文|杨其长
现代农业大棚技术
设施农业的现状与水平：设施农业，亦称环境控制农业，是通过一定的工程技术手段，局部改善或完全创造适宜的小气候环境，实现作物周年连续生产的一种高效农业。设施农业的显著特征是环境相对可控，受四季气候影响小，对土地依赖相对较弱，产量高、品质易于控制，并可实现周年连续生产，已经成为保障食物安全，尤其是“菜篮子”有效供给的重要手段，受到世界各国的高度重视。
20世纪80年代以来，我国设施农业得到快速发展。截至2021年底，我国设施农业面积已达286万公顷，总产值超过1.4万亿元，已经形成了日光温室81万公顷、塑料拱棚203万公顷、大型连栋温室1.8万公顷和植物工厂250座的四种结构形态，设施蔬菜人均占有量从1981年的2.5公斤增长到2021年的190多公斤，成功解决了我国蔬菜瓜果的周年均衡供给难题。
在技术进展方面：通过40多年的持续科技创新，我国在节能设施结构、环境调控以及植物工厂等方面取得了重要进展。一是在节能型设施结构方面。通过理论模拟、结构优化与材料创新，节能日光温室结构、材料、栽培以及配套装备等关键技术不断取得新进展，实现在北纬34°- 42°区域冬季不加温条件下也能进行果菜类作物的生产，年节约标准煤7.8亿吨以上；
二是在设施环控与装备技术方面。针对不同气候特征和作物需求，研制成功保温、遮阳、通风、降温、主动蓄能调温等环境调控技术装备，研发出播种、育苗、肥水一体化等作业机具，保障温室周年高效生产，番茄、黄瓜亩产可达2万公斤以上；
三是智能植物工厂技术方面。突破植物工厂LED光源创制、光-温耦合环境调控、营养液循环与控制以及智慧化管控等关键技术，实现了植物工厂成套装备的完全国产化。
在技术与产业瓶颈方面：虽然我国设施农业取得了重要进展，但与发达国家相比，仍有不小差距。一是设施单体规模小、抗逆能力弱、土地利用率低,目前，我国99%的设施为单栋日光温室和塑料拱棚，缺少有效的环境调控手段，抵御极端天气的能力弱。土地利用率相对较低，日光温室占比仅为35%-40%；
二是机械化水平和劳动生产率低。设施生产机械化率仅为35%左右，劳动强度大，生产效率较低，人均管理面积仅为荷兰的1/4；
三是产量低，资源利用率不高。设施番茄、黄瓜每平方米产量10-30公斤，仅为荷兰的1/3-1/4，番茄（黄瓜）每公斤用水量高达40-50升，水肥利用率仅为荷兰、以色列的1/2-1/3。
在新技术的应用方面：我国设施农业的发展在今后一个时期必将从一个大国不断向强国迈进，因此，新技术的不断革新和应用将成为必然趋势。一是智慧化管控技术快速突破。通过对作物发育与环境、营养定量关系的持续研究，构建了不同作物的环境生物学模型，研发出以环境、营养与生理信息为基础、以最大生物量为目标函数的智能决策系统，同时通过生物与环境传感器的检测与反馈，实现智慧决策与管控；
二是机械化与机器人技术快速推进。根据设施生产的特定需求，研制出作物育苗、定植、移栽、收获、分级包装等替代人力操作的成套机械，种苗嫁接机器人，水肥一体化智能机械，以及黄瓜、番茄、彩椒等果菜采收机器人等；
三是无人植物工厂技术取得重要突破。突破植物工厂多层立体栽培光、温、湿、气的均匀调控，以及超过20层的植物工厂定植、移栽、间苗、采收、包装等操作的无人化作业机械手和机器人成套技术，实现技术全面领先。
在未来农业发展中的意义：设施农业作为现代农业的重要组成部分，必将在未来农业发展中发挥重要作用。一是为保障食物安全提供有效途径。习近平总书记指出，“要树立大食物观”“向设施农业要食物”。党的二十大报告指出，“发展设施农业，构建多元化食物供给体系。”党中央的重大决策部署，为发展设施农业、保障食物安全指明了新的方向。设施农业单位土地产能可达露地2-10倍，植物工厂甚至可达40倍以上，在我国人均耕地极为紧缺的条件下，大力发展设施农业可有效缓解食物供给难题；
二是为大幅拓展耕地资源提供技术支撑。我国拥有20多亿亩戈壁、沙漠、盐碱地等非耕地资源，仅新疆就有3.9亿亩具有设施农业开发潜力的土地，同时，城市的屋顶、阳台、地下、楼宇等空闲空间也在5000万亩以上，这些都是设施农业拓展的空间。近年来，随着“不与粮争地”战略的实施，新疆、甘肃等地积极探索戈壁设施农业，北京、上海、成都等大城市尝试推广垂直植物工厂，这些探索为未来设施农业发展提供了新的有效途径；
三是高技术引领的重要方向。设施农业是生物技术、信息技术、新型材料等高新技术集成的产物，一些前沿技术成果，大数据、人工智能、机器人、新能源、新材料等都率先在设施农业领域利用，尤其是植物工厂，更是技术高度密集的产业方向，设施农业的技术进步必将推动农业相关产业的技术进步，进而推进现代农业的发展。因此，设施农业必将在现代农业发展进程中起到重要的引领作用。