设施农业中农业机械应用研究

郭恺彬

（长春市双阳区农业机械化技术推广站，吉林 长春 130600）

设施农业作为一种全新的农业模式，其依托各类生产设施，可扩大农业生产规模，增加农业生产的整体收益，促进农业生产规模化、产业化发展，持续提升农业的市场竞争力［1］。为满足设施农业的发展要求，应针对当地的机械化水平，通过大棚卷帘机、温度控制设备等机械设备的合理化应用，健全完善设施农业机械应用体系，打造全新的设施农业生产机制。

1 农业机械与设施农业概述

为确保农业机械的应用成效，确保机械的使用符合设施农业的发展要求，在开展农业机械应用前，往往需要掌握农业机械的特点及设施农业的内涵，以思路认知的转变为基础，加速构建设施农业发展体系。

1.1 农业机械特点

经过多年发展，我国农业机械的种类日益丰富，呈现出机械种类多元化的特点。在农业生产过程中，农户可以根据实际需要，选择动力机械、农田机械、耕作机械、施肥机械和运输机械等不同的类型，以满足不同场景下农业生产活动的基本要求。同时，随着区域农业生产活动的产业化、规模化开展，农业机械的需求量快速增加，农户、农业生产企业投入大量资金引进农业机械，旨在通过农业机械的使用全面提升农业生产能力，提高农业整体产量，压缩农业成本，减少对农业劳动力的需求［2］，加速我国农业现代化发展进程。

1.2 设施农业特点

设施农业作为一种新的农业形态，其在充分利用自然要素的基础上，借助技术手段，对农作物所处的环境进行优化调整，实现光、热、水分条件科学塑造，营造出良好的农作物生产环境，以此逐渐缩短农作物生长周期。设施农业在长期的发展过程中形成了一定的规模，产业模式更为健全。我国人口总数多，耕地面积小，人均耕地面积仅占世界人均面积的40%，为保证农业产品的有效供给，保障粮食安全，近些年来各地区投入大量资源，进行设施农业的规划、运营。根据相关研究机构公布的数据，截至2019年，国内设施农业面积约占世界总面积的85%。设施农业作为技术驱动型产业模式，对于农业技术、机械设施的依赖程度较高，在日常生产、管理环节对于技术有着较大的依赖。以聚烯烃大棚为例，作为典型的设施农业，依托聚烯烃材料，可实现太阳能的充分利用，促进太阳能中无用光波转换为光合作用所需光波，延长了植物的生长周期［3］。

2 设施农业发展过程中农业机械应用策略

设施农业发展过程中农业机械的应用，要求农业生产企业、农户从实际出发，在科学性原则、实用性原则的引导下，以农业需求为导向，采取针对性的应用举措，推动农业机械高效应用。

2.1 大棚卷帘机的应用

大棚卷帘机作为现阶段设施农业的重要机械设备，尤其是温室大棚的重要设施，通过对大棚卷帘机的针对性操控，可在很大程度上强化大棚自身的保温作用，实现对大棚内部温度的精准化调控，同时减少人力资源的使用，避免额外费用的产生。在大棚卷帘机的早期使用阶段，由于技术设施不完善，技术体系不健全，大棚卷帘机的使用效果不佳，出现设备故障的概率相对较高。经过多年的发展，相关技术日益成熟，设备在可靠性、可操作性等方面有着明显的提升。具体来看，大棚卷帘机日益成熟，根据动力来源的不同，大致可以划分为电动卷帘机、手动卷帘机2种类型，农户可以根据大棚的规模及自身生产需求，科学选择卷帘机的类型，以确保卷帘机与实际的农业生产活动相协调［4］。在实际应用过程中，由于大棚卷帘的自重较大，为避免卷帘机在使用过程中发生安全事故，无疑需要农户积极与安装人员进行沟通，根据大棚的面积、规格及操作习惯等相关因素，严格按照大棚卷帘机的安装规范，使用专业的技术手段，将大棚卷帘机固定在相应的位置，确保固定位置与大棚的日常管理相衔接。同时，做好必要的加固处理，避免大棚卷帘机在使用过程中因加固不到位造成设备损毁。例如，在我国南方部分地区，受到气候等因素的影响，大棚卷帘机在外部台风等强对流天气的影响下出现设备损毁的概率较高，因此在实际的处理过程中，需要有针对性地推进大棚卷帘机的加固工作。除了做好必要的加固工作外，还需要针对性地做好抗磨处理，如现阶段多数大棚卷帘机使用五轴全钢作为主要材料，依托钢材的硬度及耐久性来提升抗磨属性，从而减少大棚卷帘机在长期的使用过程中出现过度磨损的情况，在保证农业生产有序开展的同时，控制卷帘机常规性的维护费用支出，降低使用成本。

2.2 温控设备的应用

根据过往经验，农作物的生长对于温度条件有着极为严格的要求，只有确保温度处于适宜的区间范围，才能够保证农作物良好生长，以提升农作物的产量。农业生产过程中需要适宜的温度，通过对相关区域内温度条件的有效控制，可以营造出最适宜的生产环境，从而突破时间、空间等要素对农业生产活动的妨碍，保证农业生产活动的连续性，实现产量增加，为公众提供更为充足的农产品供给。为达到这一目的，在设施农业发展过程中，需要做好温控设备的应用工作，利用温度控制设备，强化热量的调配。尤其在我国北方地区，受到气候等条件的影响，农作物的生长周期较短，主要集中在夏秋季节，这种情况的出现无形中影响了农业生产规模及体量。基于这种实际生产环境，北方地区在设施农业发展过程中，积极进行温控设备的引进及使用，旨在通过温控设备进行小区域范围内温度的调整及热量的控制，确保相关农业生产活动有序开展。为保证温控设备的调控能力，目前采用不同的采暖设备对设施农业的相关区域进行供暖保温处理。在保暖处理环节，着重考虑使用成本较低、热量供应充足的热源，以减少相关费用，避免产生额外费用。燃煤锅炉作为主要的采暖设备，采煤锅炉尽管可以提供充足的热源，但是可控性较差，使用成本较高，对设施农业可能产生污染，影响农产品的质量。基于这种技术局限性，越来越多的设施农业在温控设备的选用过程中选用空气热源泵。这种新型温控设备不仅热量均匀，升温速度较快，同时还能够与其他控制系统进行连接。例如，借助通信技术、计算机技术，可以对温控设备进行远程遥控及数据传输处理，农户通过登录客户终端，快速及时获取有关温度信息，并根据农产品生长过程中对于温度热量的需求，向温控设备发出指令，实现空气热源泵运行状态的远程调控，提升温度可控性。

2.3 湿度控制设备的应用

设施农业在发展过程中往往会形成半封闭式的空间环境，以保证温度、湿度等生产要素的有效控制。从过往农业生产的经验来看，在农作物种植、牲畜养殖过程中，为保持其较快的生长速度，需要对设施内部的湿度环境进行调控，避免出现湿度过大或者过低。为达到这一温度控制目的，往往需要在设施内部构建起必要的湿度控制装置，通过湿度监测、湿度调节等路径，将设施内部的温度条件控制在合理的区间范围［5］。

基于设施农业湿度调节的要求，湿度控制设施在应用环节应做好湿度传感器的科学布局，在传感器的支持下对环境湿度情况进行检查评估，并将监测评估结果通过终端设备显示出来，农户通过读取湿度数据，制订湿度调节计划。例如，当湿度传感器监测到的湿度值高于设施内部设定的湿度上限时，湿度控制系统内部的PLC等组件会发出相应的指令，驱动排风循环扇等设备，将室内多余的水分快速排出，使得湿度恢复到正常状态；当湿度传感器监测到的湿度值数低于设施内部设定的湿度下限时，湿度控制系统将会自动运行，启动加湿器，进行加湿处理，确保湿度值可以达到预定数值。为了确保温度控制设备正常使用，技术应用环节需要对设备的容错率及环境适应能力进行分析评估，保证湿度控制设备可以在较短的时间内快速完成湿度的调节控制，在此基础上，有效防范湿度过大或者过低的情况出现，为农作物的生长营造良好的外部环境。在湿度控制设备的设计环节，工作人员需要着重评估设备的可操作性，尤其在终端操作模块的设置环节，有必要结合功能布局做出相应的简化处理，提升设备的可操作性，避免错误操作的发生。

2.4 农业运输机的应用

设施农业生产规模较大，为快速抢占农时，保证经济收益，在生产过程中需要借助农业运输机，将生产原料、农业产品快速运输到相应的位置，形成良好的设施农业发展氛围，促进设施农业健康发展。基于这种认知，在设施农业发展过程中，针对实际的生产要求，借助农业运输机快速完成设施农业的生产任务，提升设施农业的整体生产效率。农用车辆要通过不同的路面，如公路、农村土路、丘陵、牧场或农田。在农村土路上，由于路面高低不平，车辆通过时颠簸振动大，机动车辆的行进速度不宜超过30 km/h，行进时的阻力约为车辆及装载物总质量的4%～5%，比在公路上行进时大1.0～1.5倍。但从实际情况来看，在设施农业运输任务中，运输对象有着一定的特殊性，这种特殊性无疑增加了设施农业运输的压力，导致额外费用的产生。例如，设施农业生产过程中产生的秸秆、饲料具有体积大、质量轻等特点，如果使用常规的小型运输车进行运输，其每吨载重所占的装载体积为6 m3，这种情况的出现无疑影响了设施农业的运输成效，产生了额外的成本。为提升设施农业的运输成效，避免多余成本的产生，农户应当着眼实际，针对设施农业生产实际，合理选择农业运输机的类型，使得农业运输机适应轻质化、体积大的设施农业特点，确保农业运输机在实践中的科学、高效应用。除了做好农业运输机的选型之外，还要统筹考量各类因素，制订农业运输设备的维护管理方案，通过必要的维护举措，持续提升农业运输机的可靠性，营造良好的设施农业生产氛围。

2.5 微耕机械的应用

设施农业在进行土地平整的过程中，往往借助各类整地机械快速完成土地平整等操作。根据使用场景的不同，利用小型微耕机、中型微耕机、开沟旋耕机等不同的设备，确保土地平整工作顺利开展。具体来看，小型微耕机主要包括扶手架、机架、阻力杆、柴油机、变速箱和行走轮等，在设备运行过程中柴油机借助变速箱带动驱动轴旋转，使得旋耕组件获得足够的动力，完成地体耕种作业。小型微耕机操作难度较小，转弯半径较小，可以减少漏耕情况的发生，但小型微耕机对于操作者的体力消耗较大，容易造成操作疲劳。中型微耕机与小型微耕机工作原理相似，但中型微耕机具有更强的动力，可操作性更强，可以快速完成大规模的技术作业。但在实际操作环节出现漏耕的概率较大。开沟旋耕机主要由扶手架、发动机、变速箱、主轴、开沟组件和旋耕组件等组成，在运行过程中发动机通过变速箱完成速度、输出马力调节，驱动开沟组件、旋耕组件快速完成土地平整作业。在实际操作环节，操作人员需要根据需要调整设备参数，以确保土地耕种的深度，避免深度过高或者过低，以确保土地平整效果达到设施农业的发展要求。在微耕机使用环节，需要操作人员灵活选择设备类别，确保设备功能的充分发挥。

3 农业机械应用注意事项

为持续提升设施农业发展过程中农业机械的使用效果，需要从实践角度出发，结合农业机械的使用需求，熟知农业机械应用注意事项，确保农业机械合理化应用。

考虑到农业机械操作的专业化需求，降低设备误操作的概率，应当做好必要的培训工作，借助必要的培训方案，持续提升操作的标准性与规范性。具体操作环节从技能培训、安全培训等角度出发，有针对性地实现农业机械的合理化应用。例如，根据农业机械的使用需求，结合农业机械的特点，制订相应的农业机械培训方案，引导农业机械操作人员可以快速掌握农业运输机械、卷帘机等设备的操作要求，使得操作人员在使用农业机械的过程中可以快速完成相应的生产任务，实现生产效率的稳步提升。由于设施农业生产中农业机械的使用场景较为复杂，为减少安全事故的发生，在做好操作技巧培训的同时，还需要注重做好安全培训，讲解农业机械操作过程中存在的风险隐患，同时分析安全风险产生的原因，深入讲解故障预防的主要手段及应急处理的相关方法，以确保操作人员在使用农业机械的过程中可以更好地完成相关机械作业，营造出安全、稳定、高效的生产环境。

设施农业机械主要来源于使用者自购及国家补贴采购不同的机型等。现阶段，各类农业机械的维修网点较少，农业机械出现检修不及时的情况相对较多，长期得不到维护保养，导致农业机械在使用过程中出现设备故障的概率较大，无形之中影响了农业机械运行的稳定性与可靠性。为应对这种局面，农业机械所有者应当适当进行机械维修、保养技能的学习，不定期对设备进行维修保养，降低设备的故障发生概率，确保农业机械可以充分满足现阶段设施农业的使用需求。

4 结语

设施农业的发展改变了原有的农业发展方式，实现了生产规模的扩大及生产效率的提升，在很大程度上提升了设施农业的市场竞争力。为更加充分地发挥设施农业的经济价值，加速全新发展方式的转化，从实践角度出发，在掌握设施农业及农业机械特点的基础上采取相应举措，针对不同的农业机械采取相应的技术应用手段，推动农业机械在设施农业中高效应用。