吉林省设施农业机械化与配套技术应用*

2021-03-19 03:40齐瑞锋吉林省农业机械研究院长春130022
农业工程技术 2021年34期
关键词:棚室水肥温室

齐瑞锋,杨 晶(吉林省农业机械研究院,长春 130022)

吉林省地处北纬41~46℃,四季分明,年平均气温5.1℃,冬季平均气温在-11℃以下。无霜期120~135 天,露地生产期间4~10 月,蔬菜瓜果的供应期只有180 天左右,这些气候特点对蔬菜瓜果生产都是不利因素,但也促进了吉林省设施农业的发展。

吉林省第三次全国农业普查数据显示,2016 年末,全省温室占地面积3960.53 hm2,大棚占地面积13628.84 hm2,渔业养殖用房面积20.45 hm2。设施栽培面积约合26 万亩(1.73万hm2),至2020 年末,设施栽培面积发展至50 万亩(3.34 万hm2)。虽然设施栽培面积较大,但整体机械化水平还很低,仅在耕、种、管等部分环节实现机械化。

吉林省设施农业机械化现状

吉林省棚室设施以一面坡越冬温室、春秋棚为主,少量连栋温室。温室、大棚种植床为南北走向,种植床短,机械化作业有效距离短,如蔬菜播种机、移栽机,畦床两端漏播、漏栽较多,且转弯困难,因此限制了机械的发展应用。

在耕整、灌溉、保温卷帘等方面基本实现机械化,智能化程度不高。耕整地以手扶小型旋耕机为主,配套动力大多在2.2~5.9 kW,动力有柴油机、汽油机、电动机。因考虑了兼顾露地作业,因此存在操作不灵便、适应性较差等问题。水肥一体化灌溉技术已广泛应用,大部分智能化程度不高,以固定式沟灌、微喷、滴灌为主,辅以文丘里施肥器、注入式施肥泵,控制方式以人工控制或简单定时控制。部分园区配备了比例施肥器、灌溉施肥机、移动喷灌机,实现精准灌溉施肥。卷膜器、卷帘机广泛应用,卷膜以手动卷膜为主,卷帘机以支臂式电动卷帘为主,人工控制卷放,自动化程度低。

穴盘育苗播种机少部分应用,主要应用于水稻育苗,蔬菜育苗仅部分规模化园区采用。蔬菜播种机、移栽机、蔬菜收获机应用较少,仅部分园区作为试验示范。

设施栽培技术及装备配套机械化程度较低,物联网环境控制系统成本较高,难以大面积普及。在精量播种、育苗嫁接、移栽和收获等环节技术装备方面需要进一步突破短板,研制适合栽培模式的小型机具,缩小转弯半径,便于移动,减少漏播、漏耕等作业区域。

设施园艺技术应用

针对吉林省气候特点及种植模式,吉林省农业机械研究院联合我省部分科研院所、农机企业开展了针对性研究,在温室采光蓄热保温、温室环境控制、水肥一体化技术、无土栽培等方面取得成效。

基于ZigBee 技术的智能温室系统

基于ZigBee 技术的智能温室系统,基于ZigBee 的无线数据采集节点,通过ZigBee 无线传感器传感器将温室内温度、湿度、光照、土壤水分等参数传输到控制系统,控制系统根据农作物生长规律,自动控制执行机构,进行通风、降温、加湿等,调节环境参数,使农作物处于适宜的生长环境。实现了对温室内农作物的智能检测与管理。推进了吉林省棚室设施管理智能化、信息化的发展,该成果获吉林省科技进步三等奖(图1)。

图1 物联网温室环境调控系统

高效节能生态温室技术

高效节能生态温室,通过优化采光角度、多层异质复合蓄热保温墙体、双层棚结构、复合保温被等工程技术手段的综合应用,实现了高寒地区冬季不采暖或少采暖进行生产(图2)。

图2 高效节能日光温室

水稻标准化育苗大棚技术

水稻标准化育苗大棚,棚宽9 m,长60 m,有效育苗面积500 m2,供5 hm2土地使用。配备物联网环境监控系统、卷膜通风系统、自动灌溉系统,该技术在我省广泛推广应用,引领了吉林省水稻育苗发展方向,提高了吉林省设施农业机械化水平,推动了吉林省水稻全程机械化进程。该成果2021 年获吉林省科技进步三等奖(图3~4)。

图3 水稻标准化育苗大棚

水肥一体技术及装备

水肥一体技术及装备,借鉴以色列、美国的成功经验,结合我省实际需求,研制了水肥一体化精准灌溉控制系统、温室移动喷灌机等,解决了灌溉不均、水肥利用率低等问题。实现水、肥按作物需求精准定量施用(图5~6)。

图4 水稻标准化育苗

图5 水肥一体机

图6 温室移动喷灌机

温室马铃薯原种工厂化气雾栽培技术及装备

温室马铃薯原种工厂化气雾栽培系统及装置,由专用雾培温室、控制系统、营养液池、供液系统、气雾栽培槽等组成,实现了马铃薯原种由实验室少量试验生产到工厂化大批量生产,解决了营养液调配复杂、运行成本高等问题,单株结薯可达80 粒。在吉林省、西藏、河北、内蒙古等地广泛应用,极大地促进了无土栽培产业发展(图7~8)。

发展趋势

2020 年6 月27 日,“农业农村部关于加快推进设施种植机械化发展的意见”提出加快推进生产作业机械化和设施装备智能化。2021 年10 月,吉林省出台《关于加快推进全省棚膜经济发展的实施意见》,根据《意见》,吉林省将实施“百万亩棚膜建设工程”,计划“十四五”末期,吉林省棚室面积达到80 万亩(5.34 万hm2),2021~2030 年底,实现突破100 万亩(6.67 万hm2),力争用5~10年时间,实现翻一番。因此设施农业将迎来一个新的发展高潮,机械化水平也将进一步提高。

基于吉林省地域及气候特点,吉林省设施棚室建造仍以一面坡温室、大棚为主,棚室设计上应适合机械设备安装、机械化作业,如棚室结构应适合落雪、清雪作业。机械设备应与棚室结构相适应,操作便捷。

农机农艺深度融合,种植模式标准化,种植品种单一化,一园一品或一区一品,有利于制定标准化管理制度及机械化作业。设施管理标准化、智能化,根据不同作物生长规律,不断完善相应管理制度,形成标准化种植,适时调整环境参数,使作物实时处于最佳生长环境。

机具研制专门化、系列化、智能化。对现有机具完善升级,依据种植模式不断完善配套机具,在播种、移栽、收获、清雪等方面开展针对性研究,补齐短板弱项。

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