淺談多學科交匯形成的現代設施農業

張 茵

（扶風縣農機管理服務中心，陜西寶雞 722299）

前言

基于傳統農業生產千百年來累積的豐富勞動經驗，輔以現代科學技術點石成金的催化衍發，設施農業的概念逐步成型并日漸清晰，從最初的局限應用與分支技術自小到大迅速發展并終于能夠獨當一面。

1 剝離傳統制約因素，激發農業系統活力

為實現農業生產速度加快、產量提高、品質優化的目標，通過現代技術的裝備與人工手段的干預，配置有別于自然環境的合適條件，剝離傳統農業當中無法規避的制約因素，更加便利于作物的種植、牲畜的養殖甚至農產品的收儲等生產活動。設施農業構建起有異于傳統的生產模式與技術體系，實現對常規生產程序當中時空物候等方面諸多限制的突破，由“依靠自然，利用環境”到“改造自然，創造環境”，達成對生產層級的跨越。

基礎設施的配備，目標品種的選育，輔以適宜的種植與養殖方式，現代技術條件下的新型農業生產體系得以建立。堅定可持續發展路線的設施農業在投資規模、產出效益、環境荷載等方面也具有天然的系統性優勢。以單位產出的增長帶動整體效益的提升，生產力的進步有賴于生產方式的改善。精細化的運營理念與集約化的管理方式，實現了各個門類資源的最優配置，激發出農業生產的內生動力與系統活力。

2 “集約化”引領時代農業風潮，“標準化”制定國際產業秩序

科學技術發展步入新紀元，農業生產也隨之邁進現代化階段，新興技術手段亦如雨后春筍，諸如地膜覆蓋栽培、園藝作物溫室栽培、玻璃溫室、溫室無土栽培等皆以高度集約化的技術模式為顯著特征，設施農業碩果累累，前景喜人。在新技術遍地開花的同時，通向更高層級的路徑也逐漸展開，引領新時期的設施農業風潮的工業模式的農業嶄露頭角。全局性地考量設施配套與生產統籌，通過先進的中控系統實現對生產環節的有效掌握與精確把控，使得溫度調節、空氣流通、水肥供應等一系列常規項目有序進行。通過高端的技術手段落實基礎的生產操作，穩扎穩打，現代化的農業生產更新了陳舊的農耕觀念，更擺脫了小農思維的束縛。一年四季、一天早晚，全時段、無差別的規模化生產將帶來更多的產出與更大的收益。

在國際設施農業的先行者序列中，具有高度標準化屬性的設施配置備受青睞。更加便于程式化操作、規范化運行的技術手段得以大展拳腳于種苗、栽培等諸多環節。高效植保、田園管理、機械收獲、倉儲加工乃至后續的一系列經營活動，為更廣闊的市場開拓與更深度的效益發掘筑牢根基。薄膜、陽光板、玻璃三種覆蓋材料，以特種塑料或多種無機礦物為原材料，輔以適當添加元素，從而實現溫室大棚的多種應用方向。強化自主研發并著力引進新型農業機械技術與設備，重點替換傳統手工操作步驟、合理補足當前生產薄弱環節，有效拉動作業強度、提升作業效率、優化作業質量，使得溫室大棚機械作業稟賦與能力匹配目標環境生產要求。

3 嚴格守護耕地紅線，高效配置地面資源

農業生產的自然稟賦日漸衰退，18億畝耕地紅線在城市化進程與工業建設擴張中岌岌可危，大田模式在日趨嚴峻的環境污染與極端氣候變化中漸顯頹勢，露地系統暮氣沉沉，難現昔日榮光。可持續發展思路下的穩產高產尚不能及，更深層次的增產潛力發掘便無從談起。當構筑起國民食品生產安全防線的基石——質量與產量先后告急，設施園藝栽培的出現像是及時雨一般，不僅解決了食品供應的燃眉之急，更為食品安全添加了層層保障，為國家進一步的農業產業布局調整爭取到了寶貴時機。

除非作為規模化糧食生產的配套，否則一般意義上的設施農業不得占用基本農田。現實當中農村的平整地帶一般都是集中連片的，往往會進行統一的、規模化的糧食種植，作為基本農田占據了農村土地份額的絕大多數。那些偏遠的、散落的、貧瘠的、荒雜的，不能劃入基本農田的土地，成為了設施農業極其有限的選擇。在政策允許的前提下，考慮環境保護因素，應用建筑力學、建筑材料學、建筑結構學、建筑工程測量與設計規劃、農業設施施工等多種工程技術，在不利于大田生產的有限地面上構筑更具適應性的設施農業。

4 博采多學科技術特長，構筑交匯型產業生態

4.1 生物信息技術

掌握生物信息技術，形成預防為主，防治結合的綜合調控思想，切實壓制生物危害，實現生態安全；強化生物危害預警機制，擴展普查覆蓋面并加大調查力度，保障生產穩定；采取科學手段，切實執行，兼顧經濟合理，維持調控效力。

4.2 環境工程學

在充分理解農業生物生長發育與各種環境因素作用關聯的基礎上，研究采用經濟有效的環境調控工程技術并配套相關設備，創造出優于自然狀態的，更加適合于農業生物生長發育和產品轉化的環境條件。空氣、溫（濕）度、光照、土壤和水的運動狀態等諸多環境因素聯動發生、共同作用，最終形成了設施農業環境工程學的研究體系。

4.3 建筑工程學

作為設施農業的建筑材料需要在各種極限條件下廣泛地適用并長久地保持穩定性能，易于批量采購與零散補貨，同時始終維持在低位價格水平。以上標準同樣可用于設施農業設施的覆蓋材料，主打通透、強韌的透明覆材，多在耐候與防霧方面求得改進；保溫覆材則是在常規透明覆材的基礎上，再額外添加一層保溫材料，以實現在季節變換與晝夜交替過程中溫度的平和過渡。

4.4 物聯網技術

規模化的溫室大棚種植而言，單靠人工管理需要大量人手，耗力費時，并且存在難以避免的人工誤差。物聯網系統采集溫室內的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度、二氧化碳、光照強度等實時環境數據，傳輸到控制中心，由中心平臺系統將最新監測數據與預先設定適合農作物生長的環境參數進行比較，如發現傳感器監測到的數據與預設數值有了偏差，計算機會自動發出指令，智能啟動與系統相連接的通風機、遮陽、加濕、澆灌等設備進行工作，直到大棚內環境數據達到系統預設的數據范圍之內，相關設備才會停止工作。物聯網技術應用，真正實現了農業生產自動化、管理智能化，通過中央計算機實現對溫室大棚種植管理智能化調溫、精細化施肥，可達到提高產量、改善品質、節省人力、降低人工誤差、提高經濟效益的目的，實現設施農業的高效和精準化管理。

4.5 植物工廠

順應當前階段農村經濟發展的客觀性規律并適應其系統性要求，投資智能化溫室的建設運行已然成為破解自然資源緊缺現狀、掙脫初級農業市場低迷困境的不二法門。以全封閉運轉、周年性產出、自動化控制為特征的類工廠型生產體系，包括但不限于苗木、花卉、藥材、食用菌以及各種果蔬的植物工廠。科技密集型、基本甚至完全擺脫外界環境與自然條件束縛，綜合多門類學科，實現前沿科技與末端生產的貫通融合。

植物工廠既是科研工作的種床苗圃，也是日常生活的菜籃子、果園子，創造經濟效益的同時更為現代都市人群開辟了一道通往自然、連結生態、關聯科學的珍貴路徑。高端的生產方式，釋放了勞動力更變革了勞動關系，資源的獲取由外向型逐漸往內向型轉變。不再單純地索取，便不再因為倚靠而缺乏抗性；調動內部能動性地創造，于是對社會有更深刻地認知。

處于設施農業產業前沿的人工光植物工廠，以當仁不讓之姿引領行業發展潮流，并對未來趨向走勢做出明確預測與有效示范。在可預見的未來，植物工廠在經過初期漫長的積累階段之后將迎來產業井噴式的發展，將取得超越以往任何時期的長足進步。