设施农业是指通过采用现代农业工程和机械技术,改变自然环境,为动植物生产提供相对可控制的环境条件,以期将农业生物的遗传潜力变为现实的巨大生产力,获得速生、高产、优质、高效的农畜产品。
基础设施
1.塑料大棚
塑料大棚又称塑料棚温室,以塑料薄膜为覆盖材料,以竹、木、水泥与钢筋混合柱为骨架材料的不加温单跨拱屋面温室。通常跨度在6.0—12.0米,脊高2.4—3.5米,长度30—100米,其结构简单、经济适用、技术要求相对不高,是我国南方地区主要的园艺设施类型,主要作用是冬季保温、夏季遮阳,多用于冬季茄果类、瓜类等喜温性蔬菜育苗和蔬菜的秋延后、春早熟栽培。由于塑料大棚光照强度较弱,空气相对湿度过高,目前多用于一种季节性栽培。
2.日光温室
日光温室的跨度为6—10米,脊高2.6—3.5米,长度60—80米。该类温室的东、西、北三面墙体和后屋面采用高保温建造材料,前屋面利用保温被进行保温越冬生产。在正常条件下可保持室内外温差达20—30摄氏度以上,此类温室现已推广到北纬30—45度地区,是北方地区越冬生产园艺产品的主要温室型式。
3.连栋温室
跨度在6.0—12.0米之间,常用跨度为6.0米、6.4米、8.0米、9.6米和10.8米,温室开间在3—5米,常用的是3.0米、4.0米和4.5米,温室的面积可建设为几百平方米到十几万平方米。考虑到温室的降温和室内操作运输,国内一座连栋温室的面积多在1公顷以下,其中以3000—5000平方米居多。多是通过天沟实现多个单跨温室的连接,其克服了单跨温室表面积大,冬季加温负荷高;操作空间小,室内光温环境变化大;占地面积大,土地利用率低等缺点,实现了温室生产的自动化和智能化控制,是当今世界和我国发展现代化设施农业的趋势和潮流。
环境控制设施
1.节水灌溉系统
节水灌溉系统包括滴灌、喷灌、渗灌、雾灌、脉冲式微灌等。这些灌溉方法的共同点是能准确地控制水量,工作压力比较低,灌水流量较小,每次灌水时间较长,两次灌水之间的时间间隔较短,所以土壤水分变化幅度小。微灌系统大多可以兼施液体或可以溶解为液体化肥、农药、除草剂等。一般包括压水源、首部过滤器、干、支线输水网、田间施肥或控制装置、灌水器等装置。
(1)滴灌:又称滴水灌溉,是通过出水孔的滴头或滴水带,把水一滴一滴均匀而缓慢地滴在作物根部的土壤中,滴灌工作压力一般为50—150千帕。
(2)喷灌:是用很小的喷头(微喷头)将水喷洒在土壤表面,喷头的工作压力与滴灌差不多,它是在空中消散水流的能量。
(3)渗灌:通过埋在土壤表面以下的渗管或渗头等,将水灌到土中,这种灌溉方法的灌水器不会影响耕作,且灌水不易蒸发。
(4)雾灌:又称弥雾灌溉,与微喷灌相似,也是用喷头喷水,只是工作压力较高,因此从微喷头喷出的水滴极细而成水雾,雾灌可调节空气湿度。
(5)脉冲式微灌:这是微灌中的又一种新的灌水形式。通过水的自压形成脉冲能,以连续积累和释放的方式,使灌溉水冲出灌水器。其特点是流量均匀,自清洗,抗堵塞,系统灌水流量和工作压力可调。
2.调温调光通风增碳系统
(1)增温降温装置:常见增温措施有锅炉(水、气、煤、电)、地暖、空调热风机、太阳能热交换等;常见降温措施有内外遮阳网、喷雾、空调冷风机、湿帘降温等。
(2)调光通风装置:光照调节装置通常包括内外遮阳网、补光灯、反光板等;通风装置包括卷膜机、风机、空调等,温室门窗也是必要的风热交换装置。
(3)增碳装置:汽煤炉直接燃烧,硫酸与碳酸化学反应等。
3.施肥系统
主要包括固体施肥装置、液态施肥装置、二氧化碳增施装置等。由于设施栽培受场地空间及栽培对象与种类限制,施肥方式和施肥工具不近相同。
4.监控系统
由传感器、计算机、电源、监视器及控制软件等组成,是体现温室科技水平的重要标志。
温室常用机具
小型耕整机具:动力段在2.5—7.3千瓦之间,可配套完成起垄、筑畦、除草、打孔、铺膜、开沟等作业。
播种机械:包括种子条播机和种子精量穴播机。
育苗栽植机械:包括营养床土粉碎机、钵体压制机、幼苗播种机、幼苗运载装置等。
植保采摘机械:植保机械分烟雾发生机、弥雾喷粉机、液态喷雾器。
设施农业设备的使用与维护
温室大棚不同于其他建筑,易受某些破坏性强的外力(如暴风雪、地震等)和其他不利条件的影响,因此在使用时要注意温室大棚内的设施与装备的状态,要经常对其进行合理的维护保养,确保温室安全和正常使用。
1.温室大棚的安全使用
温室大棚一般要配备专业技术人员,使用过程中应严格按照相关规范和使用说明进行操作,要时常进行矫正性维修。注意预防和抵御包括风、火、冰雹和雨雪等自然灾害的袭击。
在设计抗风能力范围内的防风措施主要是绷紧棚膜,将四周薄膜埋入土内,当风力大于大棚设计的抗风能力时,应及时设置防风屏障,以减小大棚的受力;预防冰雹可事先在棚顶覆盖草苫、麻袋片等物品;对于火情着重“防患于未然”;对聚集的雨雪要及时清除。
2.温室大棚的维护
(1)对骨架结构的维护
①竹木骨架:由于大棚内高温高湿,极易使竹木骨架发霉腐烂,从而降低承载能力,产生折断和毁坏。所以在使用前应对其进行防腐处理,并在使用过程中经常进行检查维修,一旦发现问题应采取加固措施或及时更换,竹木骨架使用年限一般不超过三年。
②水泥预制骨架:首选水泥标号高、内含钢丝、无裂纹、无毛刺的高固预制件;在使用过程中,应经常观察水泥预制骨架工作状况,发现断、裂、炸纹骨架应及时维护或更换,大棚建成后水泥预制骨架不宜拆卸换地。
③钢材骨架及零部件:采用热浸镀锌构件,螺栓、螺钉等零件也应采用镀锌处理。骨架及配件表面出现锈蚀,应及时清理修复。小件换下来重新镀锌,大件可除去锈斑后涂以防锈漆保护,情况严重时应找厂家修复,对螺栓连接的装配式骨架要定期检查螺栓的紧固程度,防止长时间使用引起松动,焊接骨架要定期检查焊点是否有虚焊或断裂现象,一旦发现应立即补焊。
④复合材料胶凝剂骨架:该骨架也称“多功能无支柱大棚骨架”,其材料为胶凝剂,以玻璃纤维为加强筋,依据蛋壳力学原理制成,使用寿命在10年以上,成本较低,且采光性能好,抗折抗压抗腐蚀。此类大棚骨架一般由模具一次成型,维护性能较差,发现损毁,应及时对整件进行更换。
(2)对覆盖材料的维护
①提高防碎裂和抗老化能力:长期使用的大棚,薄膜会沾上灰尘,使透光率大大降低,使用时应根据当地的污染情况,定期对大棚薄膜进行清洗,保持光线的透射能力。特别是越冬的塑料大棚,早春低温时要特别重视清洗工作。清洗薄膜的时间应在晴天的中午和下午进行,可用自制的长软毛刷,用软管将水喷到棚顶,一段一段地清洗,清洗时要注意不要压坏薄膜。大棚上松驰的薄膜在风的作用下会上下拍打,极易造成破损,因此,一旦发现薄膜松驰,应及时拉紧装好。
②温室墙体:在温室四周开挖隔离沟或建立防护网,应将墙脚材料埋实压牢,不要堆放尖锐物品。