溫室規(guī)模大,溫室結(jié)構(gòu)簡單。建設(shè)大型溫室有利于提高土地利用率,促進機械化運行和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),提高環(huán)境控制穩(wěn)定性,節(jié)約投資。
建設(shè)大型溫室有利于提高土地利用率,促進機械化運行和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),提高環(huán)境控制穩(wěn)定性,節(jié)約投資。
因此,國外溫室一般傾向于大規(guī)模、工廠、簡化溫室結(jié)構(gòu)。溫室材料的研究熱點也集中在以下五個方面:降低設(shè)施結(jié)構(gòu)的遮陽面積;提高結(jié)構(gòu)材料的隔熱性能;提高溫室和連接部件的密封性;延長設(shè)施溫室墻的使用壽命;便于溫室的安裝和拆卸。加利福尼亞新建溫室的單體面積超過1hm2,無土栽培技術(shù)生產(chǎn)的番茄產(chǎn)量可達75kg/m2。荷蘭大部分設(shè)施類型為文洛式連棟溫室,布置為平行三段結(jié)構(gòu),單體溫室面積為4~5hm2。
溫室北部為辦公管理區(qū),中部為操作車間區(qū),南部為作物栽培區(qū)。每個溫室通道安裝自動玻璃感應門進行隔斷,嚴格消毒管理進出人員,防止和控制病蟲害。
此外,由于鐵溝散熱約占溫室散熱的16%,荷蘭和以色列一般采用中空鋁合金骨架代替?zhèn)鹘y(tǒng)溫室的單層鐵溝,不僅減少了設(shè)施溫室的支撐結(jié)構(gòu),而且減少了支撐結(jié)構(gòu)的遮光面積,有效增加了設(shè)施溫室的采光,提高了保溫效果。
工業(yè)技術(shù)引進溫室生產(chǎn),設(shè)施農(nóng)業(yè)自動機械化。
美國、荷蘭、以色列等發(fā)達國家將工業(yè)先進技術(shù)嫁接到設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理,使設(shè)施農(nóng)業(yè)具有工廠+農(nóng)業(yè)內(nèi)涵,溫室生產(chǎn)進入高投資、高產(chǎn)出、高效管理模式,實現(xiàn)溫室環(huán)境因素進入作物生長發(fā)育最合適的條件,基本擺脫或避免外部環(huán)境因素干擾作物生長,實現(xiàn)作物周年生產(chǎn)和平衡上市的目的。
目前,以美國、日本政府、荷蘭、以色列為代表的發(fā)達國家也形成了集溫室研究制造、生產(chǎn)要素聚集、生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持、儲存運輸為一體的設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系,具有設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備完善、技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)量穩(wěn)定、質(zhì)量安全可靠等特點。例如,荷蘭開發(fā)了一種用于清潔溫室屋頂灰塵的溫室清潔裝置,以提高溫室的透光率。用智能機器人代替人工生產(chǎn)管理,改善設(shè)施環(huán)境,提高勞動生產(chǎn)率,確保設(shè)施運行的統(tǒng)一性和一致性。
設(shè)施農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向低碳節(jié)能、綠色環(huán)保。
在國外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中,在保護環(huán)境、低碳節(jié)能的前提下,對溫室能源的有效利用和生態(tài)環(huán)境的保護進行了大量的研究。節(jié)能新材料、新技術(shù)、新能源的利用是溫室研究的熱點和難點。相變儲熱技術(shù)和太陽能的有效利用是最有前途的節(jié)能技術(shù)。
一些國家通過對溫室覆蓋材料的涂層處理來改變材料的特性,使其具有防止長波向外輻射、減少熱損失的特點,從而達到節(jié)能效果。瓦赫寧根大學開發(fā)了一種太陽能集熱器,可用于溫室加熱和冷卻。集熱器可將儲存的多余太陽能轉(zhuǎn)化為電能,從而在冬季加熱和夏季冷卻,節(jié)約能源消耗。歐盟明確要求所有溫室作物的生產(chǎn)都采用無土栽培,取代傳統(tǒng)的種植方式,避免土壤連作障礙,生產(chǎn)健康安全的農(nóng)產(chǎn)品。
一些國家使用營養(yǎng)液閉路循環(huán)系統(tǒng),而不是傳統(tǒng)的營養(yǎng)液無土栽培技術(shù)。通過營養(yǎng)液的回收、過濾、消毒等技術(shù)手段,實現(xiàn)了30%~40%的節(jié)水、35%~40%的節(jié)肥,大大提高了營養(yǎng)液的利用效率,減少了營養(yǎng)液過度排放造成的面源污染。此外,探索溫室新光源LED也是節(jié)能設(shè)備開發(fā)的熱點之一。
物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)深度融合,促進智慧農(nóng)業(yè)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)的普及,溫室環(huán)境控制逐步實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理。荷蘭已將環(huán)境智能控制系統(tǒng)應用于現(xiàn)代設(shè)施的花卉生產(chǎn)。根據(jù)花卉生長階段對不同環(huán)境因素的需求,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對溫度、光照、空氣、濕度、化肥等環(huán)境因素進行多維控制,結(jié)合遙感技術(shù)、管理專家系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等高科技技術(shù),實現(xiàn)花卉生產(chǎn)的高度自動化。
通過研究溫室作物生長發(fā)育與環(huán)境與營養(yǎng)的定量關(guān)系,日本政府和以色列將作物生長發(fā)育模式和環(huán)境控制信息模型應用于溫室生產(chǎn)管理,進一步降低了溫室系統(tǒng)的能耗和運行成本。日本政府大力發(fā)展植物工廠系統(tǒng),利用傳感器自動收集和驗證溫室內(nèi)的環(huán)境因素,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C、手機等終端,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、智能化和可視化。
2009年底,日本政府為支持植物工廠建設(shè)提供了500億日元的預算補貼,植物工廠建設(shè)迎來了快速發(fā)展時期。截至2020年2月底,日本政府擁有386家植物工廠,在數(shù)量和面積上位居世界第一。其中,253多家是封閉空間的人工光、人工光、陽光并用植物工廠,建立了農(nóng)作物連續(xù)產(chǎn)出。