吉林省设施农业机械化与配套技术应用＊

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。