齊瑞鋒，楊 晶（吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，長(zhǎng)春 130022）

吉林省地處北緯41～46℃，四季分明，年平均氣溫5.1℃，冬季平均氣溫在-11℃以下。無(wú)霜期120～135 天，露地生產(chǎn)期間4～10 月，蔬菜瓜果的供應(yīng)期只有180 天左右，這些氣候特點(diǎn)對(duì)蔬菜瓜果生產(chǎn)都是不利因素，但也促進(jìn)了吉林省設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

吉林省第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)顯示，2016 年末，全省溫室占地面積3960.53 hm2，大棚占地面積13628.84 hm2，漁業(yè)養(yǎng)殖用房面積20.45 hm2。設(shè)施栽培面積約合26 萬(wàn)畝（1.73萬(wàn)hm2），至2020 年末，設(shè)施栽培面積發(fā)展至50 萬(wàn)畝（3.34 萬(wàn)hm2）。雖然設(shè)施栽培面積較大，但整體機(jī)械化水平還很低，僅在耕、種、管等部分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。

吉林省設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀

吉林省棚室設(shè)施以一面坡越冬溫室、春秋棚為主，少量連棟溫室。溫室、大棚種植床為南北走向，種植床短，機(jī)械化作業(yè)有效距離短，如蔬菜播種機(jī)、移栽機(jī)，畦床兩端漏播、漏栽較多，且轉(zhuǎn)彎困難，因此限制了機(jī)械的發(fā)展應(yīng)用。

在耕整、灌溉、保溫卷簾等方面基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，智能化程度不高。耕整地以手扶小型旋耕機(jī)為主，配套動(dòng)力大多在2.2～5.9 kW，動(dòng)力有柴油機(jī)、汽油機(jī)、電動(dòng)機(jī)。因考慮了兼顧露地作業(yè)，因此存在操作不靈便、適應(yīng)性較差等問(wèn)題。水肥一體化灌溉技術(shù)已廣泛應(yīng)用，大部分智能化程度不高，以固定式溝灌、微噴、滴灌為主，輔以文丘里施肥器、注入式施肥泵，控制方式以人工控制或簡(jiǎn)單定時(shí)控制。部分園區(qū)配備了比例施肥器、灌溉施肥機(jī)、移動(dòng)噴灌機(jī)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉施肥。卷膜器、卷簾機(jī)廣泛應(yīng)用，卷膜以手動(dòng)卷膜為主，卷簾機(jī)以支臂式電動(dòng)卷簾為主，人工控制卷放，自動(dòng)化程度低。

穴盤育苗播種機(jī)少部分應(yīng)用，主要應(yīng)用于水稻育苗，蔬菜育苗僅部分規(guī)?；瘓@區(qū)采用。蔬菜播種機(jī)、移栽機(jī)、蔬菜收獲機(jī)應(yīng)用較少，僅部分園區(qū)作為試驗(yàn)示范。

設(shè)施栽培技術(shù)及裝備配套機(jī)械化程度較低，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)成本較高，難以大面積普及。在精量播種、育苗嫁接、移栽和收獲等環(huán)節(jié)技術(shù)裝備方面需要進(jìn)一步突破短板，研制適合栽培模式的小型機(jī)具，縮小轉(zhuǎn)彎半徑，便于移動(dòng)，減少漏播、漏耕等作業(yè)區(qū)域。

設(shè)施園藝技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)吉林省氣候特點(diǎn)及種植模式，吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院聯(lián)合我省部分科研院所、農(nóng)機(jī)企業(yè)開展了針對(duì)性研究，在溫室采光蓄熱保溫、溫室環(huán)境控制、水肥一體化技術(shù)、無(wú)土栽培等方面取得成效。

基于ZigBee 技術(shù)的智能溫室系統(tǒng)

基于ZigBee 技術(shù)的智能溫室系統(tǒng)，基于ZigBee 的無(wú)線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，通過(guò)ZigBee 無(wú)線傳感器傳感器將溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤水分等參數(shù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)規(guī)律，自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行通風(fēng)、降溫、加濕等，調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，使農(nóng)作物處于適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室內(nèi)農(nóng)作物的智能檢測(cè)與管理。推進(jìn)了吉林省棚室設(shè)施管理智能化、信息化的發(fā)展，該成果獲吉林省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（圖1）。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)溫室環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)

高效節(jié)能生態(tài)溫室技術(shù)

高效節(jié)能生態(tài)溫室，通過(guò)優(yōu)化采光角度、多層異質(zhì)復(fù)合蓄熱保溫墻體、雙層棚結(jié)構(gòu)、復(fù)合保溫被等工程技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高寒地區(qū)冬季不采暖或少采暖進(jìn)行生產(chǎn)（圖2）。

圖2 高效節(jié)能日光溫室

水稻標(biāo)準(zhǔn)化育苗大棚技術(shù)

水稻標(biāo)準(zhǔn)化育苗大棚，棚寬9 m，長(zhǎng)60 m，有效育苗面積500 m2，供5 hm2土地使用。配備物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、卷膜通風(fēng)系統(tǒng)、自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，該技術(shù)在我省廣泛推廣應(yīng)用，引領(lǐng)了吉林省水稻育苗發(fā)展方向，提高了吉林省設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，推動(dòng)了吉林省水稻全程機(jī)械化進(jìn)程。該成果2021 年獲吉林省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（圖3～4）。

圖3 水稻標(biāo)準(zhǔn)化育苗大棚

水肥一體技術(shù)及裝備

水肥一體技術(shù)及裝備，借鑒以色列、美國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我省實(shí)際需求，研制了水肥一體化精準(zhǔn)灌溉控制系統(tǒng)、溫室移動(dòng)噴灌機(jī)等，解決了灌溉不均、水肥利用率低等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)水、肥按作物需求精準(zhǔn)定量施用（圖5～6）。

圖4 水稻標(biāo)準(zhǔn)化育苗

圖5 水肥一體機(jī)

圖6 溫室移動(dòng)噴灌機(jī)

溫室馬鈴薯原種工廠化氣霧栽培技術(shù)及裝備

溫室馬鈴薯原種工廠化氣霧栽培系統(tǒng)及裝置，由專用霧培溫室、控制系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液池、供液系統(tǒng)、氣霧栽培槽等組成，實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯原種由實(shí)驗(yàn)室少量試驗(yàn)生產(chǎn)到工廠化大批量生產(chǎn)，解決了營(yíng)養(yǎng)液調(diào)配復(fù)雜、運(yùn)行成本高等問(wèn)題，單株結(jié)薯可達(dá)80 粒。在吉林省、西藏、河北、內(nèi)蒙古等地廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了無(wú)土栽培產(chǎn)業(yè)發(fā)展（圖7～8）。

發(fā)展趨勢(shì)

2020 年6 月27 日，“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于加快推進(jìn)設(shè)施種植機(jī)械化發(fā)展的意見”提出加快推進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械化和設(shè)施裝備智能化。2021 年10 月，吉林省出臺(tái)《關(guān)于加快推進(jìn)全省棚膜經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)施意見》，根據(jù)《意見》，吉林省將實(shí)施“百萬(wàn)畝棚膜建設(shè)工程”，計(jì)劃“十四五”末期，吉林省棚室面積達(dá)到80 萬(wàn)畝（5.34 萬(wàn)hm2），2021～2030 年底，實(shí)現(xiàn)突破100 萬(wàn)畝（6.67 萬(wàn)hm2），力爭(zhēng)用5～10年時(shí)間，實(shí)現(xiàn)翻一番。因此設(shè)施農(nóng)業(yè)將迎來(lái)一個(gè)新的發(fā)展高潮，機(jī)械化水平也將進(jìn)一步提高。

基于吉林省地域及氣候特點(diǎn)，吉林省設(shè)施棚室建造仍以一面坡溫室、大棚為主，棚室設(shè)計(jì)上應(yīng)適合機(jī)械設(shè)備安裝、機(jī)械化作業(yè)，如棚室結(jié)構(gòu)應(yīng)適合落雪、清雪作業(yè)。機(jī)械設(shè)備應(yīng)與棚室結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，操作便捷。

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝深度融合，種植模式標(biāo)準(zhǔn)化，種植品種單一化，一園一品或一區(qū)一品，有利于制定標(biāo)準(zhǔn)化管理制度及機(jī)械化作業(yè)。設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，根據(jù)不同作物生長(zhǎng)規(guī)律，不斷完善相應(yīng)管理制度，形成標(biāo)準(zhǔn)化種植，適時(shí)調(diào)整環(huán)境參數(shù)，使作物實(shí)時(shí)處于最佳生長(zhǎng)環(huán)境。

機(jī)具研制專門化、系列化、智能化。對(duì)現(xiàn)有機(jī)具完善升級(jí)，依據(jù)種植模式不斷完善配套機(jī)具，在播種、移栽、收獲、清雪等方面開展針對(duì)性研究，補(bǔ)齊短板弱項(xiàng)。