走进2025年全国粮油和大豆产业博览会现代设施农业展区,农业防护服旁边挤满了好奇的观众;不远处,几位参展人员正在体验AR智能眼镜的作物诊断功能;新型温室结构与智能装备展台前更是人头攒动。这个汇聚了最新农业科技成果的展区,生动展现了我国现代设施农业发展的丰硕成果。
经过多年发展,我国设施园艺产业取得长足进步,生产规模稳居世界第一,保供能力更加坚实,为促进“菜篮子”产品均衡供应、满足市场多样化需求作出了重要贡献。从突破气候限制的新结构到解放人力的新装备,从精准管理的新技术到绿色环保的新材料,一系列科技创新正在重塑农业生产方式。
新结构:突破气候限制的“现代园艺设施”
在沈阳农业大学的展台前,一座设计独到的温室模型格外引人注目。“在新疆塔城,当室外气温降至零下34℃时,这座温室内部仍能保持10.9℃——这是我国首座能在北纬47.15度高寒地区不加温越冬生产的现代节能日光温室。”沈阳农业大学副教授李一明介绍。这座由中国工程院院士李天来团队研发的现代节能日光温室,正破解着我国北方设施农业越冬难的问题。
“我们将传统墙体的蓄热与保温功能分离,攻克了二者难以同时提升的技术瓶颈。”李一明指着温室的断面结构解释。这项创新使温室内外最大温差超过40℃,改写了高寒地区冬季必须加温生产的历史。
温室内部,东西垄向的栽培模式格外醒目。“这是为了适应机械化作业专门设计的。”李一明表示,配合统一物联网平台,温室的环境调控自动化水平已经达到90%以上,卷帘、通风、水肥管理等均可通过手机远程操控。
装配化、标准化是温室结构发展方向,由北京佳泰新材料有限公司和北京市农林科学院智能装备技术研究中心联合研发的装配式柔性日光温室,利用轻型骨架配合新型柔性高保温材料和高效蓄放热装置,解决了传统厚土墙温室土地利用效率低、耕作层破坏严重等问题。
“采用预制构件与装配化技术方法,一座柔性日光温室的主体搭建时间仅需3~5天,建造成本比传统砖墙温室降低约30%。”北京市农林科学院智能装备技术研究中心研究员魏晓明介绍,这项技术适合我国北方地区使用,已作为戈壁沙漠设施园艺主推结构类型之一,在南疆等地大面积推广应用。
新装备:农业生产的“数字革命”
在浙江托普云农科技股份有限公司(以下简称“托普云农”)的展区,参观者正在体验AR智能眼镜的神奇功能。这款深度融合“AI+AR+物联网技术”的智能装备,将可穿戴的AR智能眼镜搭载该公司自主研发的田间作物表型AI算法,为田间管理提供智能化支撑。
“戴上它,农民就能实时查看设施大棚内部的环境数据,识别上千种病虫害,还能通过语音指令远程控制设施农业灌溉和环境调控设备。”托普云农市场部负责人杨莉一边演示一边介绍,“这套‘天空地’一体化表型采集系统,实现了从高空到地面的全方位监测。从出苗率、病虫害到成熟前的倒伏情况它都能识别。”
特别引人注目的是一台虫情测报灯。“它能识别149种害虫,提前预警虫害发生趋势。”杨莉解释,“对农业病虫害来说,防比治更重要,提前一周预警也许就能挽回巨大损失。”
这些智能装备的背后,是强大的数据支撑。托普云农自主研发的53项AI算法模型,让作物生长过程中的每一个细节都变成可分析的数据。从根系长度到叶片面积,从虫害趋势到产量预估,传统农业中依赖经验的判断,如今都有了精准的数据依据。
近年来,科研机构与生产企业开展联合攻关,越来越多的设施园艺装备实现了国产化自主研发,在北京市农林科学院智能装备技术研究中心展区,自主知识产权连栋温室环境预测与智能管控软硬件系统,已经在北京、山东、甘肃、宁夏等地10多个生产项目中投入使用。
新技术:让土壤“活”起来
“同样是种植番茄,为什么有的棚里土壤松软如蛋糕,有的却板结如石块?”在北京世纪阿姆斯公司展区,该公司项目总监刘兵的一个问题引发大家思考。他展示了2个玻璃量筒中的土壤样本:添加了微生物菌剂的土壤在水中自然蓬松,普通土壤则紧密板结。
“这种蓬松度意味着更好的保水、保肥能力,这正是解决设施农业土壤问题的关键。”刘兵指着样本解释。长期以来,设施农业因追求高产而过度使用化肥农药,导致土壤板结、盐渍化等问题频发,微生物技术则为此提供了全新的解决方案。
刘兵将微生物技术形象地比喻为“微生态医生”:“有益菌在根系周围构建保护屏障,抢占有害微生物的生存空间,同时分泌抗菌物质来杀灭有害微生物。”他进一步解释,微生物的代谢产物中还有一些物质具有刺激植物生长的功能,“比如刺激生根,使植物形成健康发达的根系。”
尽管使用生物菌剂每亩会增加100~300元的成本,但刘兵给记者算了一笔长远账:“微生物改良土壤属于长期系统性工程,对设施农业而言,不仅能显著提升作物产量,还能有效改善产品品质,减少部分化肥施用量,前期相关投入的长期收益远高于成本。”
如今,这项技术正在全国各地的设施农业中推广应用。在连作障碍严重的老菜区,微生物菌剂通过改良土壤微生态环境,有效缓解了连作障碍问题,为设施农业的可持续发展提供了新的路径。
新材料:一片“全能”的农膜
在江苏青昀新材料有限公司展区,该公司产品及应用中心总经理史正云,展示了一块白色的高科技农膜材料:“这片看似简单的农膜,同时具备反光、防水、透气、阻菌、控草、环保等6大功能特性。”这种名为“鲲纶”的创新材料,打破了国外企业长达60年的技术垄断,它天生“全能”:兼具无纺布的透气、特种纸的坚韧、薄膜的防水,还能阻菌,正在为农业生产带来全新变革。
“传统反光膜像镜子,强光可能灼伤果实;而新材料的漫反射特性,就像给果实增加了一个‘柔光太阳’。”史正云形象地比喻。这种材料高达95%的漫反射率能够让阳光均匀铺洒到缺光处,促进果实着色均匀与糖分积累,提高商品性,还能加速成熟,有助于农产品提前上市。
更关键的是其“会呼吸”的特性。史正云介绍:“普通塑料膜不透气,容易导致土壤恶化、根系受损和病虫害滋生,而新材料鲲纶在防水排涝的同时,还能保持土壤正常呼吸,改善土壤微环境,维持土壤活力与作物根系健康。”
在环保方面,鲲纶材料也展现出独特优势。“传统镀铝膜易碎,铝单质沉积会导致土壤重金属污染。而新材料强韧耐用,可回收再利用。”史正云表示,新材料农膜从原料到使用全过程无污染,为避免白色污染提供了新方案。
大力发展现代设施农业是建设农业强国、保障粮食和重要农产品供给的关键举措。全国农业技术推广服务中心园艺作物技术处副处长冷杨介绍,当前我国设施种植业正加快推进老旧低效设施基地更新改造和技术革新,全国农业技术推广服务中心联合相关科研单位,针对老旧设施效能低、种植机械适配难、连作土壤障碍多等突出问题,集成推广以“农艺—农机—设施”三位一体为核心的老旧低效设施改造技术,及配套的宜机化栽培和连作障碍治理“两控两增”技术,加速应用新设施、新装备、新技术、新材料,为产业提档升级提供技术支撑。