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1我国设施农业的发展现状探究
我国是一个农业大国,农业依旧是我国经济发展的命脉之一,农业的发展也是全面实现小康社会的重要任务。但我国的农业技术相对于一些西方发达国家来说还比较落后,设施农业技术也比较落后。推动设施农业技术与国际接轨,并共同发展是农业发展的重要任务。现阶段,我国设施农业中塑料大棚种植和玻璃温室种植比较普遍。设施结构不完善,温室内空间利用率低,造成我国农业基础设施对土地占用率较大却又得不到高效的使用,从而造成了许多不必要的资源浪费情况。由于农民普遍收入较低,购买能力有限,造成了设施机械化程度不高,我国温室中大多使用的设施装备水平较差,所采用的设施极其简单,基本上只是起到防雨和保温作用。这种低水平的农业设施对于自然灾害的抵抗能力较差,北方地区如果遇到连续的降雪天气,温室顶部的电动卷帘机会被冰冻,无法正常工作,影响了温室的光照和通风。[1]下雪后,帘子卷不起来,没有阳光光照,作物不生长,温室内湿度增大,作物生病等一系列问题。农户种植作物缺乏科学性,种植部分作物,会整袋肥料往菜畦里施,生怕肥力不够影响产量,或者大量使用农药,作物农药残留严重超标。
2先进设施农业技术的优势
发展设施农业,必须依靠科技,提高生产效益。施肥前应该先对土壤进行检测,测出土壤中的养分含量,推测出施肥结构、施肥数量、施肥时期和施肥方式。然后根据种植的蔬菜制定出专用的配方施肥方案,对症下药。利用先进施肥方式,如:秸秆生物反应堆、二氧化碳施肥等。杀虫灯可以吸引害虫接近,利用高压电将害虫杀死或者利用毒药将害虫毒死。通过安装沾虫板、杀虫灯的方法可以取代农药。高温焖棚能消除温室内病菌,杀灭虫卵,改良土壤,减少后期农药使用量。推动绿色防控技术,可从源头上减少农药残留和污染,保证蔬菜产品质量安全。
3设施农业的改进措施
3.1提高设施农业科技水平
科学技术是第一生产力,各行各业的发展,都要以科学技术作为支撑,设施农业自然而然也不例外。唯有依靠科技创新,才能使设施农业取得更快、更好、更加持续的发展,才能真正将资源优势,转变为竞争和效益优势,才能真正促进设施农业的良好、平稳发展。[2]这就要求,必须认真重视起科研开发,不断加大其力度,使那些设施农业中的关键性技术问题得以解决,注重利用相关的生物技术开展工作,加快研究开发设施农业的配套技术,比如农用的小型机械设备、温室大棚新型的覆盖材料,加快设施农业的机械化进程。要注重温室大棚先进技术的研究开发,例如节能增温、节水灌溉技术等等。除此之外,还应加大对新品种及后加工处理技术的研究,提高我国在国际市场上的竞争力。
3.2产品生产过程中建立生产技术保障体制
随着人们生活水平的不断提高,人们越来越注重生活质量.当今社会,随着环境污染问题的不断出现,人们越来越关注自己生存的环境,越来越注重健康问题,饮食健康俨然已成为一个热门话题,绿色无公害是人们对饮食的高质量追求。所以,绿色产品生产技术保障体系的建设,是设施农业生产发展的必然趋势。在设施农业中,所使用的生产资料都是专用的,比如生物肥料、生物药剂、生物制剂等等。促使我国的农业发展更加的精准化,所生产出来的食品更加的安全、无污染纯天然的绿色食品,符合当代人环保、健康、绿色的理念,有利于我国农业的可持续、健康、平稳的发展。与此同时,设施农业的发展也产生了一些问题,比如地膜产生的污染,养殖厂、工厂的废弃物造成的环境污染等等,这些问题的发生,都对我们赖以生存的环境产生了新的污染,严重威胁了人们的健康问题,在大力发展设施农业的同时,环境污染问题也不容忽视,必须不断强化农业生态环保的意识,将这些环境问题重视起来,并进行有效的解决。
3.3建立符合我国国情的设施农业体系
要加快设施农业的产业化进程,必须从企业抓起,加大高新技术所占的比例,加快技术和产品的更新换代。利用龙头企业,将农户、市场及企业,以合同形式紧密联系在一起,形成技术、生产及销售的一体化,促进设施农业企业的进步与发展。我国土地面积广阔,各地的地域及气候条件,都有着明显的差别,各地的经济、市场以及技术也存在着一定的差异性,所以,各个地区的农业生产条件也是不尽相同的,也是有不小差异的。这就要求,在发展设施农业的时候,必须根据本地区的特点,做到因地制宜,不能单纯拿来任一的模式就照搬,在符合本地区特点的同时,将实用性和先进性有机融合起来,只有这样,才能建立符合我国国情的设施农业发展体系,促使设施农业有目的、有计划的发展。
3.4大力发展农村设施农业
伴随着我国经济的不断发展与进步,人们的生活水平不断提高,人们越来越注重对高生活质量的追求。为了使广大的农民受益,我国在推进社会主义新农村建设,设施农业对加快其发展作出了重大的贡献,它对农业的产业结构,进行了合理的调整,实现了农民的增产增收,加快了农村生产力的发展,使农村的生态环境得到了改善。从整个农村设施农业的现状来看,其发展水平仍有待提高,设施机械化程度不高,对农村设施农业的发展,产生了一定的阻碍作用。[3]由此可见,大力普及与推广生产科技知识是十分重要的,组织相关的专家人士,深入一线岗位进行指导,运用以点带面的方式,加快生产科技知识的普及推广,通过科技示范的建设作用,加快我国农村设施农业的发展。
4我国设施农业的发展趋势
我国从事农业工作的人数会不断减少,这一状况下,机械设备将起到更加重要的作用。耕作机械,栽苗机械,灌溉机械的发展显得尤为重要。随着施肥设备、灌溉设备等研究的深入,农业工程机械也会在设施农业上得到广泛的应用。精准化、智能化将是设施农业的发展趋势。设施农业是人类智慧和现代科技的融合,将为我国的农业发展做出了更重要贡献。
参考文献
[1]李成梅.浅谈农业经济管理的现状与发展趋势[J].经营管理者,2016,(07):184.
[2]史瑞锋.浅谈我国农业机械现状及发展趋势[J].农民致富之友,2014,(20):218.
现代农业的发展有着高产、高效、优质三个重要的发展方向,以生物和信息技术为代表的高新技术逐渐成为各国农业发展的关键,设施农业在这一过程中发挥着十分重要的作用,设施农业正成为农业现代化建设过程中的标志性产业。沈阳近几年设施农业发展也非常迅速,但在发展过程中存在着技术、人才、资金、市场运营等方面的问题,本文就存在的问题进行了分析并提出了解决对策。
【关键词】
设施农业;智能化生产;农业产业化
设施农业,就是利用人工建造的设施,适时的调节控制农作物、禽畜、产等在生长过程中所需要的综合环境,应用农业及畜牧业的最新科研成果,采用适当的农业工程措施在局部空间的一定围内控制气候环境,将最佳的环境条件提供给种植业、养殖业,从而使农畜产品得到高产、速生、高效、优质。设施农业近几年来在国内外发展迅速,它有着高科技、高投入、高产出、高效益、集约化生产等主要特点。在农业产业中,集成了现代科学领域的技术与知识高度密集的典型科学技术,可以用来衡量一个国家农业现代化发展的程度。在这样的形势下,我国的农业生产也在发生着改变,逐渐由从前的数量型,变成了现在的数量与质量并重。“十三五”期间,沈阳将通过深入推进农业供给侧结构性改革,大力发展设施农业、特色农业、观光农业、休闲农业、“互联网+”农业、智慧农业,统筹推动特色农业产业带建设,打造沈阳振兴发展的新引擎。
一、沈阳地区设施农业发展存在的问题
(一)机械化、智能化应用程度较低沈阳地区的设施农业整体说机械化与智能化的应用程度相对较低,主要表现在设施栽培的作业机具和配套设备尚不完善,人力劳动效率低,劳动时间长,作业环境差,劳动强度大,规模较小,人均管理面积不及发达国家的1/50。一些发达国家,如美国、日本等国家在温室生产过程中的整地、播种、灌溉、中耕和除草等作业均已实现机械化和智能化。
(二)科技创新水平不高,专业人才不足设施农业的生产是劳动和技术双重密集型的产业,是需要较高的专业技术水平和熟练的劳动力双因素结合的产业。沈阳地区的设施农业发展主要是由引进技术和理念来发展的,设施农业技术基础薄弱,设施技术配套水平低,规范性差,缺乏量化指标。目前的设施农业新技术推广和应用相对较慢,农业科技成果转化率较低,生产过程主要靠经验来实现,科技创新协作和关键性技术成果少,科技的推广性和实用性较差。设施农业的从业主体总体素质较低,核心关键的是科技创新人才缺乏,设施农业专业科技人员供应不足。农业科技创新和储备能力不足,高层次农业创新人才匮乏,而少数具有职业资格的农业技术人员大多数不再从事农业生产,涉农专业的大学毕业生大都不愿意从事农业生产,在设施农业从业人员中,有专业技术职称的人数大大低于其他行业的平均水平。从事农业的人员的整体素质较低,创新不足,服务水平差,技术创新与应用不能满足沈阳地区现阶段设施农业发展的要求,致使实施农业的产品及服务的品质好处在一个比较低的水平,这与设施农业发展的要求不相适应。
(三)产品品牌度低,竞争力不强近几年沈阳地区设施农业发展速度很快,水平也有了很大的提高,但是仍以大宗初级产品为主,农业产业化经营水平还较低。设施农业生产以分散农户为主,每个农户的经营规模不大,制约了设施农业的品种专业化、生产规模化、服务社会化和经营产业化的发展。农产品生产、加工、流通的产业链短,农产品加工水平不高,冷藏和物流设施的建设尚不完善。农产品大多以一家一户的生产销售为主,农产品仍然缺乏稳定的销售渠道,主要走批发市场这条路径。缺乏中高端产品及品牌,很难进入到大中型城市的高端销售市场,这样无形中就降低了农副产品的附加值,很难很好的实现设施农业的经济效益。再加上缺少产销信息的收集、和现代销售体系,缺乏技术型人才和先进的管理,导致抵御市场风险的能力较弱。
(四)资金投入不足供求矛盾突出设施农业作为高投入、高产出型农业项目,而农村经济发展相对滞后,农民的收入决定了自筹能力较差,所以用于温室大棚建设的自有资金非常有限。体制和机制上条件也限制其融资的能力,尤其是缺乏对银行贷款利率的优惠政策,使大多数农民参与意识不强,对是否盈利顾虑较多,多数待观望态度,而对贷款利息的压力和资金的短缺使得设施农业不能实现规模化的发展,影响了大多数农民的参与性和积极性,限制了再生产的规模化进行。而政府的投入增长慢、金融支持力度低、社会资金投入缺乏积极性,财政对农业投入和各项财政支农政策还不能充分发挥整体效益,引导、鼓励社会各界投资、入股、领办农业工程项目的投入机制还不够健全和完善。
二、沈阳地区设施农业发展的对策建议
(一)积极推广机械化与智能化生产建立设施农业标准化,加快设施农业装备的结构升级,在实现农业装备标准化、现代化、智能化过程中,应注重农业机械装与硬件设施与软件技术的有效配套。政府及农业管理部门应积极引导和推动设施农业的现代化与智能化发展,根据沈阳地区自然、地理、人文、社会现状建立本地区的实施农业生产、科研、营销的规范与市场运营体系。积极推进物联网等先进技术在设施农业中的应用,建立现代化和智能化的农业示范园,以推动先进农业技术、机械、设备的推广和应用。
(二)加强科技支撑与人才培养深化设施农业领域中科学技术的应用与推广,沈阳地区根据十三五规划的要求,在整体上确立了以推进设施农业中的科技创新的方针,大力发展高效节能的设施农业,应用国内外先进的设施农业装备与技术,提升农业的综合生产能力和市场竞争力,保证沈阳地区的菜篮子的稳步推进,提升农民的收入水平。现代设施农业是科技密集型产业,从设施农业规划到结构设计,从土建施工到设备安装,从选种育苗到生产,从设施管理到市场营销,各环节都离不开科技,需要多学科、产业进行融合和集成。要使设施农业产业体系科学、规范、有序的发展,必须发挥科技的支持作用,采用先进的科学技术和专业化管理。要发挥沈阳农业大学、农科院等高等院校和科研机构对设施农业产业的科技引领作用和辐射效应,加强产、研结合,发展适合沈阳地区的专有品种、专有技术等。探索新的农业科技成果推广和市场化的途径,迅速把科研成果转化为生产力。在设施农业发展中,科技人员的素质及水平决定设施农业的整体发展水平。按照现代化、智能化设施农业的要求培养设施农业技术型和经营型人才,加大对基层生产人员的技术和管理的培训,探索更加灵活和开放的培养方式以适应设施农业迅速发展的需要。提倡和引导相关专业的大学毕业生投入到现代农业的创业与就业中,提供良好的就业与创业环境,提高整个现代农业产业的整体文化素质与创新能力。
(三)依托龙头企业,上规模、提品质、树品牌充分发挥龙头企业的辐射带动作用,结合专业合作社,延伸利益联结链条,谋求规模化、产业化发展是设施农产品发展的重要路径。目前市场各营销体系都在实施统购、团购,有市场才有效益,有效益产业才能可持续,农民才有积极性,统一规划,统一经营,统一管理,专业化生产,规模化发展势在必行。近年来,随着社会生活水平的提高,人们对于绿色、健康的产品需求越来越多,大力发展绿色产品、有机产品,加强产品安全监管,以质取胜无疑是设施农业发展的新出路,打造品牌产品提高了市场的竞争力,实现济效益与社会效益统一。
(四)强化政府主导作用,拓展融资渠道设施农业作为现代农业一个重要的组成部分,它的发展水平是衡量现在农业发展的一个重要指标,政府应把设施农业的发展放在一个重要的位置,要优先考虑设施农业项目的发展。政府应总体规划、合理布局、完善基础设施、提高产业集中度,确定设施农业的发展重点及目标,鼓励发展农产品电子商务,加强与农产品电子商务平台的对接,重视与流通企业配套的基础设施的建设,促进发展冷物流链建设,拓展农产品的销售渠道。在保证农民基本利益的前提下,本着“有偿、自愿、依法”的原则,鼓励农村土地的合法合理流转。积极的探索各种设施农业多种经营模式,逐步健全市场的管理运行机制,鼓励企业做大做强。政府要制定出各项惠农政策,加大对设施农业的补贴力度,营造宽松的投资发展环境,要鼓励和扶持企业以及社会资本对设施农业的投资建设。在拓展资金渠道方面,政府可以提供贷款的贴息补助,促使金融机构加大对农业龙头企业的资金供应。
参考文献
[1]张乃明.设施农业理论与实践[M].北京:化学工业出版社,2006.5.
关键词:智能化;农业用水;节水灌溉;控制系统
我国是农业大国,农业的是我国经济发展的基础,但是受水资源不足、人多地少、环境污染严重以及技术落后等原因的影响,我国农业用水的浪费率高,这对于发展现代农业是严峻的挑战,也是现代农业必须解决的重要问题。本文通过分析国外经验,研究分析适合我国的智能化设备农业节水灌溉控制系统。
1节水灌溉技术及国内外发展
(1)节水灌溉技术。
节水灌溉技术主要包含两个方面:工程节水技术;灌溉控制技术。①工程节水技术:工程节水技术主要指的是利用原有的灌溉设施并对其进行现代化技术改造,或者重新建设先进的灌溉设备其目的是通过设备改造和创新减少水资源的损失,节水利用原则一是减少输水损失、二是减少无效灌溉;具体技术有管道输水,滴灌等等。②灌溉控制技术:灌溉控制技术主要指的是利用自动化控制技术,根据自然环境、农作物用水需求以及可用水量等因素,综合协调保障供水,其供水原则更加精细化和可控化。相比较传统的人工控制灌溉,灌溉控制技术不再依靠人的经验进行控制灌溉,而是利用对地理环境以及作物生长的特性,大大提高了水资源的利用率,从而满足用水需求的同时,做到不浪费水。
(2)国外农业节水灌溉控制技术应用。
国外在农业节水灌溉控制技术上有发展时间长,智能化水平高,其自动控制系统更加完善和先进。主要是利用计算机控制灌溉系统,检测和掌握土壤环境,从而有效控制和掌握实际需水量,使用滴灌和喷灌,并且实现了自动化管理,只需要在控制室就能够完成整个操作过程,在自动灌溉配套设施中,流量控制阀、减压阀等,能够大大提高整个设备的运行效率,促使作物获得最佳的生长环境。
(3)国内农业节水灌溉控制技术发展。
国内节水灌溉技术开始于20世纪50年代,但是由于在管理和推广方面的问题,开展的效果并不理想。进入新时期以来,我国在灌溉技术上取得了较快发展,但是先进的设备住哟还是依靠从外国进口,并且未能形成完备的控制体系,相比较国外地区,我国在农业生产中,有其特殊性,土地相对分散,并且地形较为复杂,一些国外的灌溉控制系统在适应性上存在不小的问题,并且这些设备价格昂贵,在我国推广的难度大,我国在发展灌溉控制系统时需要加强自主创新,提高对控制系统的整合和升级,开发适用性强、成本低、效率高的智能化灌溉控制系统。
2节水灌溉控制系统
(1)节水灌溉控制系统工作原理。
节水灌溉控制系统是利用土壤测量仪器探测田间土壤各种信息,并对于收集到的信息进行转化成数字量,并在控制器上予以显示。同时这些信息及时传输和推送到PC上位机的人机界面上,实现对信息的掌握和控制。从接收的信息上结合预设的农作物需水量和以及整个灌溉系统的灌溉用水量、水速进行有效控制。一旦需要灌溉就可以启动相关按钮进行灌溉操作,整个过程中的信息都能够在人机界面中得到显示,主要包括灌溉时间、灌溉量以及剩余时间和水量等信息,如果不需要进行灌溉,就可以发出控制指令,机器就会停止操作。
(2)灌溉实现与控制。
在灌溉系统中,最核心的是采用电机驱动离心泵的方式将水注入管道,从而实现灌溉的目的。而这个过程中,执行灌溉任务的是电磁阀,电磁阀在这个系统中充当管理者角色,它能够控制区域灌溉与否,并且连接着灌溉干支流的各个管道,在整个系统中形成若干个连接点。灌溉支管上安置了若干个喷头,根据区域需水量进行灌溉或对区域实行轮流灌溉。对于分片区域,安放一定量的土壤水分传感器,土壤水分传感器的主要作用是监控所在地点的土壤水分,并将检测到的数据和结果通过通讯设备传输到单片机中,单片机再根据预先的参考数据进行对比分析,根据对比分析结果实施灌溉。
(3)节水灌溉控制系统总体结构。
根据具体的原理和实际的需求,对于灌溉控制系统的总体结构进行了分析,其工作采用的是某型单片机,并采用控制电磁阀对于田间进行灌溉操作,其系统主要是利用传感器测量电路、模数转换电路、控制电路等等,结合上述的功能及总体结构。在研究智能化设施农业节水灌溉控制系统时,将灌溉控制系统划分成两个部分,一个是硬件电路,另一个是软件程序。硬件电路主要是负责对数据的处理和执行,并且硬件设备能够根据其实际情况进行调整和完善,软件部分主要负责协调各个部分之间的关系,控制硬件的执行,属于整个系统的核心部分,而整个系统的完成质量主要是硬件设备和软件服务相互协调的结果,只有二者相互协调才能发挥节水灌溉系统的最大功效。
3节水灌溉控制系统的设计及建议
(1)系统设计主要内容。
智能化设施的农业节水灌溉控制系统设计可以分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要集中在四个方面:①单片机主机;②模数转换电路;③LED数据现实电路;④超限报警电路。软件主要从五个方面进行设计:①灌溉系统主系统设计;②采样子程序设计;③数据处理程序设计;④尺度变换程序设计;⑤转码程序设计。
(2)系统设计基本原则。
制定促进节水的政策,大力发展节水农业,推广节水灌溉,大幅度提高水的利用率,努力扩大农田有效灌溉面积。推广节水灌溉缓解农业用水供需矛盾,增加农业产量、发展农村经济;加快我国传统农业向现代农业转变;改善生态环境,实现水资源可持续利用和国民经济可持续发展,对于促进我国农业灌溉从粗放到集约,具有重要的现实意义和深远的历史意义。
1.1解决农业干旱缺水
干旱缺水已成为国民经济和社会发展的主要制约因素。随着人口的增加、经济的发展和城市化水平的提高,水资源短缺的矛盾日益突出。近年来,我国农业用水在全国总用水量中呈下降趋势,而农业灌溉的规模却在不断扩大。解决农业缺水矛盾的根本出路在于大力普及推广节水灌溉技术和在全国范围内节约农业灌溉用水。
1.2经济效益和社会效益显著
节水灌溉可以根据作物不同生长期的需水要求,适时、适量地进行科学灌溉,提高农作物的产量,改善农产品的质量,实现增产和增收。喷灌和微灌具有灌水均匀、土壤不板结、保土保肥、调节田间小气候、提高地温等显著特点。国内外实践表明,喷灌一般比地面灌增产20%~30%,滴灌增产40%。这样大的增产幅度,利用其他的农业增产措施是难以实现的。黑龙江、吉林两省的玉米喷灌一般每公顷产量可达11250kg,好的可达15000kg。
1.3进一步解放和发展农业生产力
发展节水灌溉可以节省渠道和畦埂的占地,使粮田变成无埂、无渠、无沟的“三无田”,扩大种植面积,提高复种指数,缩短灌溉周期,减少灌溉用水。喷灌和微灌不需要平整土地,大大减轻了农田建设的工作量,节省了灌溉用工,实现了大面积的平播,提高了农机作业效率,做到统一耕作、统一播种、统一灌溉、统一管理、统一施肥、统一收割,提高了农业机械化水平和集约化程度。
1.4扩大国内需求
发展节水灌溉,需要大量的节水灌溉设备、各种管材及水泥钢筋等建材。对于扩大内需、开拓国内市场、吸纳农村劳动力和带动节水灌溉设备的产业化具有显著的作用。
1.5促进传统农业向现代农业转变
当前,我国农业正在由传统农业向现代农业转变,现代农业的规模经营模式和健全的社会化服务体系要求大幅度提高灌溉劳动生产率,由人工作业变为机械化作业,富裕起来的农民也希望农田灌溉越省事越好。“两高一优”农业和现代化农业不仅注重提高产量,更强调产品品种、内在质量、外观、上市时间等等,对灌溉提出了"精细"的要求。即灌水位置、灌水时间、灌水数量、灌水成分(作物生长所需各种微量元素及营养)等,要求对空气湿度和土壤墒情进行自动监控,科学管理。用喷灌、滴灌等节水灌溉技术以及其他各种先进灌溉方法和技术,对传统、粗放的灌溉方法进行改造,既可以提高水的有效利用率,又可以提高灌溉效率、灌溉保证率和水分生产率,还可以通过灌溉系统进行施肥和打药,带来种植结构和耕作技术的重大变革,推进农田灌溉现代化和管理科学化,使传统农业向现代农业转变。
1.6实现农业可持续发展
随着人口的增加,工业化和城市化的发展,农业用水在社会总用水量中的比重还会下降。新增的供水量主要用于满足工业、城市发展和改善人民生活的需求。发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50%左右。目前,我国农业用水比重已从80%以上下降到70%左右,今后还会继续下降,农业干旱缺水的局面已不可逆转。解决农业缺水的问题将主要依靠建立节水农业和推广节水灌溉。在此情况下,要使灌溉发展适应农业增长的需要,除了加快水利基础设施建设和不断提高供水能力外,最有效的办法就是大力发展节水灌溉,保护和利用好现有水资源,充分挖掘现有水利设施的潜力,大幅度提高水的利用率。发展节水灌溉可以防止因渠道两侧渗漏和大水漫灌造成的土壤次生盐碱化,还可以减少地下水的过量开采和过量引水,保护生态环境,促进可持续发展。因此,不论从我国水资源状况或人口、经济和社会发展的需要,还是从我国改革开放30多年的实践以及先进国家的发展经验看,解决我国农业干旱缺水和今后可持续发展用水问题的根本出路在于节水,这是一件具有战略意义的大事。
2节水灌溉发展重点
节水灌溉就是根据作物的需水要求,适时、适量进行灌溉,以较少的灌水量实现较高的产出效益。普及推广节水灌溉技术要从各地的实际出发,因地制宜地采取各种适用的节水灌溉技术和模式,适合什么技术,就用什么技术,经济条件许可用什么方式,就用什么方式。在推广节水灌溉时,要注意做到开源与节流相结合,工程节水措施与非工程节水措施相结合,大、中、小、微相结合,农业措施与水利措施相结合,建设与管理相结合,软件与硬件相结合,形成各种节水灌溉技术的组装、配套与集成。在资源性缺水的地区,既要大力普及推广节水灌溉技术,又要广辟水源,开源与节流并举,有计划、有步骤地兴建调水工程,从根本上解决水资源短缺的问题。一是输水过程中的节水。目前,全国渠系水的利用率只有5%,渠系节水的潜力最大。因此,节水的重点应放在减少渠道输水损失上,通过采取渠道防渗和管道输水等措施,提高渠系水的利用率。二是田间灌水过程中的节水。要积极采用喷灌、滴灌、微喷灌和管道灌溉等节水灌溉技术,减少田间灌水过程中的水量损失,提高田间灌溉水的有效利用率。输水管道化,防渗衬砌化,大田喷灌化,果树微喷化,大棚滴灌化,管理现代化值得提倡。三是用水管理过程中的节水。要加强节水灌溉制度的研究,根据作物不同生长期的需水要求,适时、适量地灌水。要加强田间用水管理,推行计划用水和科学用水。四是推广应用农业蓄水保墒耕作措施。通过调整农业种植结构,采用地膜覆盖,秸杆还田和抗旱保水剂等措施,充分拦蓄天上水,优化配置地上水,合理开发地下水,保持利用土壤水。
3具体技术措施
关键词 设施农业;物联网;环境监控;数据挖掘;专家诊断系统
中图分类号 S126 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)12-0240-02
传统农业以人力为中心、依赖于孤立机械,而农业物联网系统工程在农业服务业中开展应用后,通过基于物联网的设施农业环境监控系统服务平台可以有效改变生产模式,使农业生产转向以信息和软件为中心,提升农业生产效能[1-3]。通过建立物联网远程专家诊断指导系统,利用物联网技术、通信技术和传感技术,将日光温室种植过程中关键的要素(空气的温度、湿度及土壤的温度、湿度等)数据通过各种传感器的采集,并利用网络通信技术如以太网WEB、GPRS、3G等,将数据及时传送到本地的设施农业物联网控制室以及远端的设施农业物联网数据中心,使设施农业管理人员及时掌握农作物的生长环境,并及时采取控制措施,从而达到预防病虫害、提高生产质量、提升劳动效率的目的。通过农业专家预警系统,调节适宜作物的设施内小环境,提高农产品的产量和品质,提高水肥利用率,降低人力消耗。通过实时监测数据,可以有效预测和预防风灾、雪等自然灾害,防止设施损害、农产品减产。在作物的不同生长阶段,种养殖户实时定量监控各环境因子,如光、温、水、气等,科学管理设施内作物的水、肥、气等环境因子,降低人力消耗,实现了真正的精耕细作[4-5]。
1 总体思路
依靠无线网络,对区域内分散的农业设施实行精细化管理,实时监控光、温、水、气、湿及病虫等对作物生长有重要影响的因素,掌握其变化情况。此模式可以应用于畜禽养殖、大棚果蔬生产等。农民可以使用手机或电脑在该系统平台上查询自己的种、养情况,例如大棚和鸡猪舍超过或达不到正常状况随时有短信提示。在了解种养过程中各项关键要素的实时变化情况后,可以通过专家系统进行关键因素的定时、定量分析,对病虫害的发生和发展进行预测预警,以便农户及时采取应对措施,为农业生产提供保障[6]。
2 技术方案
2.1 物联网远程专家诊断指导系统的目标
一是信息采集采用智能测控系统,依托物联网监测农作物生产;二是对农业生产信息进行实时监控,应用智能产品检测、控制作物;三是实现农业生产管理的科学化与智能化,通过智能产品中的专家知识和技术支持,保障农业生产,为农户提供及时有效的服务。
2.2 物联网远程专家诊断指导系统的功能
2.2.1 环境监测。主要包括各项环境数据的采集,如温度、光照、土壤水分、湿度等,监测范围包括大棚及作物生产区域。通过单传感节点独立采集和多传感节点汇集采集的数据先传输到主机,再转至服务器(GPRS网络),以此实现可视化展现、实时监测、历史数据查询,并对实时数据和日数据形成直观曲线。
2.2.2 数据挖掘。进行知识库服务器本地化,冀东半地下标准温室揭帘时间为M1=TEXT[(21 300+56.33X)/24/3600, "hh:mm:ss"],盖帘时间为M2=TEXT[(28 800-89X)/24/3600, "hh:mm:ss"],其中X为当日到6月22日之间的天数,TEXT为Excel函数,实现种养小环境内远程精准可控化生产。
2.2.3 智能预警、报警。一是报警。对任意监测指标或者在此基础上计算得到的二级指标设置警戒阈值,满足一个或者多个报警条件时,系统通过短信、电子邮件等方式向农户、管理员等发出警报,通知其及时采取应对和处理措施。二是预警。设置一定的条件,对监测数据进行计算更新,当监测指标以及二级指标被预测到未来将达到某一阈值,系统发出预先警报。以多种形式通知用户,提醒其提前做好防范准备。
2.2.4 基地管理。主要包括基地(园区、片区)管理、大棚管理、设备(监测、控制设备,网关,设备参数)管理等。同时,可按以生产企业、合作社分布图的方式进行查询、统计。系统通过提供直观的页面为用户查询和控制提供便利。
2.3 物联网远程专家诊断指导系统的构成
系统硬件通过RF组网技术,完成各个传感器的数据采集和设备控制,通过检测各项参数实现生长环境数据的实时获取。
2.3.1 工业控制专用计算机。专门为工业控制设计的计算机,在生产过程中监测与控制各个机器设备、生产流程以及数据参数。
2.3.2 传感器。①光照传感器。采用
2.3.3 物联网网关。数据传输单元(DTU)主要用于汇集、打包多个采集节点的数据,发送至上位机及市级数据中心。网关与采集控制器组成基于RF射频的无线传输W,传输距离 ≥1 000 m,1个温室大棚部署1套采集控制器,则通过1个网关控制32个大棚的采集器。具有设备入网功能,与周围无线采集器、无线控制组成网络;不同的网关与周围采集控制节点具有构成互不干扰的网络。
2.3.4 采集器。1个采集控制器负责1个环境监测节点,负责收集温室的各种数据,通常1个大棚部署1个采集节点(较大规模温室可设置多套)。采集控制器具有LED显示屏功能(图1),可循环显示采集到的温度、湿度、土壤水分、二氧化碳等数据信息;采集控制器通过RF射频向数据网管发送数据。
2.3.5 气象哨。气象哨可以采集露地和温室外相应的环境参数,包括空气温度、湿度、风速、风向等,为种植管理者提供环境依据,为农业生产活动和决策提供帮助。
2.3.6 LED显示终端。LED(0.35 m×1.00 m)阵列显示屏,放置于安装物联网监测设备的温室缓冲间外壁,可实时显示该温室的环境参数,方便生产管理者及时采取措施,确保温室环境稳定。
3 主要技术创新点
通过对冀东半地下式棚室内多个传感器大量数据的采集与分析,挖掘出本地设施内的温、湿、水、气等多种作物生长因子的变化规律,结合设施内当地的主栽品种,编制出相应作物的物联网控制参数阈值(针对冀东地区半地下温室,黄瓜顶风口单独放风温度阈值为25.5 ℃,西红柿顶风口单独放风温度阈值为27 ℃,双风口同时放风温度阈值提高2 ℃),形成标准化的作业流程。
利用物联网技术、手机移动应用APP技术,通过专家知识库服务器远程自佑Υ穑实现对冀东地区设施农业种植中的核心要素及畜牧养殖环境中的关键指标(如温度、湿度、NH4浓度、CO2浓度、土壤水分)的远程监测与控制能力。
进行知识库服务器本地化,冀东半地下式标准温室揭帘时间为M1=TEXT[(21 300+56.33X)/24/3600,"hh:mm:ss"],盖帘时间为M2=TEXT[(28 800-89X)/24/3600,"hh:mm:ss"],其中X为当日到6月22日之间的天数,TEXT为Excel函数,实现种养小环境内远程精准可控化生产。
整合多种资源,形成气象+市场+物流=农产品生产,改善系统处理异常数据的容错能力,实现物联网系统对农业基础设施的预判性控制。推广微灌肥水一体化技术,利用控制器精准控制施肥量,可使肥料利用率提高40%~50%,春季黄瓜结果盛期,黄瓜棚每4 d随水浇施纯N 19.5 kg/hm2、P2O5 7.5 kg/hm2、K2O 37.5 kg/hm2。
4 效益分析
4.1 直接经济效益
一是通过物联网专家系统的精确温湿度控制,保证适宜的水、肥、气、热等作物生长因子管理,做到科学种养,平均年增收2.1万元/hm2。以种植温室黄瓜为例,温室黄瓜平均产量为105 t/hm2,平均增产8%(8.4 t/hm2),按平均价格2.4元/kg计算,实现增收2.016万元/hm2。二是通过物联网的自动化控制,使每个棚室每年减少用工时数18个,节省农药、水肥成本90元,温室平均可节约成本28 350元/hm2。
4.2 社会效益和生态效益
一是有效保护生态环境;二是节约了水肥资源;三是实现了农业生产管理的远程化和自动化,减少了人工投入,从而使社会资源得到更合理的分配。可以直接促进当地经济的发展,并为农业信息化发展积累经验。
5 参考文献
[1] 阎晓军,王维瑞,梁建平.北京市设施农业物联网应用模式构建[J].农业工程学报,2012(4):149-154.
[2] 李作伟,丁捷,毛鹏军.设施农业物联网关键技术及工程化应用探讨[J].农业工程,2012(2):35-39.
[3] 周小波. 基于物联网技术的设施农业在线测控系统设计[J].太原科技大学学报,2011(3):182-185.
[4] 卢闯,彭秀媛,宣锴,等.物联网在设施农业中的应用研究[J].农业网络信息,2011(9):10-13.
葫芦岛市是农业发展为主的地级市。随着中国农业建设力度的加大,葫芦岛市的农业要呈现出快速发展态势,其中具有高科技成分的农业机械装备所发挥的作用是不容忽视的。多年来,葫芦岛市的农业发展都有赖于农业机械装备的合理应用。葫芦岛市的农业生产,设施农业主要的手段,即处于生长阶段的农作物需要采用人工控制的方式,通过为农作物创造优化环境而促进其健康成长。
1 设施农业机械设备的类型
设施农业机械设备的作用是控制农业环境,调整促进农作物生长的因素。在设施农业机械设备的应用中,要根据农业生产需要以及农作物的生长环境选择设施农业机械设备,以将农业机械设备的功能充分地发挥出来,更好地对农作物因子以及农作物生长环境以调整和控制[1]。设施农业的特点各有不同,这就决定了所需要的设施农业机械装备分为不同类型,即农业耕作机械、灌溉与施肥机械、烟雾机械和温度调节设备等等。
农业耕作机械是用于大棚或者温室等环境中的专业机械装备,不仅可以发挥多种功能,而且适应大棚的有限环境,能够满足大棚或者温室的特殊环境需要,以提高大棚或者温室中的农作物耕作效率。农业耕作机械在设施农业机械设备中属于是基础装备。
灌溉与施肥机械,其中,农业灌溉机械设备可以在大棚或者温室中进行各种灌溉操作,诸如滴灌、喷灌以及微灌等等功能都得以发挥,不仅节约了水资源,而且还提高了农业灌溉效率。农业施肥机械设备在施肥中,可以根据农作物生长需要进行调整施肥方式,以实现有效施肥[2]。
烟雾机械,是用于调节大棚或者温室的温湿度的机械设备,主要是采用静电作用使大棚或者温室内烟雾弥散,且在烟雾中适当地添加农作物所需农药,以发挥防治病虫害的作用。
农业温度调节设备,是根据室外气候环境以及大棚或者温室中农作物的生长需要进行环境温度调整。农业温度调节设备在热能交换过程中,不仅可以降低资源损耗,而且还提高大棚和温室的室温调节效率,以为农作物塑造可以健康成长的环境。
2 中国设施农业机械装备的现状
中国设施农业机械适应中国的农业环境而发展起来,并取得了一定的成就。处于市场经济环境下,设施农业机械在为农业生产提供服务的同时,还伴随着农业市场而不断地完善技术,且形成了规范的设施农业机械技术标准。到目前为止,设施农业机械产业的发展已经规模化,而且依然处于发展进程中,对设施农业起到了重要的推动作用。但是,设施农业机械在为农业提供科技服务的同时,在具体应用中尚存在着不足,需要给予高度重视。中国作为发展中国家,与发达国家相比,在设施农业机械发展上还存在着滞后性,不仅机械设备的加工工艺比较落后,而且缺乏创新力度,无论是材料的选用,还是技术的进步,都会由于创新不足而使得农业机械设备难以跟得上进步速度不断加快的农业产业,对设施农业产业的发展非常不利。
3 中国设施农业机械装备的发展前景
3.1 中国设施农业机械装备趋于小型化
设施农业机械设备的技术研发要能够跟得上农业发展的步伐,就要从设施农业需求出发,将中国设施农业机械装备趋于小型化设计,且将多种功能集合为一体。与手动机械设备相比,电力动力驱动的小型设施农业机械设备使用更为便捷,而且还要与农业中所常用的机具配套使用[3]。比如,在农业作业中,耕种、施肥、灌溉、除草等作业,都可以使用小型的设施农业机械装备来完成。
3.2 苗木移植用的设施农业机械装备研发
设施农业中,苗木移栽是重点工作环节。设施农业机械装备进行苗木移栽,就是使用机械手将苗木移植到指定的位置,并按照要求栽种。如果育苗温室中采用设施农业机械装备进行苗木移植,可以提高苗木移植质量,且移植的苗木的成活率也会有所提高。
3.3 设施农业机械装备的新能源研发
设施农业机械装备的研发要从绿色环保的角度出发积极使用绿色能源,包括太阳能、风能等等,都属于是可再利用的清洁能源,将这些能量经过能量转换设备而转化为电能,可以降低能源消耗其提高电能输送效率。
[关键词] 设施农业 现状 问题 对策
[中图分类号] S-9 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2014)08-0019-02
一、邢台市设施农业发展历史及现状
1.发展历史
邢台市设施农业发展历史较短, 70年代末,由简单覆盖、风障、阳畦等构成的一整套保护地生产技术体系在邢台市郊区出现。80年代,温室逐步得到推广,对保温、保墒、保肥起到了很大的作用。90年代后,以日光温室、塑料大棚、遮阳网覆盖栽培为代表的设施园艺得到发展。
2.设施农业发展现状
邢台市是个传统农业大市,农业人口597万,全市耕地面积1052万亩,其中设施蔬菜面积20.4万亩,占耕地面积的1.9%,占蔬菜种植面积的18%。据农业部门统计,截止2013年底,设施蔬菜产量102.29万吨,日光温室面积5.6万亩,大棚3万亩,中小棚10万亩。设施蔬菜在本地面积小,占有量低,是全市蔬菜生产的短板。
二、设施农业发展存在的问题
1.发展设施农业的认识不足
目前,邢台市大部分地方对设施农业认识不足,没有积极尝试的动力,怕风险,畏难情绪大。发展设施蔬菜生产,是大幅度提高农民收入的有效途径。据统计,每亩温室、大棚、中小拱棚、露地蔬菜年纯收入分别为10000元、6000元、3000元和1500元。可见,设施农业生产利润大,效益高,毋庸置疑。
2.设施蔬菜生产能力严重不足
全市全年温室蔬菜缺口在30万吨左右。尤其从11月初至次年2月底4个月时间,我市温室蔬菜生产基本空缺,包括茄子、黄瓜、豆角、西红柿、青椒、辣椒和西葫芦等,4个月缺口在20万吨左右。
3.设施农业规模不大
设施农业是资金密集型和技术密集型的复合型产业。发展设施农业需要一定规模的连片土地,目前,除南和、威县、桥西、宁晋部分乡村有连片成规模的设施蔬菜外,其他从事设施农业的基本上是零散农户,设施规模小,零散不集中,不能形成规模效益。
4.生产队伍素质不高
邢台市农业科研、农技推广人员后继乏人问题比较突出。从事设施农业生产的大部分科技人员,对设施农业相关的知识和技术掌握不够,理论多,实践经验少。乡村真正能够掌握设施农业生产理论、技术、经验的技术型人才匮乏。
5.相关政策不配套
邢台市设施农业起步较迟、规模不大、水平不高,要加快发展,亟待加大政策扶持。设施农业是典型的高投人、高效益的产业,一栋占地3亩的普通简易日光温室,建设成本需要8万元左右,核算每亩成本2.7万元,普通农户想要投人往往力不从心。设施农业的大棚、内部设施等不能作为固定资产抵押,无法向银行贷款。如何解决农户发展设施农业前期投入资金不足的难题,已成为全市设施农业发展中一个重要课题。
6.设施技术研究不够
邢台市设施农业起步晚、发展不快,技术研究与生产滞后。目前设施农业主要以设施园艺的蔬菜、菌菇、花卉、苗木、养殖等为主,在种养技术和设施装备的研究开发方面,特别是工厂化高效农业设施技术与发达地区相比有很大差距。全国蔬菜之乡山东寿光开展研究早,目前第五代日光温室已大量应用生产,而邢台市至今还没有自主研发的、适宜本地生产条件的、成熟完善的设施类型。
三、对策及建议
1.提高对设施农业重要性的认识
发展设施农业,要从战略高度去认识,要依靠科学技术改造和提升,对传统农业进行改造,重点发展设施、高效、特色农业。因此,要正确认识设施农业,要结合实际,要用发展的眼光、超前意识,科学制定发展规划,积极引导有基础的地方率先大力推进设施农业建设。
2.加强领导,落实激励机制
发展设施农业关系到全市农村经济的发展和农民收入的增收,各级政府和相关部门一定要协调联动,从各自职能出发,结合实际,做好规划,统筹安排,确保落实。尤其要认真解决好制约设施农业发展的关键性问题。市财政列出专项资金,对发展快、规模大、标准高的县乡村户予以奖励,逐步建立起积极有效的激励机制。
3.科学规划,合理布局,实现规模化发展
设施农业投人高、产出高、效益高,只有进行规模化生产才可能形成品牌效应,产生巨大的经济效益。要集中扶持和培育规模化的设施农业基地,加快设施农业企业的发展。县乡村要根据各自实际,按照“相对集中、成方连片,一乡一业,一村一品”的原则,合理规划产业布局,从棚室结构到水、电、路等基础设施都要认真规划,科学设计。尤其要抓好沿106国道、308国道和邢台市区周边设施蔬菜基地建设,逐步形成若干条各具特色的设施农业经济带。引导和鼓励对土地承包经营权进行合理流转,鼓励土地承包大户发展规模性设施蔬菜,并积极探索国家、地方、集体、农民及其它经济实体法人的多元化投入机制。
4.制定优惠政策,加大扶持力度
要制订扶持设施农业发展的产业、人才、金融等优惠政策。设立发展设施农业专项资金,增加投人,解决农民的资金投入问题。引导和鼓励各类资金投向设施农业,重点发展钢架大棚,鼓励发展连栋大棚、智能温室,积极推广遮阳网、喷(滴)灌等辅助设施。各级政府要围绕设施农业生产制定必要的扶持性政策,尤其对集中连片,有一定规模区域的公益性基础设施建设,如打井、防渗、办电、修路等,要给予重点扶持。
5.着力发展以日光温室为主的设施蔬菜生产
全市日光温室蔬菜每年缺口在30万吨以上,而温室蔬菜价格是露地蔬菜的几倍,经济效益高。结合我市生产实际,设施农业产业重点发展以日光温室,大、小拱棚为重点的设施蔬菜、瓜果、花卉、苗木,并依据市场需求,蔬菜、瓜类、鲜果相结合,努力实现种植模式多样化,品种结构多样化,全面提升设施农产品产业整体水平。
6.加强生产队伍素质建设
通过各种方式和途径,大力引进、培养和造就一批具有现代农业思想、熟悉现代农业理论、掌握现代农业技术并且具备创新能力的精干的技术、经营管理和研究开发人才队伍,提高生产队伍素质。
关键词:设施农业;气象服务
中图分类号:S23 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160333207
1 设施农业对气象服务的需求
设施农业对气象服务的需求主要包括以下几个方面:针对当地设施农业的规划、布局进行精细化的气候划分,并加强主要气象灾害的风险划分,将气象服务辅助农业生产决策的功能发挥出来。在进行设施农业工程建设时,能够根据环境气象因子设计墙体厚度、仰角、覆盖物透光性等建设参数;气象服务要能够提供设施内外实时环境气象因素监测信息,针对设施农业提供大风、冰雹、暴雪等防灾减灾气象预报警报;针对设施农业环境调控进行精细化的气象预报,包括灌溉、通风、加热、揭席帘等等,还可对气象预报的内容做进一步延伸,包括观光旅游天气信息、采摘或适宜播种天气信息、对病虫害的发生发展趋势进行预测等等。
2 设施农业气象服务存在的主要问题
设施农业在我国经过数十年的发展已经非常成熟,也为促进我国农业发展贡献了重要作用。但是设施农业的气象服务水平却比较滞后,无论是技术、手段,还是人员、组织,均无法满足设施农业的发展需求,具体而言存在以下几个方面的问题:
地方政府对气象服务不够重视。相比气象灾害防御服务,农业气象服务的受重视程度远远不够,不仅没有专门的设施农业气象服务机构,而且其所涉及到的技术推广单位,也未对设施农业气象服务的重要意义形成深刻认识,管理方面有所疏忽,导致设施农业气象服务未较好的融合于产业园区的日常管理与生产中。
设施农业气象服务专业人员严重不足,这一问题在基层气象部门尤为突出,基层气象部门不仅要承担气象站的基本业务,还要承担一些政府工作,导致农业气象服务专业人员数量严重不足。
一些农业气象观测人员是由其它岗位转岗而来,其理论知识水平及服务水平均无法满足设施农业气象服务的基本要求。
设施农业气象服务不精细化、针对性不强。在设施农业生产过程中,人们对月、旬天气预报的信息需求越来越高,以为农业生产提供参考依据;且气象要素预报能够更加精确、气象服务产品更加精细化、针对性更强。但是基层气象服务水平远远无法满足这一要求。
设施农业气象服务方法单一。现在基层设施农业气象服务形式还停留在传统的纸质材料、农村大喇叭的层面,而一些新型媒体的作用未充分体现出来,比如网络、智能移动终端等,直通式服务覆盖面小,导致气象服务无法满足设施农业的发展。
3 提高设施农业气象服务水平的措施
针对上述设施农业气象服务存在的问题,可以采取以下措施提高气象服务的水平:
对气象服务产品进行细化。根据现阶段设施农业的研究理论,结合当地的气候特点,制定出与当地农业发展相适应的气象服务产品,深入研究设施环境中作物与其它环境因子交互作用的一般规模,分析气象因子与作物的关系,研究设施作物各生长阶段与环境的关系等等,对气象服务体系中的数据采集、远程监测、自动调控等各个环节进行完善,有效的预警信息,使农户可以提前安排各种防护措施,降低气候环境对农业生产的损失;还要提高农业灾害性、转折性天气的气象专题服务水平,对寒流、强降温、大风、暴雨、冰雹等灾害天气进行分析、评估,提前做好预报预警,为当地的设施农业生产提供更加准确的参考依据。
加强与农业相关部门的合作,提高技术服务的针对性。其实现代农业是包含了多个学科的综合性技术,而气象与农业科技的联系十分密切。气象部门要与农技部门加强沟通与合作,结合气象要素预报采取对应的农业技术措施,一改传统单一分散的气象服务模式,实现与农技部门的联合服务。气象部门与农业部门的相关人员组成技术指导小组,定期深入田间地头进行调查、指导,联合起来研究设施农业小气候及农作物的栽培试验等,共同促进现代农业的蓬勃发展。
促进气象部门与农民的信息沟通。农业气象信息的最大价值在于其对农业生产的指导意义,只有为农民所有,农业气象服务的真正意义才能体现出来,并在这个过程中不断完善、不断创新。因此,气象部门要加强与农民的沟通,采取多种形式将气象信息发送至农民群众中。具体办法可以开通免费手机短信,主要发送日常天气信息、突发性灾害天气等;利用电视媒体介绍气象信息及农产品信息;还可以安装气象信息电子显示屏、开通网络等,扩大气象信息与农事相关知识的普及度等。