國內外植物工廠及其技術設備發(fā)展概況

1、(國外都市農(nóng)業(yè)信息服務平臺第十八刊 國外農(nóng)業(yè)信息!北 京 市 科 學 技 術 情 報 研 究 所 2011年12月8日國外植物工廠及其技術設備發(fā)展概況一、植物工廠與植物工廠機械的概念植物工廠是通過采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程和機械技術,改變自然環(huán)境,為動植物生產(chǎn)提供相對可控制甚至最適宜的溫度、濕度、光照、水肥等環(huán)境條件,而在一定程度上擺脫對自然環(huán)境的依賴進行有效生產(chǎn)的農(nóng)業(yè),有時也把其稱為可控環(huán)境農(nóng)業(yè)。具有高投入、高技術含量、高品質、高產(chǎn)量、高效益等特點,是最有活力的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè)。廣義植物工廠包括設施栽培和設施飼養(yǎng),狹義植物工廠是指設施栽培。本研究項目涉及的植物工廠是狹義植物工廠,即利用設施栽培,它可以充分發(fā)

2、揮作物的增產(chǎn)潛力,增加產(chǎn)量,改善品質,并能使作物在相反季節(jié)生長,在有限的空間中相對較少的時間里生產(chǎn)出高品質的作物。植物工廠機械,是指適合植物工廠耕作、栽培、收獲等農(nóng)藝特點,并在各類設施中工作的農(nóng)業(yè)機械。國外植物工廠起步比較早,作物栽培己具備了成熟成套的技術,植物工廠機械及作業(yè)設備也齊全,生產(chǎn)比較規(guī)范,產(chǎn)量穩(wěn)定,質量保證性強,并在向高層次、高科技和自動化、智能化方向發(fā)展,將形成全新的技術體系。為適應植物工廠的發(fā)展,荷蘭、日本、韓國、美國、以色列和意大利等國家加強了植物工廠作業(yè)機具的開發(fā)、研究、推廣和應用。目前其溫室生產(chǎn)過程中的耕整地、播種、間苗、灌溉、中耕和除草等作業(yè)均已實現(xiàn)機械化。其開發(fā)的耕耘

3、機可以在溫室中進行耕整地、移栽、開溝、起壟、中耕、鋤草、施肥、培土、噴藥及短途運輸?shù)榷喾N作業(yè),大大提高了機械利用率和生產(chǎn)效率。二、發(fā)達國家植物工廠發(fā)展的現(xiàn)狀世界上植物工廠與植物工廠機械比較發(fā)達的國家主要有荷蘭、美國、英國、日本、以色列、意大利和韓國等國家,由于地理情況的限制,這些國家的植物工廠發(fā)展都比較早,植物工廠機械及作業(yè)裝備都已達到了機械化水平,有些甚至都達到了智能化。1.荷蘭荷蘭耕地不足,促使其比任何國家都更注重提高勞動生產(chǎn)率。因此,大多農(nóng)業(yè)企業(yè)都采用集約化、規(guī)?；纳a(chǎn)方式。荷蘭農(nóng)業(yè)主要包括:農(nóng)田作物,占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的10%;畜牧業(yè),占60%,園藝和林業(yè),占30%;還有輔助工業(yè)如種子、化

4、肥、動物飼料等。荷蘭植物工廠,無論是蔬菜還是花卉,一般都是專業(yè)化生產(chǎn),多品種經(jīng)營。專業(yè)生產(chǎn)有利于設施專業(yè)配置、降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質量并形成規(guī)模效益。同時專業(yè)化生產(chǎn)促進了專業(yè)領域的研究,使企業(yè)長足發(fā)展,為企業(yè)贏得了市場。專業(yè)化不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)上,在溫室產(chǎn)品的專業(yè)經(jīng)營方面也顯露出獨特的魅力。追求經(jīng)濟利益的最大化,完全按市場需求決定企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方向,有效地抑制了相同產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)品擠占市場“獨木橋”的弊端。各園藝生產(chǎn)企業(yè)都有各自的經(jīng)營特色,使市場行為更加規(guī)范有序。荷蘭植物工廠機械及作業(yè)裝備在措施方面,主要采取以下幾種措施:(1加溫系統(tǒng)的改進荷蘭植物工廠加溫系統(tǒng)的改進最早出現(xiàn)在20世紀60年代初,當時溫室

5、設備利用的燃料是從煤發(fā)展到油為第一階段;第二階段是在70年代早期,燃料從油發(fā)展到天然氣,從而也改進了溫室的加熱統(tǒng)。(2控制方式的改進在60年代中期,荷蘭開始了溫室模擬氣候控制系統(tǒng)的研制、開發(fā),據(jù)環(huán)境溫度和濕度的變化進行加溫和通風控制,這就是現(xiàn)今數(shù)字計算制的前身。(3營養(yǎng)液栽培系統(tǒng)的改進在設施栽培中,荷蘭逐漸引進和研究控制植物根系條件和營養(yǎng)的新的生產(chǎn)方式,通過栽培基質的篩選和滴灌技術改良的發(fā)展,到今天最先進的可控制的重復循環(huán)的營養(yǎng)液栽培系統(tǒng),如營養(yǎng)液栽培、巖棉栽培、營養(yǎng)液噴霧栽培等。(4實現(xiàn)計算機控制80年代以來,荷蘭全面開發(fā)計算機自動控制系統(tǒng),把溫室生產(chǎn)提高到了一個新水平。荷蘭溫室農(nóng)業(yè)的發(fā)展體

6、現(xiàn)了政府宏觀調控的作用。政府在國內農(nóng)業(yè)發(fā)展的不同階段所采用的宏觀政策是不同的。就溫室農(nóng)業(yè)而言,19831993年十年中,荷蘭的溫室農(nóng)業(yè)增值一直呈上升趨勢,主要因政府實行了補貼政策,從事溫室生產(chǎn)的農(nóng)戶均可獲得溫室建設投資50%的政府資助。同從事溫室農(nóng)業(yè)的農(nóng)民收入也成幾倍上揚。幾年后政府取消了補貼政策,溫室農(nóng)業(yè)增值趨緩。在荷蘭植物工廠產(chǎn)業(yè)處于“亞健康”發(fā)展階段時,政府則會充分發(fā)揮其積極作用,穩(wěn)定生產(chǎn)和市場。2.美國美國許多植物工廠技術是從荷蘭引進的。例如在美國西南部亞利桑那州沙漠地帶建設的文羅式溫室設備,達到了國際最高標準設計與制造水平,它耐腐蝕,無銹蝕,使用壽命超長。文羅式溫室實際面積大,凈空超

7、高,吊掛能力強、光照充足、抗風力超強,排水性能優(yōu)異,廣泛適合多種氣候和四季運作。溫控制部分有多種形式可選,可選擇智能控制、全自動控制、半自動或手動控制。栽培設施可選擇無土栽培、苗床培育等。灌溉方式可選擇滴灌、微噴或其他方式。施肥系統(tǒng)可選由計算機中央控制的比例施肥系統(tǒng),動態(tài)EC與PH檢測控制,雙回路保險,安全、高效、準確。20世紀90年代以來,美國植物工廠技術有了較大的發(fā)展,主要有以下幾個方面:(1建筑材料美國溫室建筑使用聚碳酸醋板(陽光板己進入實用階段。這種材料透光與保溫性能好、耐用、不易破損、防火性能強,可以制成雙層的中空板,保溫性能更好?，F(xiàn)在每平方米售價大約為140180元人民幣。(2環(huán)境

8、綜合控制技術的開發(fā)在美國亞利桑那州圖森市郊建立的“生物圈2號”是一個建筑而積為 1.2公頃的特殊建筑物。里面模仿地球上的海洋、熱帶雨林、熱帶草帶、沙漠地帶、灌木叢地帶、溫帶草原和作物集約耕作區(qū),生產(chǎn)食物,自給自足。目前經(jīng)過了7年的環(huán)境綜合控制技術研制與開發(fā),雖然不算十分成功,但圈內的食物生產(chǎn)比地球上高16倍。(3太空植物生產(chǎn)技術到目前為止,美國對航天飛機上應用的植物生產(chǎn)技術己經(jīng)進行了20多年的研究。美國宇航中心己經(jīng)采用最先進的無土栽培技術,生產(chǎn)人類在太空中生活必需的食物,并己經(jīng)獲得成功。為了使人類能在太空中生存,美國肯尼迪宇航中心與大學訂立研究合同,主要的目的是在失重的條件下,用最小的面積,生

9、產(chǎn)出盡可能多的食物,支持人類在太空中長期生存。最新技術每平方米可種1萬株小麥, 1.2 平方米的小麥就可滿足一個人食用,玉米株高僅4050厘米就成熟了,番茄每平方米種100120株,還有綠豆、菜豆和馬鈴薯等作物都已經(jīng)試驗成功。目前在太空中吃的包括麥、薯、豆、菜等,每人只需6平方米就夠了,這些作物從種到收一共需5060天。3.英國英國農(nóng)業(yè)部對植物工廠設施的設計和建造是很重視的,在一些農(nóng)業(yè)工程研究中,大量進行溫室骨架與荷載、溫室光照與材料、溫室環(huán)境與生理、溫室環(huán)境的計算機優(yōu)化、溫室節(jié)能、溫室自動化控制、溫室作物栽培與無土栽培等課題的研究。在7080年代,英國的溫室的加熱方法主要是用燃油爐,后來由于

10、石油價格暴漲,能源產(chǎn)生危機,因此改為使用燃煤,有些地區(qū)也采用燃氣鍋爐和利用工廠余熱。溫室管理全部采用計算管理,主要控制溫度、濕度、光照、通風、營養(yǎng)液供給溫度和PH值等。在溫室群的建設中,英國特別注意溫室的防風處理,他們采用以樹木作為屏障,這樣既美化了環(huán)境,又可以防風。4.日本日本是一個島國,農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)水稻為主,日本政府為農(nóng)民提供大量的補貼,保證稻谷比世界市場高23倍的價格水平,促進了水稻產(chǎn)量逐年提高。日本在60年代末實現(xiàn)了水稻自給有余,與此同時,日本設施農(nóng)業(yè)也大體完成了機械化。植物工廠主要涉及的領域是蔬菜、花卉和水果。進入80年代末以來,日本在這些領域的生產(chǎn)總額躍居為世界第一?，F(xiàn)在,植物工廠生

11、產(chǎn)技術已經(jīng)在日本普及。植物工廠用鈉蒸氣燈取代太陽光,并通過計算機將溫度、濕度、二氧化碳濃度和肥料等控制在最適合蔬菜生長發(fā)育的水平。同旱地栽培相比,蔬菜的生長速度快了45倍。并且不受氣候影響,不施農(nóng)藥,一年四季穩(wěn)定生產(chǎn)。在寒冷地帶、沙漠地帶,甚至在宇宙空間和地下空間,也能提供新鮮的蔬菜。現(xiàn)在已能利用植物工廠生產(chǎn)豆芽菜、蘑菇、鴨兒芹、白蘿卜和生菜等。如日本的一家公司設計出一種完全自動化的培育生菜的工廠,其生產(chǎn)速度要比通常速度高3倍。這對于土地少、需要進口大量蔬菜的日本來說,確實是一項成功的發(fā)明。日本在鳥取縣的沙漠地帶進行塑料大棚的蔬菜種植,取得了良好的效果。日本北海道大棚的育苗灌水實現(xiàn)了自動化,自

12、走噴灌機行走速度和噴水量可自行調節(jié),以達到合理灌水的目的。該機主要優(yōu)點是解決了大棚灌水費工、噴灌不均勻等問題,從而使水稻大棚育秧實現(xiàn)了灌水機械化。日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設施(塑料大棚或溫室內的以移植為前提的莖葉類蔬菜種苗生產(chǎn)過程大體可以分為播種、施肥管理、搬運三個過程。由于種苗生產(chǎn)設施內高溫、多濕等不良環(huán)境,且從生產(chǎn)過程看又類似于工廠生產(chǎn)的條件,因此,最近日本重視以大田移植苗生產(chǎn)為目的的,設施內播種、苗的接觸刺激、苗灌水、不良苗的除去、苗的搬運等作業(yè)的自動化、無人化的研究。同時日本也進行有關種苗的特性、優(yōu)質種苗的選擇方法、間苗方法等基礎技術的研究。5.韓國韓國也是發(fā)展以水稻為主的農(nóng)業(yè),農(nóng)業(yè)機械化也是以水

13、稻生產(chǎn)為中心而進行的。但隨著國民收入的增加,生活水平的提高,食品的消費方式從以谷物為中心,逐漸地向以各種高級新鮮的園藝產(chǎn)品發(fā)展。設施園藝領域引人注目,特別是從1992年開始韓國政府把設施園藝作為重點事業(yè)來推進中外植物工廠機械及作業(yè)裝備的比較研究發(fā)展,認為利用小規(guī)模的耕地來提高競爭力的有效方法就是發(fā)展設施園藝。到1992年為止,韓國設施栽培面積為:蔬菜50064公頃,花卉是248濃度、窗簾自動開閉公頃,果樹是574公頃。近年來,暖房、換氣、灌水、CO2等環(huán)境控制的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設施的設置面積,占韓國設施農(nóng)業(yè)面積的10%左右。目前韓國的設施經(jīng)營規(guī)模大部分是小規(guī)模的,擴大規(guī)模是其發(fā)展勢。三、國外植物工廠

14、機械及作業(yè)裝備發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢1.植物工廠機械及作業(yè)裝備發(fā)展現(xiàn)狀國外發(fā)達國家的植物工廠機械和作業(yè)裝備已經(jīng)具有很高的發(fā)展水平,作業(yè)機具己經(jīng)是非常成熟的產(chǎn)品,制造工藝講究,性能質量穩(wěn)定,因此具有很好效果。(1土壤耕整機械植物工廠比大田農(nóng)業(yè)對作物土壤的要求更高,要保證良好的翻土、碎土性能,耕后地表殘茬、雜草和肥料應能充分覆蓋。同時要求耕作的深度一致,作業(yè)深度達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。因此,如何使土壤細碎,地表平整,表層松軟和下層密實,這就要求小型耕耘機械對作物土壤進行作業(yè),提高土壤團粒性、滲透性和保水性,加深有效表土,使作物根系發(fā)育旺盛,促進作物生長。耕地是植物工廠生產(chǎn)作業(yè)中的重要環(huán)節(jié),對植物工廠作物要求

15、更高,需要精耕細作,這就要求研制小型多功能的作業(yè)機具,而且機具具有靈活方便、污染較小的特點。國外植物工廠耕作機械技術已經(jīng)非常成熟,作業(yè)性能穩(wěn)定,功能齊全,小巧輕便。日本、意大利、荷蘭和以色列等國家的產(chǎn)品廣泛用于旋耕、犁耕、開溝、作畦、起壟、中耕、培土、鋪膜、打孔、播種、灌概和施肥等作業(yè)項目。目前國外已有許多生產(chǎn)小型耕耘機的公司,例如專門生產(chǎn)小型拖拉機的美國吉爾森公司,生產(chǎn)的自走式旋耕機,直接由底盤驅動軸帶動,機體重量全部壓在旋耕刀片上,刀盤直徑為35厘米,耕地幅度為30.466厘米,傳動形式為鏈傳動和蝸輪蝸桿傳動兩種型式,功率為3.68千瓦左右,適于花圃、菜園、溫室等小地塊作業(yè)。不進行旋耕作業(yè)

16、時可換上輪子配帶其他農(nóng)具:翻轉犁、除草鏟、中耕鏟、齒耙等作業(yè)機具。意大利M.B公司生產(chǎn)一種單輪驅動軸旋耕機,動力為3.3千瓦汽油機,單機重量為40千克。適于菜園、花圃中耕作業(yè),一次完成旋耕培土兩項作業(yè)。該公司還生產(chǎn)5.897.36千瓦多用自走底盤,由驅動軸配帶旋耕機完成田間旋耕作業(yè),換上輪胎后又可完成犁耕、運輸、噴霧等作業(yè)。日本和韓國的蔬菜育苗、種植、田間管理收獲、產(chǎn)品處理與加工等工序,現(xiàn)在基本實現(xiàn)機械化。機具具有精小、耐用的特點,使用起來輕松自如。例如日本生產(chǎn)的適于溫室作業(yè)的帶驅動輪行走式旋耕機,韓國生產(chǎn)的管理機,一臺主機配帶40多種農(nóng)機具,可用于農(nóng)田作業(yè),也可用于低矮樹枝下、溫室大棚等地塊

17、作業(yè)。美國、日本、韓國等國家的小型耕耘機多為2.28千瓦的汽油機力,為減少對室內的空氣污染,便研發(fā)了用電動機作動力的小型自走耕耘機。現(xiàn)在日本研制出了多種小型電動除草機不僅能在花圃除草,而能在溫室內進行中耕作業(yè)。(2配套栽培機械移栽機。溫室設施內缽苗栽植的關鍵技術是缽苗移栽機,配套機械主要有穴盤育缽盤育苗設備、高效機械化制缽機等。移栽機能保證移栽深淺一致、均勻,有利于作物成活和生長,促進高產(chǎn)。溫室設施栽培包括耕耘、育苗、定植、收獲、包裝等,需要反復進行的作業(yè)種類如摘葉、防除、搬運等作業(yè),需要投入大量的勞動又由于設施內高溫、高濕等不良勞動環(huán)境,所以,非常需要發(fā)展作業(yè)的化。目前,蔬菜、花卉和苗木生產(chǎn)

18、的數(shù)量不斷增加,育苗中移苗工作需要多個勞動力,而人工成本不斷上升,便由此發(fā)明了機器人移苗機,用于作物的栽培及育苗工作。進行大量的株苗移栽的繁重勞動,對機器人是輕而易舉的。它通過本身安裝的光學系統(tǒng)能辨別好苗與壞苗,具體操作簡便,可以把合格的苗準確地移栽到預定的位置上,把不合格的苗篩選出來。而且機器人移苗機還能保證移栽深淺一致,間距均勻,有利于作物成活和生長,促進高產(chǎn)。機器移苗機還能根據(jù)光反射和折射的原理,準確地測定植物需水量和灌溉的控制。為此,一些發(fā)達國家也進行了相關種苗的特性、優(yōu)質種選擇、間苗方法等基礎技術的研究。德國、意大利等國的小型移栽機廣泛應用于設施內作物的栽培,均為2.944.41千瓦

19、的汽油機。種苗的播種成套設備。植物工廠需要小型精密或精量播種機,要求行距、穴距及播種的深度可以控制準確,能適應設施內的作業(yè)要求。這樣不僅可以降低勞動強度,提高效率,還有利于培育健壯的缽苗。植物工廠發(fā)達國家研制的播種機的播種精度高,能滿足播種時行距和穴距可調的要求,且控制準確,能適應設施內的作業(yè)要求。與缽盤育苗播種成套設施配套的高效機械化制缽機生產(chǎn)率達5萬缽/小時,可依次完成缽盤裝土、刮平、壓窩、播種、覆土和澆水等多道工序。種苗生產(chǎn)是當今世界植物工廠技術的一項高新科技,采用計算機仿真控制技術,使種苗在最佳狀態(tài)下正?；蚍醇竟?jié)生產(chǎn),而且品質優(yōu)良。植物工廠發(fā)達國家早已應用此項技術,種苗的播種成套設備已

20、經(jīng)廣泛應用于蔬菜、花卉、綠化苗的規(guī)模生產(chǎn)中。1999年美國銷售的250億株小苗中,有95%是利用種苗的播種成套設備。其它機械。與耕作及栽培有關的配套植物工廠機械還有地膜(殘膜回收機、農(nóng)作物嫁接機器等。機械回收殘膜有利于降低勞動強度,提高生產(chǎn)率,保護設施內土質,符合環(huán)保要求。合理嫁接可培育優(yōu)良品種,生產(chǎn)名優(yōu)產(chǎn)品,提高設施效益。目前這些配套機械的研制也處于起步試驗階段。(3收獲機械蔬菜的可食用部分有根、莖、葉、花、果實和種子等,多為鮮嫩多汁,不同品種外形和部位差異很大,一般收獲機械很難通用,因此,需要根據(jù)不同品種研制專用機械化裝備。目前,發(fā)達國家在塊根(莖菜、葉菜、蔥頭和加工用果菜以及西瓜、橘子等

21、水果的收獲中已基本實現(xiàn)機械化,技術發(fā)展趨勢是逐步提高選擇性收獲機械使用的比例,使得收獲過程減少浪費,具有更好的經(jīng)濟效益。植物工廠作物不像小麥、玉米有固定的成熟期,一年內有多個收獲期,勞動強度非常大。為減小人員的勞動強度,一些國家研制了作物收獲機械。例如韓國研究了一種采摘西紅柿的機器人,通過機器人的識別系統(tǒng)對顏色的判別,能以果實紅色的深淺度分辨西紅柿的成熟度,有選擇地摘取成熟果實;日本也研制出了收獲櫻桃的機器人,但這種機器人的反應較慢,動作笨拙,離形成產(chǎn)品還有較長的路要走。(4節(jié)水灌溉設備美國是目前世界上微灌面積推廣最多的國家,1991年就已超過了60萬公頃,約占全國當時總灌溉面積的3%,美國公

22、司,雨鳥(Rain-Bird公司生產(chǎn)流量為ZL/h,4L/h,SL/h的壓力補償?shù)晤^、非壓力補償?shù)晤^及應用廣泛的紊流壓力補償?shù)喂鄮?。這種滴灌出水均勻,抗堵塞性較好,壓力補償功能使得出水均勻,長距離可鋪達300 米。并可埋于地下,減少蒸發(fā)損失。微噴頭品種較豐富,主要有折射式和旋轉式,每個系列有多種噴嘴和多種噴灑形式,并能方便裝拆和清洗。配套產(chǎn)品也很發(fā)達,包括多系列的濾網(wǎng)過濾器、壓力調節(jié)器、化肥-農(nóng)藥注入器及各種型式的控制器。化肥-農(nóng)藥注入器是由泵輔助將溶液連續(xù)定量注入微灌管道的專用裝置,擁有14個流路,注入流量為0 57升/小時,每一路均配有流量計和調節(jié)閥。同時也生產(chǎn)系列“文丘里式”的化肥-農(nóng)藥

23、注入器。電磁閥品種規(guī)格非常豐富,有的產(chǎn)品帶過濾功能,能在運行狀態(tài)下清洗,還有的產(chǎn)品帶調壓組件,保證壓力恒定,控制器有機械電子式和電子式,交流與直流多種自動控制其中ESP-MC控制器分8、12、16、24、32及40站6種型號,最多可控制個電磁閥,可設置4種控制程序,在溫室等處使用自動灌溉控制效果尤為明顯。澳大利亞是世界上推廣節(jié)水灌溉面積最多的國家。其制造的噴水設備貼壓在滴灌帶內壁上,可以進行多進口的入口過濾、紊流流道提高了防堵能力,同時減少了根草侵入。同時還開發(fā)出許多補償式微噴頭。微噴頭利用均流器使其具有壓 力補償作用，當壓力變化時保持出水均勻，并提拱各種噴灑圖形，滿足作物不同 生育期和作物大

24、小的灌溉需要。 英國一家灌溉公司生產(chǎn)多噴頭式噴管系統(tǒng)。設計是模仿天然降雨，水輕柔， 可調噴灑角度，方形水覆蓋，適合于架空噴或地面噴。擴散面經(jīng)過精細打磨，特 別平滑，水霧細而密，能創(chuàng)造出一個濕度很高的小氣候環(huán)境，極適宜育苗床、扦 插繁應用。 法國的 DOSATRON 肥料農(nóng)藥混合器代表了當今國際領先水平。它的原理是水 流進入混合器內，驅動主活塞，與之相連的注入器活塞跟隨運動，從而吸入需要 注入的物品溶液進人混合室，其特點是不用電力依靠水動，能調節(jié)濃度，有較好 的精度控制。 工作壓力為 0.36.0bar， 調整 0.2%10%的注入比例。 流量為 10 20 升/小時。較普通壓差式精度有很大提高

25、。 2植物工廠機械及作業(yè)裝備發(fā)展趨勢 世界上采用塑料大棚栽培作物最多的國家是西班牙、法國、日本等面積達 500035000 公頃。玻璃溫室是荷蘭、英國、法國、德國、日國家發(fā)展的一種現(xiàn) 代化溫室，由于這種溫室可以自動控制室內的溫度、度、灌溉、通風、二氧化碳 濃度和光照， 每平方米一季可產(chǎn)番茄 3050 千克， 是露地栽培產(chǎn)量的 10 倍以上。 荷蘭通過大力發(fā)展工廠化業(yè)，重點發(fā)展蔬菜和花卉產(chǎn)業(yè)，用 6%的土地創(chuàng)造出 30% 的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，成為世界高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的典范。今后，植物工廠機械及作業(yè)裝備 發(fā)展趨勢主要有以下方面： （1）溫室 單體溫室規(guī)模大型化、溫室高大化、內部設施完善化。由于材料與建筑結構

26、 的進步，溫室高度逐漸加高。以荷蘭為例，20 世紀 60 年代高度為 3 米，1995 年以來，高的溫室已經(jīng)比較常見。溫室高度加高，能夠利用的上方空間加大，許 多機具如自走式噴灑設備、行走式天車輸送設備等都可以在上方空間活動，溫室  10     面積越大， 機器利用率越高。 溫室內部設施日趨完善， 自然通風、 風機降溫系統(tǒng)、 內外遮蔭、加溫系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、施肥等環(huán)境控制設備，大都實現(xiàn)了自動化。發(fā) 展以節(jié)能及能源多元化為核心的相關技術。如室內采用變溫管理、地下熱交換、 保溫簾、雙層玻璃、多層覆蓋和利用太陽能等技術措施，節(jié)省能源 50%左右。另 外，開始加

27、強對溫室新能源和工廠余熱的開發(fā)與利用。 （2）控制技術 環(huán)境目標不僅是滿足作物生長的基本需求，也要考慮病蟲害的活動環(huán)境。在 生物防治的應用比例逐漸增加時， 利用計算機環(huán)境控制技術使作物生長與生物防 治的環(huán)境需求達到最佳化。 荷蘭由于應用了生物防治， 農(nóng)藥的使用量已經(jīng)降低了。 （3）種苗生產(chǎn)自動化 穴盤育苗技術源于美國，歷經(jīng) 20 余年發(fā)展，已趨于成熟完善。這種以草炭、 蜂石、椰子皮、珍珠巖等輕基質做育苗基質。用穴盤做育苗容器，采用機械化精 量、高精度播種、工廠化穴盤育苗在美國等發(fā)達國家已形成一個新的行業(yè)。它的 出現(xiàn)帶動了溫室制造業(yè)、穴盤制造業(yè)、基質加工業(yè)等一批相關產(chǎn)業(yè)的技術進步。 機械化育苗采用精量播種，一次成苗。工廠化育苗由于采用機械化播種生產(chǎn)線， 高精度的點播技術，使種子在播種