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设施农业也成为环境控制农业或工厂化农业,是利用工程技术手段和工业化生产方式,为农业生物(动物、植物、微生物等)提供适宜的生长环境,使其在最经济的生长空间内,获得最高的产量、品质和经济效益的一种高效农业。通常来说,设施农业主要分为设施园艺(种植方向)和设施养殖两大类。
(1)设施农业基本构成:
①一定的外围护结构形成封闭或者半封闭生产环境,以实现环境可控,区别于露地生产形势,比如温室;
②一定的环境调控措施,比如增温、除湿、补光等措施,创造更加适宜的生长环境;
③相应的配套工程和设备,如果灌溉设备、施肥设备,饲喂设备和挤奶设备等。
(2)设施农业特点:
①环境相对可控,适宜进行反季节、周年连续生产;
②单位土地面积产出率高,如设施蔬菜栽培,产量一般为露地生产的2-10倍,甚至更高;
③现代技术高度集成与应用,综合运用了设施工程、新型材料、环境控制、生物工程、微电子技术与计算机管理等高新技术成果;
④高风险、高投入、高产出、高效益:设施农业生产环境相对封闭,高温、高湿是其最基本的特征,环境条件在适宜动植物生长同时,也适宜病菌等微生物繁殖和害虫的生长,具有高风险、高投入、高产出(如大型连栋温室投入300-700元/m2,产出黄瓜、西红柿30-120kg/ m2,玫瑰200-340支/ m2;集约化鸡舍600-800元/ m2,产量16-18公斤/只/年,仅供参考)的特点。
一、设施园艺:设施园艺按技术类别一般分为连栋温室、日光温室、塑料大棚、小拱棚(遮阳棚)四类。国际上塑料农膜占整个覆盖面的97%,中国占到98%,其他为玻璃/PC板覆盖。
目前,国内设施园艺发展路线主要为:
①是引进国外具有自动化、智能化、机械化并具备人工升温温、光照、通风和喷灌设施,可进行立体种植,属于现代化大型温室。但是不仅没有普及开来,高成本甚至难以实现商业运营。
②是我国农技推广部门推动农膜生产企业和农民联手,从塑料大棚和拱棚开始,逐渐发展为日光温室和连栋温室,形成快速发展,形成总面积达到其他国家总和的5倍以上,种养了品种最全的设施种养成果。其优点在于采光时间长,抗风和抗逆能力强,主要制约因素是建造成本过高。福建、浙江、上海等地的玻璃/PC板连栋温室在防抗台风等自然灾害方面具有很好的示范作用,但是目前仍处在起步阶段。
其中,塑料连栋温室以钢架结构为主,主要用于种植蔬菜、瓜果和普通花卉等。其优点是使用寿命长,稳定性好,具有防雨、抗风等功能,自动化程度高;其缺点与玻璃/PC板连栋温室相似,一次性投资大,对技术和管理水平要求高。一般作为玻璃/PC板连栋温室的替代品,更多用于现代设施农业的示范和推广。
日光温室的优点有采光性和保温性能好、取材方便、造价适中、节能效果明显,适合小型机械作业。天津市推广新型节能日光温室,其采光、保温及蓄热性能很好,便于机械作业,其缺点在于环境的调控能力和抗御自然灾害的能力较差,主要种植蔬菜、瓜果及花卉等。青海省比较普遍的多为日光节能温室,辽宁省也将发展日光温室作为该省设施农业的重要类型,甘肃、新疆、山西和山东日光温室分布比较广泛。
据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国设施农业行业市场发展分析及投资战略前景预测报告》统计数据显示:塑料大棚是我国北方地区传统的温室,农户易于接受,塑料大棚以其内部结构用料不同,分为竹木结构、全竹结构、钢竹混合结构、钢管(焊接)结构、钢管装配结构以及水泥结构等。总体来说,塑料大棚造价比日光温室要低,安装拆卸简便,通风透光效果好,使用年限较长,主要用于果蔬瓜类的栽培和种植。其缺点是棚内立柱过多,不宜进行机械化操作,防灾能力弱,一般不用它做越冬生产。
小拱棚(遮阳棚)的特点是制作简单,投资少,作业方便,管理非常省事。其缺点是不宜使用各种装备设施的应用,并且劳动强度大,抗灾能力差,增产效果不显著。主要用于种植蔬菜、瓜果和食用菌等。
随着蔬菜农药残留带来的食品安全问题的日益突出,环境安全型温室建设成为无毒农业、设施农业、蔬菜标准园建设的核心设施。使用这种设施可以生产出没有农药污染的蔬菜瓜果,是今后设施农业重点发展的对象。
①水产养殖按技术分类有围网养殖和网箱养殖技术。在水产养殖方面,围网养殖和网箱养殖技术已经得到普遍应用。网箱养殖具有节省土地、可充分利用水域资源、设备简单、管理方便、效益高和机动灵活等优点。安徽的水产养殖较多使用的是网箱和增氧机。广西农民主要是采用网箱养殖的方式。天津推广适合本地发展的池塘水底铺膜养殖技术,解决了池塘清淤的问题,减少了水的流失。上海提出了“实用型水产大棚温室”的构想,采取简易的低成本的保温、增氧、净水等措施,解决了部分名贵鱼类越冬难题。陆基水产养殖也是上海近年来推广的一项新兴的水产养殖方式,但是投入成本高,回收周期长,较难被养殖场(户)接受。
②畜牧养殖方面,大型养殖场或养殖试验示范基地的养殖设施主要是开放(敞)式和有窗式,封闭式养殖主要以农户分散经营为主。开放(敞)式养殖设备造价低,通风透气,可节约能源。有窗式养殖优点是可为畜、禽类创造良好的环境条件,但投资比较大。安徽、山东等省以开放式养殖和有窗式养殖为主,封闭式相对较少;青海设施养殖中绝大多数为有窗式畜棚。贵州目前的养殖设施主要是用于猪、牛、羊、禽养殖的各种圈舍,以有窗式为主,开敞式占有少部分,密闭式的圈舍比较少。黑龙江养殖设施以具有一定生产规模的养牛和养猪场为主,主要采用有窗式、开放式圈舍。河南省设施养殖以密闭式设施为主。甘肃养殖主要以暖棚圈养为主,采取规模化暖棚圈养,实行秋冬季温棚开窗养殖、春夏季开放(敞)式养殖的方式。
自2008年开始,随着动物疫病的不断增加和疫苗难防问题的日益严重,随着空间电场生物效应的发现以及空间电场防疫自动技术的发明,环境安全型畜禽舍的建设就成为集约化畜牧业的建设重点。