浅谈多学科交汇形成的现代设施农业

张茵

摘要：正是对环境条件的全面分析与全盘把握，为设施农业的有序展开奠定了坚实的基础。与此同时，随着科学新航道的不断开辟，现代化技术工艺逐渐渗透进入社会化生产部门的各个环节，更是为设施农业的起飞插上了翅膀。如今在农业现代化进程中乘着政策红利的东风，倚着技术延展的优势，设施农业得以不断地调整格局并完善体系，从而取得长足进步与纵深发展。

关键词：设施农业；多学科；现代科技；传统农业

前言

基于传统农业生产千百年来累积的丰富劳动经验，辅以现代科学技术点石成金的催化衍发，设施农业的概念逐步成型并日渐清晰，从最初的局限应用与分支技术自小到大迅速发展并终于能够独当一面。

1 剥离传统制约因素，激发农业系统活力

为实现农业生产速度加快、产量提高、品质优化的目标，通过现代技术的装备与人工手段的干预，配置有别于自然环境的合适条件，剥离传统农业当中无法规避的制约因素，更加便利于作物的种植、牲畜的养殖甚至农产品的收储等生产活动。设施农业构建起有异于传统的生产模式与技术体系，实现对常规生产程序当中时空物候等方面诸多限制的突破，由“依靠自然，利用环境”到“改造自然，创造环境”，达成对生产层级的跨越。

基础设施的配备，目标品种的选育，辅以适宜的种植与养殖方式，现代技术条件下的新型农业生产体系得以建立。坚定可持续发展路线的设施农业在投资规模、产出效益、环境荷载等方面也具有天然的系统性优势。以单位产出的增长带动整体效益的提升，生产力的进步有赖于生产方式的改善。精细化的运营理念与集约化的管理方式，实现了各个门类资源的最优配置，激发出农业生产的内生动力与系统活力。

2 “集约化”引领时代农业风潮，“标准化”制定国际产业秩序

科学技术发展步入新纪元，农业生产也随之迈进现代化阶段，新兴技术手段亦如雨后春笋，诸如地膜覆盖栽培、园艺作物温室栽培、玻璃温室、温室无土栽培等皆以高度集约化的技术模式为显著特征，设施农业硕果累累，前景喜人。在新技術遍地开花的同时，通向更高层级的路径也逐渐展开，引领新时期的设施农业风潮的工业模式的农业崭露头角。全局性地考量设施配套与生产统筹，通过先进的中控系统实现对生产环节的有效掌握与精确把控，使得温度调节、空气流通、水肥供应等一系列常规项目有序进行。通过高端的技术手段落实基础的生产操作，稳扎稳打，现代化的农业生产更新了陈旧的农耕观念，更摆脱了小农思维的束缚。一年四季、一天早晚，全时段、无差别的规模化生产将带来更多的产出与更大的收益。

在国际设施农业的先行者序列中，具有高度标准化属性的设施配置备受青睐。更加便于程式化操作、规范化运行的技术手段得以大展拳脚于种苗、栽培等诸多环节。高效植保、田园管理、机械收获、仓储加工乃至后续的一系列经营活动，为更广阔的市场开拓与更深度的效益发掘筑牢根基。薄膜、阳光板、玻璃三种覆盖材料，以特种塑料或多种无机矿物为原材料，辅以适当添加元素，从而实现温室大棚的多种应用方向。强化自主研发并着力引进新型农业机械技术与设备，重点替换传统手工操作步骤、合理补足当前生产薄弱环节，有效拉动作业强度、提升作业效率、优化作业质量，使得温室大棚机械作业禀赋与能力匹配目标环境生产要求。

3 严格守护耕地红线，高效配置地面资源

农业生产的自然禀赋日渐衰退，18亿亩耕地红线在城市化进程与工业建设扩张中岌岌可危，大田模式在日趋严峻的环境污染与极端气候变化中渐显颓势，露地系统暮气沉沉，难现昔日荣光。可持续发展思路下的稳产高产尚不能及，更深层次的增产潜力发掘便无从谈起。当构筑起国民食品生产安全防线的基石——质量与产量先后告急，设施园艺栽培的出现像是及时雨一般，不仅解决了食品供应的燃眉之急，更为食品安全添加了层层保障，为国家进一步的农业产业布局调整争取到了宝贵时机。

除非作为规模化粮食生产的配套，否则一般意义上的设施农业不得占用基本农田。现实当中农村的平整地带一般都是集中连片的，往往会进行统一的、规模化的粮食种植，作为基本农田占据了农村土地份额的绝大多数。那些偏远的、散落的、贫瘠的、荒杂的，不能划入基本农田的土地，成为了设施农业极其有限的选择。在政策允许的前提下，考虑环境保护因素，应用建筑力学、建筑材料学、建筑结构学、建筑工程测量与设计规划、农业设施施工等多种工程技术，在不利于大田生产的有限地面上构筑更具适应性的设施农业。

4 博采多学科技术特长，构筑交汇型产业生态

4.1 生物信息技术

掌握生物信息技术，形成预防为主，防治结合的综合调控思想，切实压制生物危害，实现生态安全；强化生物危害预警机制，扩展普查覆盖面并加大调查力度，保障生产稳定；采取科学手段，切实执行，兼顾经济合理，维持调控效力。

4.2 环境工程学

在充分理解农业生物生长发育与各种环境因素作用关联的基础上，研究采用经济有效的环境调控工程技术并配套相关设备，创造出优于自然状态的，更加适合于农业生物生长发育和产品转化的环境条件。空气、温（湿）度、光照、土壤和水的运动状态等诸多环境因素联动发生、共同作用，最终形成了设施农业环境工程学的研究体系。

4.3 建筑工程学

作为设施农业的建筑材料需要在各种极限条件下广泛地适用并长久地保持稳定性能，易于批量采购与零散补货，同时始终维持在低位价格水平。以上标准同样可用于设施农业设施的覆盖材料，主打通透、强韧的透明覆材，多在耐候与防雾方面求得改进；保温覆材则是在常规透明覆材的基础上，再额外添加一层保温材料，以实现在季节变换与昼夜交替过程中温度的平和过渡。

4.4 物联网技术

规模化的温室大棚种植而言，单靠人工管理需要大量人手，耗力费时，并且存在难以避免的人工误差。物联网系统采集温室内的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳、光照强度等实时环境数据，传输到控制中心，由中心平台系统将最新监测数据与预先设定适合农作物生长的环境参数进行比较，如发现传感器监测到的数据与预设数值有了偏差，计算机会自动发出指令，智能启动与系统相连接的通风机、遮阳、加湿、浇灌等设备进行工作，直到大棚内环境数据达到系统预设的数据范围之内，相关设备才会停止工作。物联网技术应用，真正实现了农业生产自动化、管理智能化，通过中央计算机实现对温室大棚种植管理智能化调温、精细化施肥，可达到提高产量、改善品质、节省人力、降低人工误差、提高经济效益的目的，实现设施农业的高效和精准化管理。

4.5 植物工厂

顺应当前阶段农村经济发展的客观性规律并适应其系统性要求，投资智能化温室的建设运行已然成为破解自然资源紧缺现状、挣脱初级农业市场低迷困境的不二法门。以全封闭运转、周年性产出、自动化控制为特征的类工厂型生产体系，包括但不限于苗木、花卉、药材、食用菌以及各种果蔬的植物工厂。科技密集型、基本甚至完全摆脱外界环境与自然条件束缚，综合多门类学科，实现前沿科技与末端生产的贯通融合。

植物工厂既是科研工作的种床苗圃，也是日常生活的菜篮子、果园子，创造经济效益的同时更为现代都市人群开辟了一道通往自然、连结生态、关联科学的珍贵路径。高端的生产方式，释放了劳动力更变革了劳动关系，资源的获取由外向型逐渐往内向型转变。不再单纯地索取，便不再因为倚靠而缺乏抗性；调动内部能动性地创造，于是对社会有更深刻地认知。

处于设施农业产业前沿的人工光植物工厂，以当仁不让之姿引领行业发展潮流，并对未来趋向走势做出明确预测与有效示范。在可预见的未来，植物工厂在经过初期漫长的积累阶段之后将迎来产业井喷式的发展，将取得超越以往任何时期的长足进步。

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