范士建

（濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)文昌街道辦事處農(nóng)機(jī)站，山東 濟(jì)南 250300）

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，是人們應(yīng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的必然選擇。發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)，是我國(guó)新時(shí)期推動(dòng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)的重要舉措。自2015年以來(lái)，國(guó)家出臺(tái)的推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施已經(jīng)為光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。水光互補(bǔ)技術(shù)與光伏水泵技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)揮出推進(jìn)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉的作用。

1 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)簡(jiǎn)介

光伏農(nóng)業(yè)是太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)物?；谔?yáng)能光伏驅(qū)動(dòng)的滴灌系統(tǒng)有助于節(jié)能節(jié)水一體化灌溉體系的構(gòu)建。太陽(yáng)能光伏技術(shù)、蓄電技術(shù)、整流逆變技術(shù)和新型電機(jī)技術(shù)是光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的硬件組成部分［1］。滴灌自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控軟件和灌溉決策軟件使光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。此外，與之相關(guān)的配套設(shè)備包括滴灌帶、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）等設(shè)備。在輸出電源為交流220 V或110 V的情況下，逆變器也需要應(yīng)用于光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌系統(tǒng)中。圖1為與光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)有關(guān)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

圖1 光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)

2 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機(jī)容量呈現(xiàn)不斷提升的趨勢(shì)。例如，2009年我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機(jī)容量尚未超過(guò)1 MW，2014年我國(guó)光伏農(nóng)業(yè)電站的裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到1 182 MW。根據(jù)一些學(xué)者的統(tǒng)計(jì)，在2019年以前，我國(guó)農(nóng)業(yè)光伏電站年裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到3 260 MW，累計(jì)裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到12 416 MW。荷蘭、以色列、美國(guó)和日本等國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了播種、育苗、定植、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械化與自動(dòng)化，先進(jìn)化的設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)讓滴灌技術(shù)的運(yùn)行效率有所提升。

3 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 有助于緩解人地矛盾，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌的設(shè)備組件多安裝于農(nóng)業(yè)大棚的棚頂。這一技術(shù)的應(yīng)用，并不會(huì)讓土地的使用性質(zhì)發(fā)生改變。故而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)可以發(fā)揮出節(jié)約土地資源的作用。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用，也有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的開(kāi)展，也可以為第一二三產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展提供保障。

3.2 有助于構(gòu)建不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用，有助于構(gòu)建不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境。應(yīng)用于溫室及大棚的太陽(yáng)能電池板可以滿足不同作物的采光需求。在有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品、名貴苗木品種等高附加值作物的種植過(guò)程中，基于光伏設(shè)施的農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)可以為農(nóng)作物的反季種植與精品種植提供保障。

3.3 有助于滿足農(nóng)業(yè)用電需求

光伏技術(shù)與農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的結(jié)合，可以讓農(nóng)業(yè)大棚的電力需求得到充分滿足。電力并網(wǎng)體系的建構(gòu)，也可以讓農(nóng)戶將多余的電能資源銷售給電網(wǎng)公司，進(jìn)而發(fā)揮出增加農(nóng)民收入的作用。

3.4 有助于構(gòu)建綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新路徑

同傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)相比，光伏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)具有注重科技要素投入、注重經(jīng)營(yíng)管理與注重勞動(dòng)者素質(zhì)提升的特點(diǎn)。光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的科技化發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供保障，進(jìn)而在推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上拓展農(nóng)民的增收途徑。

4 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的缺點(diǎn)

4.1 造價(jià)過(guò)高

在光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以后，農(nóng)戶不僅需要安裝光伏大棚，而且需要配置與之相關(guān)的自動(dòng)控制裝置與滴灌裝置。一些研究結(jié)果顯示，光伏大棚的安裝成本約為160萬(wàn)元，自動(dòng)化滴灌控制設(shè)備的安裝成本在40萬(wàn)元左右。在經(jīng)濟(jì)條件有限的情況下，農(nóng)戶往往難以承擔(dān)高昂的安裝費(fèi)用。

4.2 光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴管裝置建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不完善

現(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌裝置多為各個(gè)地區(qū)依據(jù)本地標(biāo)準(zhǔn)自行建造的裝備。為滿足自己的建造需求，一些地區(qū)會(huì)對(duì)光伏設(shè)施大棚進(jìn)行改造。改造工作的實(shí)施，會(huì)讓不同地區(qū)使用的光伏設(shè)施滴灌裝置存在一定的差距，這種差異性會(huì)給光伏技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果帶來(lái)不利影響。

4.3 管道堵塞問(wèn)題

滴灌設(shè)備的出水孔洞相對(duì)較小，在灌溉用水雜質(zhì)過(guò)多及滴灌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況下，滴灌設(shè)備可能出現(xiàn)管道淤塞問(wèn)題。管道堵塞問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響滴灌作業(yè)的工作效率。根據(jù)滴灌設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀，在管道堵塞問(wèn)題產(chǎn)生以后，用戶只能通過(guò)更換滴灌管道的方式解決這一故障。這一故障解決措施會(huì)讓光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的應(yīng)用成本有所增加。

4.4 植物根系過(guò)淺問(wèn)題

在植物的生長(zhǎng)過(guò)程中，在水分條件相對(duì)有限的情況下，植物根系會(huì)主動(dòng)尋找水源。滴灌方式長(zhǎng)期應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以后，土層較淺的位置始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，作物根系也會(huì)在淺層土層中生長(zhǎng)。

5 光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益

就農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而言，光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)可以為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。這一技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在以下方面：①提升作物的品質(zhì)；②縮短農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期［2］。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方式與光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，前者存在資源利用效率低的問(wèn)題，在灌溉時(shí)機(jī)選擇不當(dāng)?shù)那闆r下，這一灌溉方式會(huì)給農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)帶來(lái)不利的影響；后者可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉，并在構(gòu)建智能化灌溉體系的同時(shí)節(jié)省人力資源。光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)以局部灌溉為主，在灌溉過(guò)程中農(nóng)戶可以同步進(jìn)行其他農(nóng)事作業(yè)，故而這一技術(shù)也有助于田間管理效率的提升。可以說(shuō)，光伏農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)雖然需要了投入大量的財(cái)力，但是整體生產(chǎn)成本有所下降。隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的外部環(huán)境自動(dòng)識(shí)別體系也會(huì)得到不斷完善。

6 結(jié)語(yǔ)

光伏設(shè)施農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步有著積極的促進(jìn)作用，其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間。加強(qiáng)光伏農(nóng)業(yè)技術(shù)的研究，可以為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的構(gòu)建提供保障。