、定時(shí)，按比例直接提供給作物。

其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到農(nóng)田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面，水肥一體化的核心技術(shù)包括四個(gè)方面，即滴灌系統(tǒng)搭建、施肥系統(tǒng)搭建、適宜肥料種類選擇及灌溉施肥的操作。水肥一體化技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的節(jié)本增效的實(shí)用技術(shù)，在有條件的農(nóng)區(qū)只要前期的投資解決，又有技術(shù)力量支持，推廣應(yīng)用起來將成為助農(nóng)增收的一項(xiàng)有效措施。

▲水肥一體化技術(shù)

04

無土栽培技術(shù)

無土栽培技術(shù)是隨著溫室生產(chǎn)發(fā)展而研究采用的一種最新栽培方式。由于它所用的基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)液或無基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)液中完全具有、甚至超過土壤所供給的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此更有利于各類作物的生長(zhǎng)發(fā)育。目前世界上已有100多個(gè)國(guó)家將無土栽培技術(shù)用于溫室生產(chǎn)。

無土栽培是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)中最常采用的栽培方式。可以分為基質(zhì)栽培、水培、霧培和有機(jī)生態(tài)型無土栽培等方式。

從資源的角度看，耕地是一種極為寶貴的、不可再生的資源。由于無土栽培可以將許多不可耕地加以開發(fā)利用，所以使得不能再生的耕地資源得到了擴(kuò)展和補(bǔ)充，這對(duì)于緩和及解決地球上日益嚴(yán)重的耕地問題，有著深遠(yuǎn)的意義。

水資源的問題，也是世界上日益嚴(yán)重地威脅人類的生存發(fā)展的大問題。所以控制農(nóng)業(yè)用水是節(jié)水的措施之一，而無土栽培，避免了水分大量的滲漏和流失，使得難以再生的水資源得到補(bǔ)償。它必將成為節(jié)水型農(nóng)業(yè)、旱區(qū)農(nóng)業(yè)的必由之路。

▲無土栽培技術(shù)

05

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，即通過各種儀器儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中的物聯(lián)網(wǎng)。可以為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

大棚控制系統(tǒng)中，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光照度傳感器、CO2傳感器等設(shè)備，檢測(cè)環(huán)境中的溫度、相對(duì)濕度、PH值、光照強(qiáng)度、土壤養(yǎng)分、CO2濃度等物理量參數(shù)，保證農(nóng)作物有一個(gè)良好的、適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室就能對(duì)多個(gè)大棚的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。采用無線網(wǎng)絡(luò)來測(cè)量獲得作物生長(zhǎng)的最佳條件。

由于這項(xiàng)技術(shù)能有效提高農(nóng)業(yè)資源的利用效率，比如智能灌溉、水肥一體化等，發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也將有利于推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。未來我國(guó)農(nóng)業(yè)規(guī)模化發(fā)展、居民消費(fèi)升級(jí)等都將從需求方面為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供有力推動(dòng)。未來我國(guó)農(nóng)業(yè)規(guī)模化、企業(yè)化經(jīng)營(yíng)將得到加速發(fā)展，這樣會(huì)催生出一大批新的經(jīng)營(yíng)主體，在對(duì)農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)提出更高需求的同時(shí)，也將為接受或參與實(shí)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供重要支持。

▲農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

總結(jié)

隨著國(guó)家政策推動(dòng)返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)和一二三產(chǎn)業(yè)融合，中國(guó)將出現(xiàn)大批量的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體，即農(nóng)業(yè)示范園區(qū)、家庭農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社等，這將是一次農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的浪潮。在此產(chǎn)業(yè)化大潮下，農(nóng)業(yè)相關(guān)的配套服務(wù)業(yè)尤其是設(shè)施農(nóng)業(yè)必然迎來快速發(fā)展的契機(jī)，在綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展大背景下，綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)、無公害蔬菜將會(huì)在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到長(zhǎng)足發(fā)展。

來源：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

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