农业机械在新型设施大棚中的应用

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农业机械是发展现代农业的重要物质基础,农业机械化是农业现代化的重要标志,农业机械化投资是农业机械化得以实现的重要保障。本文研究的主要内容就是在对农业机械在新型设施大棚中应用的一系列理论进行分析的基础上,结合发展实际,对农业机械化的现状问题及前景进行分析,对建立健全适合我国农业机械化发展的运行机制提出相关政策建议。

一、新型设施大棚概述

新型设施大棚的作用是将智能化控制系统或将物理技术应用到大棚种植上，模拟出最适合棚内植物生长的环境，采用温度、湿度、二氧化碳、光照度传感器等感知大棚的各项环境指标，并通过微机进行数据分析，对棚内的水帘、风机、遮阳板等设施实施监控，从而改变大棚内部的生物生长环境。具体分为：温室大棚（如玻璃温室、塑料温室）、智能大棚（自动化温室）。

二、农业机械应用现状

1.耕作机：是能一次完成耕地、整地等多种作业项目的土壤耕作机械。可简化作业过程，提高作业效率，有利于争取农时，及时进行播种或栽插。由旋耕机和松土机、滚笼耙等组成的联合耕作机，可一次完成土壤的基本耕作和表土耕作;由圆盘耙、钉齿耙、弹齿耙、滚笼耙和镇压器等不同类型部件按不同的方式组成的联合耕作机，可在犁耕后一次完成播前的种床准备耕作。由铧式犁和驱动型碎土部件组成的联合耕作机，在中国通常称为耕耙犁。其铧式犁犁体的翼部较普通犁体短，在翼部外侧配有旋耕器。后者由拖拉机动力输出轴驱动，配置方式有立式、卧式和斜置式三种。当犁体翻起的土垡上升到犁壁翼部抛出时，旋耕器上的旋耕刀将土垡切碎，从而可把铧式犁和旋耕机的作业特点结合起来，松碎全部耕层土壤。对拖拉机功率的利用率也较高。

2.微喷灌系统：微喷灌是一种通过低压管道将水送到作物植株附近并用专门的小喷头向作物根部土壤或作物枝叶喷洒细小水滴的一种灌水方法。微喷灌的工作压力低,流量小,既可以定时定量地增加土壤水分，提高土壤含水量,又能够提高空气的湿度,调节局部小气候,现已广泛地应用于蔬菜田、果园、花卉、药材及饲养场所等的降温灌溉。微喷灌系统包括水源、供水泵、控制阀门、过滤嚣、施肥阀、施肥罐、输水管、微喷头等。3.智能温度控制系统：这是一种基于计算机自动控制的智能蔬菜大棚温度控制系统,包含系统温度采集、温度显示、加热器控制电路等系统硬件的设计理念，改进了系统的控制算法,最后利用MAT-LAB进行系统仿真。该研究设计的蔬菜大棚智能温度控制系统人机界面良好,操作简单方便,自动化程度高,造价低廉,具有良好的应用前景和推广价值。

三、存在问题

1.操作不便：由于新型设施大棚空间有限且存在大量的支架，对于卷帘机、耕作机等大型机械的使用造成了不便，难以让大型机械应用于新型设施大棚。

2.科技含量低，智能化程度差：现存的新型设施大棚并未能实现喷灌调温等一体化，对人工依赖程度大，智能化程度较低。

3.成本高：新型设施大棚造价高，而农村地区经济发展程度较低，新型设施大棚在中国农村的覆盖率低，使得农业机械在新型设施大棚中的应用难以较快推广。

四、市场及前景

1.市场：随着物联网技术的发展，新型设施大棚机械运用的发展条件更为成熟。实际上，物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。在温室环境里，单栋温室可利用物联网技术，成为无线传感器网络的一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点，如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构，构成无线网络，来测量基质湿度、成分、pH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等，再通过模型分析，自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业，从而获得植物生长的最佳条件。对于温室成片的农业园区，物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点，每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显示和数据管理，可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理，并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户，同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，实现温室集约化、网络化远程管理。此外，物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段，通过在温室里布置各类传感器，可以实时分析温室内部环境信息，从而更好地选择适宜种植的品种;在生产阶段，从业人员可以用物联网技术手段采集温室内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可以根据温室内温度、光照等信息来传感控制，加温系统启动时间可根据采集的温度信息来调控等;在产品收获后，还可以利用物联网采集的信息，把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析，反馈到下一轮的生产中，从而实现更精准的管理，获得更优质的产品。

2.前景：通过机械化设施农业的试验示范推广，改善了透光性也方便了温度调控。机械作业降低了成本，节约了劳动力，一方面有利于作业增量增产，另一方面也改善了作物的质量。这是一项技术可靠、经济效益高、深受农民欢迎的生产方式。有广阔的需求前景，有望成为我国农业增产，农民增收的重要技术手段。在新型设施大棚中使用农业机械是建立农业发展的一种重要形式，同时，也是有效促进农民增收和吸纳新技术，降低农业成本的重要途径，既是提高农业综合生产能力的重要手段，又是社会主义新农村建设的重要内容。

五、推广应用对策

一是广泛宣传动员。农业机械在新型设施农业中能否应用，取决于农民思想观念的转变和主体作用的发挥。要采取召开座谈会、举办现场会，组织观摩、入户动员等多种方式，广泛宣传农机在设施农业发展中的优点和好处，用身边的事例启发、引导群众,使农民群众自觉自愿地投身于设施农业建设中。二是加大农机新技术引进推广力度。积极引进先进适用、功能齐全的设施农业装备，不断提高设施农业的档次和水平；大力示范推广农机新技术、新机具，以科技创新促进设施农业效益的提高。三是加大科技培训力度。强化科技培训，采取专题培训、现场指导、相互交流等多种方式，对农民进行农业科技知识的“大轮训”，增强科技意识，提高设施农业经营管理水平。四是加大示范园区建设力度。采取政府主导、部门参与、社会共建的方式，建立新型设施大棚，展示当前最先进的农机新技术、新机具，做给农民看，领着农民干，引导农民变，以示范园区辐射带动规模发展。五是加强政策扶持。农业机械在新型设施大棚中作用巨大。在发展设施农业中，一方面应进一步加大对农业机械的购置补贴力度，减轻农民经济负担，另一方面，政府应加大对设施农业机具，如经济作物小籽粒种子直播、良种培育、幼苗培植移栽、联合收获等机械科研开发的支持力度，组织协调科研单位、高等院校、生产企业，集中力量进行攻关，力争突破一批关键技术和机具，促进早日实现新型设施大棚作物生产全程机械化。

作者:李锦图