设施农业中农业机械的应用实践

赵柏锟　吕俊炜　刘云凯

设施农业中农业机械的应用实践

赵柏锟吕俊炜刘云凯

（荆楚理工学院机械工程学院湖北荆门448000）

随着我国工业与经济的发展，我国农业化水平也在飞速提升。机械设备在设施农业中的应用十分重要，不仅可以降低农民的劳动强度，还可以提高农作物的质量，对未来设施农业向着现代化方向发展意义重大。文章对我国设施农业生产过程中农业机械的发展现状和应用现状进行分析，根据发现的问题做出讨论。

设施农业；农业机械；应用现状

设施农业指在农业生产的过程中通过人为的方式对农作物生长的环境进行干涉。农业机械对设施农业的发展至关重要，想要提高农业化水平就必须以机械设备作为辅助。随着我国工业化水平的提升，农业机械制造能力显著提升，同时农业机械的制造成本也在逐渐降低，这就为农业机械在设施农业中的普及提供了基础条件，虽然我国与发达国家的设施农业机械化水平仍存在差距，但差距正在逐步缩小。发展设施农业机械有着极其重要的意义，不仅有助于提高农产品生产质量，还可以实现设施农业巨大规模化，目前我国设施农业已经开始广泛地使用农业机械，机械自动化水平也在不断提升。

1 发展设施农业的重要意义

1.1 有助于提高农产品质量

在设施农业中，可以通过控制和改变农作物生长的环境来获得跨季农产品。设施农业的最大特点是农作物的生长环境为封闭式的，但是这种封闭的环境也带来了许多问题，如温度不适宜和微生物繁殖过快等。如果缺乏必要的机械设施，温室环境下的农作物会缺乏较强的自我调节能力，从而引发病虫害。想要保障我国设施农业的生产效率以及农作物产品的质量，提高我国农作物在国际市场上的竞争力，就要借助先进的科学手段来改善设施农业建设，推动我国设施农业的发展。从农业的可持续发展角度来说，想要提高我国的农业化水平，就必须在设施和机械方面不断地进行技术创新。

1.2 有助于降低农民的劳动强度

设施农业是新型的农业类型，在我国有着显著的劳动密集型特点。从生产方式上来讲，我国设施农业的生产仍然过度依赖人工，这是机械化水平低的表现，还会造成农业生产效率较低，使设施农业发展受到很大的影响。机械化水平不高导致的最直接结果是劳动强度巨大和生产效率偏低，尤其是近些年我国经济水平的提高，使得大批以农业为生的农民放弃农作物种植转向以打工为生，从而造成了劳动力短缺的现状。影响设施农业发展的因素有很多，如劳动力价格上升、农作物种植季节性明显、结构性短缺等。在“一二·五”发展计划当中，国家将设施农业机械化水平提升列为重点扶持项目，这说明我国将发展设施农业机械化水平放在了农业发展的第一位。通过普及农业机械在设施农业中的应用，以人工作业为主的设施农业传统生产模式将获得转变，设施农业机械化水平的发展决定了我国设施农业生产效率和生产水平，通过提高设施农业的机械化水平和现代化水平，可以达到提高我国整体农业水平的目的。

2 我国设施农业的发展现状

自改革开放以来，我国一直对现代农业建设的发展极为重视，也确确实实取得了重大成果。特别是近几年我国的设施农业已经相对发展成熟，逐渐向着现代化的水平靠近，虽然同发达国家相比仍然存在一定的差距，但是已经初步实现了规模化和现代化。通过与发达国家对比，发现我国的设施农业机械暴露出很多问题，下面将针对这些问题进行详细的分析。

2.1 整体水平落后

目前我国整体农业化水平不高，与发达国家相比，我国农业机械化特别是设施农业机械的发展起步较晚，发展速度也较为缓慢，整体水平比较落后。想要改变这一现状，在最短的时间内赶超发达国家设施农业机械现代化水平，就必须将全面提升我国设施农业的机械化水平这一目标列为国家的重要发展战略。

2.2 生产效率低下

我国设施农业机械在生产效率方面较为落后，虽然我国农业生产发展迅速并且已经初步达到现代化水平，但是整体生产效率仍然不尽如人意。生产效率低下直接导致了设施农业机械不能发挥其提高生产效率的作用。

2.3 精度较低

农业机械的精度低一直是我国农业机械制造业不断努力解决的问题之一，与发达国家相比，我国农业机械在精度方面存在着明显的不足，精度低会直接影响农业机械的生产效率和生产质量，如果不能有效改善该问题，将给我国的设施农业发展带来不小的阻碍。

2.4 新技术研发与应用速度缓慢

创新是技术进步的动力，设施农业机械同样需要创新。新材料的应用、新工艺的研发以及新技术的应用都可以提升农业机械的生产力，使之更好地服务设施农业。

2.5 信息化程度低

如今是信息化社会，信息化发展已经影响到各行各业，农业生产也不例外。信息化在农业生产中的应用十分广泛，例如利用信息化手段实现系统化的生产管理等，但是我国设施农业机械在发展的过程中并没有积极结合信息化手段，无法充分发挥信息化手段在设施农业机械体系中的高效作用。

3 农业机械在设施农业中的应用

想要降低劳动强度和提高农业生产效率，就必须合理利用农业机械。农业机械是设施农业中的主要生产力，使用农业机械不仅可以提高生产效率，还能够提高农作物的质量。

3.1 自动灌溉技术

自动灌溉技术是农业生产过程中的关键技术之一，是机械自动化和机械智能化的表现。通过自动灌溉技术，可以对农作物生长的土壤环境进行实时监测，当发现土壤含水量较低时主控系统便会控制灌溉设备及时浇灌。一方面，自动灌溉技术的应用可以达到节水的效果，从而降低生产成本；另一方面利用自动灌溉技术能够及时地对农作物进行浇灌，保证农作物生长过程中对水分的需求。在实际的应用中，首先为田地设置分界线，以分界为区域划分对不同的区域进行智能化灌溉，从而使得土壤的水分可以保持在一个合适的水平，保证农作物不会因为缺水而大量减产。

自动灌溉比人工灌溉更节约水资源，并且可以解放劳动力。在现代化农业生产中，智能化和自动化是两个十分重要的概念，自动化水平的高低决定了生产效率的高低。想要使设施农业得以迅速发展，就必须提高机械化水平和自动化水平，通过与计算机技术与信息技术相结合大力推进农业发展。机械化和自动化技术的应用特别是对计算机视觉技术的应用是当今世界新型农业生产技术的研究方向之一。

3.2 自动温度控制系统

前文提到，设施农业指利用机械对农作物生长环境进行人工干预。在跨季作物的种植过程中，温度控制是十分重要的一环。利用农业机械可以模拟农作物的生长环境对温度做出自适应调节，并且可以实时监测农作物的生长情况，根据其生长情况自动调节温度。在美国和以色列等国家，设施农业基本依靠机械化。这些国家十分重视利用雄厚的技术储备对农业生产进行高效的自动化管理，其设施农业的机械自动化水平比较发达。我国很多农田都处于丘陵地带，想要大规模实现机械化生产十分困难，并且我国的土地分配模式也决定了机械化生产推广具有一定的难度。

3.3 机械卷帘

在温室大棚的农作物种植过程中，机械卷帘代替草帘可以大幅度节省人力。在以往的大棚种植中，温室大棚在冬季需要频繁地打开和关闭。使用机械卷帘装置可以实现机械化作业，降低农民的劳动强度。通过控制设备对机械卷帘进行自动化控制，比如可以设置打开和关闭时间，农民通过图像收集设备实时观察机械卷帘的工作情况。目前我国对于机械卷帘的需求较大，但是在使用的过程中仍然存在故障率高、维修困难、零件更换困难等问题，这些问题都需要进一步解决。

3.4 自动培植机械

自动培植机械是农业生产过程中重要的劳动力替代工具。从种植到收获都可以用现代化机械来代替人工。在设施农业的生产过程中，可以使用播种机来完成农作物的广泛种植，农作物的收获也可以使用农业机械来代替。随着机械自动化水平的提高，农业机械的功能综合性越来越强，未来可以出现一台机器完成种植、收获工作的情况。

4 我国设施农业的发展趋势

随着我国农业技术的发展，设施农业的发展需求发生了很大的改变，对信息技术的需求逐渐增加，对硬件设施的数量需求逐渐减少。在设施农业中，农业机械扮演着重要的角色，农业机械技术的发展直接决定了我国设施农业的发展水平。在新型农业面前，设施农业机械更应该向着智能化和信息化的方向发展，通过技术的提升使设施农业机械更加高效和智能。

4.1 机械精度提升

未来，我国的农业机械需要向着精度更高的标准去靠近，通过精密化程度的提高充分发挥出农业机械在设施农业中高效生产的优势。

4.2 体积减小

在设施农业机械化推广的过程中，机械的体积大小不同推广的难易程度有差异。如果设施农业机械的体积过大将会有很多局限性，比如在温室大棚中难以灵活使用。另外，小体积的机械使用起来更加方便，也便于存放。

4.3 新材料及新工艺的应用

设施农业机械化发展离不开新技术、新工艺的加入。新型材料可以使机械的质量提升，新技术和新工艺可以让设施农业机械更加理想化。在未来的设施农业机械发展中，新材料、新工艺和新技术的应用会越来越多，我国的农业综合实力将会明显提升。

5 结束语

工农业的发展离不开科技的支持，在信息化社会，机械设备是十分重要的生产工具。目前我国设施农业的机械化水平正在不断提高，但是在发展过程中仍然存在不足之处。因此相关科研人员需要有正确的认识，针对这些局限和不足设定目标，制定发展和改善方案，并付诸实际行动，全面提升我国设施农业机械化发展水平，努力打造一个高度现代化的机械化设施农业生产环境。

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赵柏锟（1998- ），男，汉族，山西运城人，本科在读，研究方向：机械电子工程。

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.11.43

S233.9

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2095-1205(2020)11-89-02