中国农业大学URP论文 设施园艺发展概况
3国外设施农业机械化发展概况
在日本、韩国等根据资源短缺、从农人员减少、老龄化等现实，提高管理水平和劳动生产率，实现省力化，研究开发了多种小型、轻便、多功能、高性能的设施园艺耕作机具；播种育苗装置；灌水施肥装置；通风窗自动开闭温湿度调节装置；CO2施肥装置以及自动嫁接装置等。以色列利用温室冬季生产花卉、蔬菜大量出口创汇，享有“冬季欧洲厨房”美称。其温室结构先进，装有幕帘、天窗及遮阳网，可根据光照强度自动移动调节，温室温度、湿度、通风、施肥、灌水实行自动化、机械化、每公顷年产玫瑰花300万支、可产番茄500t。最新开发弥雾气候控制技术，使温室降温需能减小。以色列温室设施由20世纪80年代到90年代已更新3代，面积由当时的900ha扩展到今天的3000ha，促进了工厂化农业大发展。
在国外，机器人的研究、开发应用已被广泛重视，并取得初步成果。日本、韩国研究开发了瓜类、茄果类蔬菜嫁接机器人。日本开发了育苗移栽机器人，有触觉和视觉，能将苗盘小苗孔中的幼苗移栽到了大苗孔的苗盘中去，每1.2s移栽1株，辨别力很强，能把坏苗扔到一边。移栽几十万株苗的繁重作业，对机器人而言非常轻松。机器人能指挥灌溉，可根据光反射和折射原理准确测定出苗盘基质的含水量，根据需要适量灌溉，达到节水、防病、保持环境整洁的目的。日本研制了可行走的耕耘、施肥机器人；可完成多项作业的机器人；能在设施内完成各项作业的无人行走车；用于组织培养作业的机器人；柑桔、葡萄收获机器人。
4我国设施园艺的发展
4.1蓬勃发展的现实
全国以蔬菜栽培为主体的设施园艺面积居世界第一位，在一些大中城市郊区，蔬菜设施栽培面积已超过当地菜田总面积的10％以上，某些地区已接近30％，与发达国家的差距明显缩小。设施栽培分布的地域不断扩大，80年代设施园艺主要在“三北”地区发展，而现在正向南方迅速扩展，发展势头已超过北方。
设施园艺工程的总体水平有了明显提高，具体表现在园艺设施逐步向大型化发展，小型简易类型比重下降约20％。通过大型现代化温室及配套设施的引进，促进了我国温室产业的发展，使我国新型优化节能日光温室和国产连栋塑料温室得到进一步推广，由于设施结构设计建筑更加科学合理，使得设施内的光温水气环境得以优化，有利作物生长发育，为高产优质奠定了基础。例如我国日光温室黄瓜的最高亩产已达2．5万kg／年，接近或达到设施园艺发达的荷兰、日本等国的水平。设施栽培作物种类日渐丰富，除蔬菜外，花卉也占有相当比重，果树设施栽培也正在迅速发展。
随着城市建设的发展，大中城市近郊区的耕地不断减少，于是近年来提出了“都市农业”的概念，都市农业的定位是在城市周边，与大都市的二产、三产密切结合，融合服务于大都市，保证都市多元化、高质量消费的需要，要做到可持续发展，且有利生态环境的化，因此往往把设施
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中国农业大学URP论文 设施园艺发展概况 园艺作为首选项目。
4.2园艺发展中存在的问题
和过去比较，我国的设施园艺工程事业正处在新中国成立以来最兴旺发达的时期，令人欢欣鼓舞，但也必需冷静地看到其中存在的问题及与世界发达国家的差距。 4.2.1科技含量低
中国的设施园艺无论是在温室设施本身，还是在配套的栽培管理方面，大多数设施结构简易，栽培管理以传统的经验为主，距离数量化和指标化的要求还有相当大的差距。中国温室市场上目前使用的不少产品，在高品质领域主要以国外产品为主。遮荫网的生产上以瑞典、以色列的高品质产品为主，薄膜的生产上以希腊、西班牙、以色列的高品质产品为主，优良的传动机构以荷兰的产品为主，温室环境控制系统领域上国内的产品同样与国外有相当的差距，国内现有的一些科研成果与真正地推广应用之间还有一段距离。在设施专用品种的选育国内目前尚没有专用型、系列化的温室栽培品种，设施农产品的产量和品质始终在低水平上徘徊。 4.2.2设施水平低下
从统计的数字字面上看来中国设施面积很大，人均16m2的面积也达到了发达国家20世纪80年代的水平，但是中国的设施90％以上以简易型为主，对风雨等自然灾害的抵御能力差，设施栽培生产的风险也就相对高。这种低水平的设施在夏季最热的季节只能够停止使用，在冬季低温冻害的事件屡见不鲜，南方地区夏季的台风总能破坏相当大数量的设施。对于温度、光照、水分、肥料等环境因子的综合调控，在这样的设施里更是不可能了。中国南方地区的单栋塑料大棚和北方地区的目光温室的发展，一方面是适应了比较落后的农村经济状况和人民群众较低的物质生活要求，另一方面也反映了中国较低的设施水平。随着经济社会的发展、人民群众生活水平的提高、以及当前加入WTO后农产品出口面临的竞争压力，这种低水平的重复建设必然会遇到设施水平提升的要求。
4.2.3运行管理水平低
中国的设施建设上盲目性很大，大量的项目在相应的配套设备、人才不到位的情况下，盲目地从国外引进高新技术、盲目地低水平仿制国外产品。温室种植管理上，产品种植前经过市场考察的很少，往往造成产品积压，带来不应有的损失。相关的种植管理方面的研究距离理论化、科学化、系统化地指导生产实践还有不小的差距。温室企业在产品的售后配套服务方面尚不够完善，企业的品牌意识、诚信意识还不够，相关温室控制软件的研究上与国外企业相比还有相当大的距离。
此外，中国设施农业行业目前还存在着农业园区规划、设施结构不合理，设施技术不配套，能源浪费严重等问题。
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中国农业大学URP论文 设施园艺发展概况 4.3中国设施园艺行业总体发展方向探讨
近年来。随着农业环境工程技术的突破。集成了现代生物技术和工程技术的设施农业，其内涵越来越丰富。技术含量越来越高，朝着自动化、智能化和网络化方向发展。具体地说，设施农业应朝以下方向发展: 4.3.1设施标准化、大型化
我国应根据当地的自然条件、农业资源情况、气候和栽培特点等因素，设计适合当地条件，能充分利用太阳辐射的标准型设施、装置及构件。实现了农业设施的系列化和标准化。与此同时，为了节省材料、降低成本，提高采光率、栽培效益及经济效益，生产型温室不断向大型化方向发展。此外，普遍推广连栋温室，温室的室高在4．5 m以上。温室空间扩大后。可进行立体栽培，便于机械化作业。 4.3.2作业机械化
设施内生产管理的机械化是设施农业的重要方面。应在设施农业中广泛使用小型、轻便、多功能、高性能的设施园艺耕作机械、播种育苗装置、灌溉施肥装置以及自动嫁接装置等，普遍实现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业的机械化。 4.3.3设施环境监控自动化、智能化、网络化
设施农业的核心是对设施内环境能够有效地调控．营造适于生物生长发育及农产品储藏保鲜的最佳环境条件。为此，许多学者对控制器和控制方法进行了卓有成效的研究，并取得了丰富的成果。如：美国开发了能够辨别秧苗质量并能分拣的温室移苗作业机器人；日本开发了可行走的耕耘施肥机器人、能在设施内完成各项作业的无人行走车，用于组织培养作业的机器人，柑橘和葡萄收获机器人等。目前。无线传感器网络技术、现代通信技术、智能控制技术、计算机视觉技术和空间技术等不断应用于设施农业领域，这些技术的有机整合，使得设施环境监控系统朝着自动化、智能化和网络化方向发展。设施管理水平不断提高。 4.3.4生产体系专业化、产业化、国际化
在设施农业发达的国家。设施农业生产完全走专业化、产业化、国际化发展道路。这主要体现在：①温室围绕市场需要生产。温室产品的商品化率非常高。②采用规范有序的市场经营模式，以市场为导向和生产的拉力源，形成完整的体系。③种苗专用，栽培产品多样化与特色化。④设施农业生产迈入国际化市场体系。⑤形成健全的市场销售体系。我国更应加入此行列，朝着此方向迈进。
4.3.5农业生产工厂化
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中国农业大学URP论文 设施园艺发展概况 对于工厂化农业，以下2个问题亟待解决：①营养液及养殖用水的净化处理及重复利用。解决思路是建立循环水系统，实现封闭式内循环生产。②降低设施、设备成本及能量消耗。 4.3.6无土栽培将成为主要的栽培方式
无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减轻土壤污染、防止连作障碍、减轻土壤传播病虫害等多方面优点。在西方发达国家，无土栽培技术的研究取得较大进展，已经成功开发计算机控制的营养液配制和供给的闭路循环系统；目前。无土栽培技术正得到广泛应用，并逐渐成为主要的栽培方式。
4.3.7设施生产向节能方向转移
由于能源危机，导致设施农业能源成本不断增加，产品的生产成本提高，经济效益下降，削弱了与露地生产的竞争力。因此，发展风能、太阳能、地热资源及工业余热利用技术；改善温室结构与覆盖材料、小气候控制等成为设施园艺中提高能源利用效率的措施；针对大型温室夏季室温过高的问题，对其结构形式进行了一系列分析研究，已开发通风换气效率高的温室，并获得推广应用。
通过以上对国内外设施农业的较少分析，采取各种有效措施改善我国设施园艺的发展已经刻不容缓，而在此主要对设施园艺机械化、智能化进行剖析。
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中国农业大学URP论文 农业机械与设施农业 5农业机械与设施农业
5.1设施栽培的机械设备
设施栽培的机械产品大体可分为：
(1)栽培(育苗)用各种棚、室的装配式金属骨架及骨架的附属机装置，如开窗机、拉幕机、卷帘机等。
(2)棚、室内环境控制设备。如各种加温设备、补光设备、机械通风设备、喷雾滴灌设备、气体施肥设备以及检测和自动控制成套设备等。
(3)棚、室内作物栽培（育苗)机械设备和各种作业机械。
如小型土壤耕作机具、地膜覆盖机具、种植机具、植保机具、育苗播种成套机械设备、嫁接机具、栽培基质制备机械设备、营养液制备及供给(循环)机械成套设备、平面或立体栽培用基质、盆及固定式可变位支撑架系统设备等。
综上所述，设施农业对我国的社会经济、农业生产的发展及人民群众生活的改善都有十分重要的意义，我们的政府部门及科研机构应加大投入力度，逐步实现设施农业工厂化。生产过程机械化，产品销售市场化，促进设施农业健康发展。
5.2设施内的耕作机械
耕作机械主要具备三大功能，即整地、管理和收获。整地功能可以实现旋耕、犁耕、培土、开沟、作畦、起垄等作业，管理功能则实现中耕、喷水、喷药、施肥、除虫除草等作业，部分旋耕机械具备收获功能。
用于设施内的旋耕机，在发达国家的应用已经普及，其技术发展趋势是多功能集成化，同时具有体积小、重量轻、能耗低、污染少、噪音小、行走灵便等优点。小型旋耕机的动力源多数采用汽油发动机，也有采用柴油发动机，但是，从降低污染的角度考虑，电力驱动机型将成为未来努力发展的方向。
为适合大棚内作业，小型旋耕机的扶手一般设计为高低、左右可调，配套的发动机噪声很低，整机振动小，排气污染小。无驱动轮型小型旋耕机旋耕刀直接布置在箱体两侧驱动轴上，不需另装驱动轮，传动系统采用带、链传动，不用齿轮传动以简化整机结构，主、副刀滚采用插接式，便于调整耕幅。但是，由于没有驱动轮，无驱动轮型小型旋耕机一般功能单一，不能实现多功能作业。双驱动轮型旋耕机由于双轮间距离不可能做得很小，导致转弯不灵活，不能用于窄垄中耕。因此，目前单驱动轮小型旋耕机受到用户的普遍欢迎，它同时克服了上述缺点，由于驱动轮的配台，旋耕机行走自如，附加驱动轴可以驱动植保、喷灌等作业附件。从而实现旋耕机多功能作业，单一驱动轮使得旋耕机转弯灵活，旋耕刀安装幅宽可以做到很小，可用于窄垄中耕。
5.3 适宜日光温室及大棚生产的小型农业机械
5.3.1 温室卷帘机
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