設施農業中農業機械應用研究

郭愷彬

（長春市雙陽區農業機械化技術推廣站，吉林 長春 130600）

設施農業作為一種全新的農業模式，其依托各類生產設施，可擴大農業生產規模，增加農業生產的整體收益，促進農業生產規模化、產業化發展，持續提升農業的市場競爭力［1］。為滿足設施農業的發展要求，應針對當地的機械化水平，通過大棚卷簾機、溫度控制設備等機械設備的合理化應用，健全完善設施農業機械應用體系，打造全新的設施農業生產機制。

1 農業機械與設施農業概述

為確保農業機械的應用成效，確保機械的使用符合設施農業的發展要求，在開展農業機械應用前，往往需要掌握農業機械的特點及設施農業的內涵，以思路認知的轉變為基礎，加速構建設施農業發展體系。

1.1 農業機械特點

經過多年發展，我國農業機械的種類日益豐富，呈現出機械種類多元化的特點。在農業生產過程中，農戶可以根據實際需要，選擇動力機械、農田機械、耕作機械、施肥機械和運輸機械等不同的類型，以滿足不同場景下農業生產活動的基本要求。同時，隨著區域農業生產活動的產業化、規模化開展，農業機械的需求量快速增加，農戶、農業生產企業投入大量資金引進農業機械，旨在通過農業機械的使用全面提升農業生產能力，提高農業整體產量，壓縮農業成本，減少對農業勞動力的需求［2］，加速我國農業現代化發展進程。

1.2 設施農業特點

設施農業作為一種新的農業形態，其在充分利用自然要素的基礎上，借助技術手段，對農作物所處的環境進行優化調整，實現光、熱、水分條件科學塑造，營造出良好的農作物生產環境，以此逐漸縮短農作物生長周期。設施農業在長期的發展過程中形成了一定的規模，產業模式更為健全。我國人口總數多，耕地面積小，人均耕地面積僅占世界人均面積的40%，為保證農業產品的有效供給，保障糧食安全，近些年來各地區投入大量資源，進行設施農業的規劃、運營。根據相關研究機構公布的數據，截至2019年，國內設施農業面積約占世界總面積的85%。設施農業作為技術驅動型產業模式，對于農業技術、機械設施的依賴程度較高，在日常生產、管理環節對于技術有著較大的依賴。以聚烯烴大棚為例，作為典型的設施農業，依托聚烯烴材料，可實現太陽能的充分利用，促進太陽能中無用光波轉換為光合作用所需光波，延長了植物的生長周期［3］。

2 設施農業發展過程中農業機械應用策略

設施農業發展過程中農業機械的應用，要求農業生產企業、農戶從實際出發，在科學性原則、實用性原則的引導下，以農業需求為導向，采取針對性的應用舉措，推動農業機械高效應用。

2.1 大棚卷簾機的應用

大棚卷簾機作為現階段設施農業的重要機械設備，尤其是溫室大棚的重要設施，通過對大棚卷簾機的針對性操控，可在很大程度上強化大棚自身的保溫作用，實現對大棚內部溫度的精準化調控，同時減少人力資源的使用，避免額外費用的產生。在大棚卷簾機的早期使用階段，由于技術設施不完善，技術體系不健全，大棚卷簾機的使用效果不佳，出現設備故障的概率相對較高。經過多年的發展，相關技術日益成熟，設備在可靠性、可操作性等方面有著明顯的提升。具體來看，大棚卷簾機日益成熟，根據動力來源的不同，大致可以劃分為電動卷簾機、手動卷簾機2種類型，農戶可以根據大棚的規模及自身生產需求，科學選擇卷簾機的類型，以確保卷簾機與實際的農業生產活動相協調［4］。在實際應用過程中，由于大棚卷簾的自重較大，為避免卷簾機在使用過程中發生安全事故，無疑需要農戶積極與安裝人員進行溝通，根據大棚的面積、規格及操作習慣等相關因素，嚴格按照大棚卷簾機的安裝規范，使用專業的技術手段，將大棚卷簾機固定在相應的位置，確保固定位置與大棚的日常管理相銜接。同時，做好必要的加固處理，避免大棚卷簾機在使用過程中因加固不到位造成設備損毀。例如，在我國南方部分地區，受到氣候等因素的影響，大棚卷簾機在外部臺風等強對流天氣的影響下出現設備損毀的概率較高，因此在實際的處理過程中，需要有針對性地推進大棚卷簾機的加固工作。除了做好必要的加固工作外，還需要針對性地做好抗磨處理，如現階段多數大棚卷簾機使用五軸全鋼作為主要材料，依托鋼材的硬度及耐久性來提升抗磨屬性，從而減少大棚卷簾機在長期的使用過程中出現過度磨損的情況，在保證農業生產有序開展的同時，控制卷簾機常規性的維護費用支出，降低使用成本。

2.2 溫控設備的應用

根據過往經驗，農作物的生長對于溫度條件有著極為嚴格的要求，只有確保溫度處于適宜的區間范圍，才能夠保證農作物良好生長，以提升農作物的產量。農業生產過程中需要適宜的溫度，通過對相關區域內溫度條件的有效控制，可以營造出最適宜的生產環境，從而突破時間、空間等要素對農業生產活動的妨礙，保證農業生產活動的連續性，實現產量增加，為公眾提供更為充足的農產品供給。為達到這一目的，在設施農業發展過程中，需要做好溫控設備的應用工作，利用溫度控制設備，強化熱量的調配。尤其在我國北方地區，受到氣候等條件的影響，農作物的生長周期較短，主要集中在夏秋季節，這種情況的出現無形中影響了農業生產規模及體量。基于這種實際生產環境，北方地區在設施農業發展過程中，積極進行溫控設備的引進及使用，旨在通過溫控設備進行小區域范圍內溫度的調整及熱量的控制，確保相關農業生產活動有序開展。為保證溫控設備的調控能力，目前采用不同的采暖設備對設施農業的相關區域進行供暖保溫處理。在保暖處理環節，著重考慮使用成本較低、熱量供應充足的熱源，以減少相關費用，避免產生額外費用。燃煤鍋爐作為主要的采暖設備，采煤鍋爐盡管可以提供充足的熱源，但是可控性較差，使用成本較高，對設施農業可能產生污染，影響農產品的質量。基于這種技術局限性，越來越多的設施農業在溫控設備的選用過程中選用空氣熱源泵。這種新型溫控設備不僅熱量均勻，升溫速度較快，同時還能夠與其他控制系統進行連接。例如，借助通信技術、計算機技術，可以對溫控設備進行遠程遙控及數據傳輸處理，農戶通過登錄客戶終端，快速及時獲取有關溫度信息，并根據農產品生長過程中對于溫度熱量的需求，向溫控設備發出指令，實現空氣熱源泵運行狀態的遠程調控，提升溫度可控性。

2.3 濕度控制設備的應用

設施農業在發展過程中往往會形成半封閉式的空間環境，以保證溫度、濕度等生產要素的有效控制。從過往農業生產的經驗來看，在農作物種植、牲畜養殖過程中，為保持其較快的生長速度，需要對設施內部的濕度環境進行調控，避免出現濕度過大或者過低。為達到這一溫度控制目的，往往需要在設施內部構建起必要的濕度控制裝置，通過濕度監測、濕度調節等路徑，將設施內部的溫度條件控制在合理的區間范圍［5］。

基于設施農業濕度調節的要求，濕度控制設施在應用環節應做好濕度傳感器的科學布局，在傳感器的支持下對環境濕度情況進行檢查評估，并將監測評估結果通過終端設備顯示出來，農戶通過讀取濕度數據，制訂濕度調節計劃。例如，當濕度傳感器監測到的濕度值高于設施內部設定的濕度上限時，濕度控制系統內部的PLC等組件會發出相應的指令，驅動排風循環扇等設備，將室內多余的水分快速排出，使得濕度恢復到正常狀態；當濕度傳感器監測到的濕度值數低于設施內部設定的濕度下限時，濕度控制系統將會自動運行，啟動加濕器，進行加濕處理，確保濕度值可以達到預定數值。為了確保溫度控制設備正常使用，技術應用環節需要對設備的容錯率及環境適應能力進行分析評估，保證濕度控制設備可以在較短的時間內快速完成濕度的調節控制，在此基礎上，有效防范濕度過大或者過低的情況出現，為農作物的生長營造良好的外部環境。在濕度控制設備的設計環節，工作人員需要著重評估設備的可操作性，尤其在終端操作模塊的設置環節，有必要結合功能布局做出相應的簡化處理，提升設備的可操作性，避免錯誤操作的發生。

2.4 農業運輸機的應用

設施農業生產規模較大，為快速搶占農時，保證經濟收益，在生產過程中需要借助農業運輸機，將生產原料、農業產品快速運輸到相應的位置，形成良好的設施農業發展氛圍，促進設施農業健康發展。基于這種認知，在設施農業發展過程中，針對實際的生產要求，借助農業運輸機快速完成設施農業的生產任務，提升設施農業的整體生產效率。農用車輛要通過不同的路面，如公路、農村土路、丘陵、牧場或農田。在農村土路上，由于路面高低不平，車輛通過時顛簸振動大，機動車輛的行進速度不宜超過30 km/h，行進時的阻力約為車輛及裝載物總質量的4%～5%，比在公路上行進時大1.0～1.5倍。但從實際情況來看，在設施農業運輸任務中，運輸對象有著一定的特殊性，這種特殊性無疑增加了設施農業運輸的壓力，導致額外費用的產生。例如，設施農業生產過程中產生的秸稈、飼料具有體積大、質量輕等特點，如果使用常規的小型運輸車進行運輸，其每噸載重所占的裝載體積為6 m3，這種情況的出現無疑影響了設施農業的運輸成效，產生了額外的成本。為提升設施農業的運輸成效，避免多余成本的產生，農戶應當著眼實際，針對設施農業生產實際，合理選擇農業運輸機的類型，使得農業運輸機適應輕質化、體積大的設施農業特點，確保農業運輸機在實踐中的科學、高效應用。除了做好農業運輸機的選型之外，還要統籌考量各類因素，制訂農業運輸設備的維護管理方案，通過必要的維護舉措，持續提升農業運輸機的可靠性，營造良好的設施農業生產氛圍。

2.5 微耕機械的應用

設施農業在進行土地平整的過程中，往往借助各類整地機械快速完成土地平整等操作。根據使用場景的不同，利用小型微耕機、中型微耕機、開溝旋耕機等不同的設備，確保土地平整工作順利開展。具體來看，小型微耕機主要包括扶手架、機架、阻力桿、柴油機、變速箱和行走輪等，在設備運行過程中柴油機借助變速箱帶動驅動軸旋轉，使得旋耕組件獲得足夠的動力，完成地體耕種作業。小型微耕機操作難度較小，轉彎半徑較小，可以減少漏耕情況的發生，但小型微耕機對于操作者的體力消耗較大，容易造成操作疲勞。中型微耕機與小型微耕機工作原理相似，但中型微耕機具有更強的動力，可操作性更強，可以快速完成大規模的技術作業。但在實際操作環節出現漏耕的概率較大。開溝旋耕機主要由扶手架、發動機、變速箱、主軸、開溝組件和旋耕組件等組成，在運行過程中發動機通過變速箱完成速度、輸出馬力調節，驅動開溝組件、旋耕組件快速完成土地平整作業。在實際操作環節，操作人員需要根據需要調整設備參數，以確保土地耕種的深度，避免深度過高或者過低，以確保土地平整效果達到設施農業的發展要求。在微耕機使用環節，需要操作人員靈活選擇設備類別，確保設備功能的充分發揮。

3 農業機械應用注意事項

為持續提升設施農業發展過程中農業機械的使用效果，需要從實踐角度出發，結合農業機械的使用需求，熟知農業機械應用注意事項，確保農業機械合理化應用。

考慮到農業機械操作的專業化需求，降低設備誤操作的概率，應當做好必要的培訓工作，借助必要的培訓方案，持續提升操作的標準性與規范性。具體操作環節從技能培訓、安全培訓等角度出發，有針對性地實現農業機械的合理化應用。例如，根據農業機械的使用需求，結合農業機械的特點，制訂相應的農業機械培訓方案，引導農業機械操作人員可以快速掌握農業運輸機械、卷簾機等設備的操作要求，使得操作人員在使用農業機械的過程中可以快速完成相應的生產任務，實現生產效率的穩步提升。由于設施農業生產中農業機械的使用場景較為復雜，為減少安全事故的發生，在做好操作技巧培訓的同時，還需要注重做好安全培訓，講解農業機械操作過程中存在的風險隱患，同時分析安全風險產生的原因，深入講解故障預防的主要手段及應急處理的相關方法，以確保操作人員在使用農業機械的過程中可以更好地完成相關機械作業，營造出安全、穩定、高效的生產環境。

設施農業機械主要來源于使用者自購及國家補貼采購不同的機型等。現階段，各類農業機械的維修網點較少，農業機械出現檢修不及時的情況相對較多，長期得不到維護保養，導致農業機械在使用過程中出現設備故障的概率較大，無形之中影響了農業機械運行的穩定性與可靠性。為應對這種局面，農業機械所有者應當適當進行機械維修、保養技能的學習，不定期對設備進行維修保養，降低設備的故障發生概率，確保農業機械可以充分滿足現階段設施農業的使用需求。

4 結語

設施農業的發展改變了原有的農業發展方式，實現了生產規模的擴大及生產效率的提升，在很大程度上提升了設施農業的市場競爭力。為更加充分地發揮設施農業的經濟價值，加速全新發展方式的轉化，從實踐角度出發，在掌握設施農業及農業機械特點的基礎上采取相應舉措，針對不同的農業機械采取相應的技術應用手段，推動農業機械在設施農業中高效應用。