設施農(nóng)業(yè)中農(nóng)業(yè)機械應用研究

郭愷彬

（長春市雙陽區(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術推廣站，吉林 長春 130600）

設施農(nóng)業(yè)作為一種全新的農(nóng)業(yè)模式，其依托各類生產(chǎn)設施，可擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體收益，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，持續(xù)提升農(nóng)業(yè)的市場競爭力［1］。為滿足設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，應針對當?shù)氐臋C械化水平，通過大棚卷簾機、溫度控制設備等機械設備的合理化應用，健全完善設施農(nóng)業(yè)機械應用體系，打造全新的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機制。

1 農(nóng)業(yè)機械與設施農(nóng)業(yè)概述

為確保農(nóng)業(yè)機械的應用成效，確保機械的使用符合設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，在開展農(nóng)業(yè)機械應用前，往往需要掌握農(nóng)業(yè)機械的特點及設施農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，以思路認知的轉(zhuǎn)變?yōu)榛A，加速構建設施農(nóng)業(yè)發(fā)展體系。

1.1 農(nóng)業(yè)機械特點

經(jīng)過多年發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)機械的種類日益豐富，呈現(xiàn)出機械種類多元化的特點。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)戶可以根據(jù)實際需要，選擇動力機械、農(nóng)田機械、耕作機械、施肥機械和運輸機械等不同的類型，以滿足不同場景下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的基本要求。同時，隨著區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化開展，農(nóng)業(yè)機械的需求量快速增加，農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)投入大量資金引進農(nóng)業(yè)機械，旨在通過農(nóng)業(yè)機械的使用全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，提高農(nóng)業(yè)整體產(chǎn)量，壓縮農(nóng)業(yè)成本，減少對農(nóng)業(yè)勞動力的需求［2］，加速我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程。

1.2 設施農(nóng)業(yè)特點

設施農(nóng)業(yè)作為一種新的農(nóng)業(yè)形態(tài)，其在充分利用自然要素的基礎上，借助技術手段，對農(nóng)作物所處的環(huán)境進行優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)光、熱、水分條件科學塑造，營造出良好的農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境，以此逐漸縮短農(nóng)作物生長周期。設施農(nóng)業(yè)在長期的發(fā)展過程中形成了一定的規(guī)模，產(chǎn)業(yè)模式更為健全。我國人口總數(shù)多，耕地面積小，人均耕地面積僅占世界人均面積的40%，為保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的有效供給，保障糧食安全，近些年來各地區(qū)投入大量資源，進行設施農(nóng)業(yè)的規(guī)劃、運營。根據(jù)相關研究機構公布的數(shù)據(jù)，截至2019年，國內(nèi)設施農(nóng)業(yè)面積約占世界總面積的85%。設施農(nóng)業(yè)作為技術驅(qū)動型產(chǎn)業(yè)模式，對于農(nóng)業(yè)技術、機械設施的依賴程度較高，在日常生產(chǎn)、管理環(huán)節(jié)對于技術有著較大的依賴。以聚烯烴大棚為例，作為典型的設施農(nóng)業(yè)，依托聚烯烴材料，可實現(xiàn)太陽能的充分利用，促進太陽能中無用光波轉(zhuǎn)換為光合作用所需光波，延長了植物的生長周期［3］。

2 設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中農(nóng)業(yè)機械應用策略

設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中農(nóng)業(yè)機械的應用，要求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)戶從實際出發(fā)，在科學性原則、實用性原則的引導下，以農(nóng)業(yè)需求為導向，采取針對性的應用舉措，推動農(nóng)業(yè)機械高效應用。

2.1 大棚卷簾機的應用

大棚卷簾機作為現(xiàn)階段設施農(nóng)業(yè)的重要機械設備，尤其是溫室大棚的重要設施，通過對大棚卷簾機的針對性操控，可在很大程度上強化大棚自身的保溫作用，實現(xiàn)對大棚內(nèi)部溫度的精準化調(diào)控，同時減少人力資源的使用，避免額外費用的產(chǎn)生。在大棚卷簾機的早期使用階段，由于技術設施不完善，技術體系不健全，大棚卷簾機的使用效果不佳，出現(xiàn)設備故障的概率相對較高。經(jīng)過多年的發(fā)展，相關技術日益成熟，設備在可靠性、可操作性等方面有著明顯的提升。具體來看，大棚卷簾機日益成熟，根據(jù)動力來源的不同，大致可以劃分為電動卷簾機、手動卷簾機2種類型，農(nóng)戶可以根據(jù)大棚的規(guī)模及自身生產(chǎn)需求，科學選擇卷簾機的類型，以確保卷簾機與實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動相協(xié)調(diào)［4］。在實際應用過程中，由于大棚卷簾的自重較大，為避免卷簾機在使用過程中發(fā)生安全事故，無疑需要農(nóng)戶積極與安裝人員進行溝通，根據(jù)大棚的面積、規(guī)格及操作習慣等相關因素，嚴格按照大棚卷簾機的安裝規(guī)范，使用專業(yè)的技術手段，將大棚卷簾機固定在相應的位置，確保固定位置與大棚的日常管理相銜接。同時，做好必要的加固處理，避免大棚卷簾機在使用過程中因加固不到位造成設備損毀。例如，在我國南方部分地區(qū)，受到氣候等因素的影響，大棚卷簾機在外部臺風等強對流天氣的影響下出現(xiàn)設備損毀的概率較高，因此在實際的處理過程中，需要有針對性地推進大棚卷簾機的加固工作。除了做好必要的加固工作外，還需要針對性地做好抗磨處理，如現(xiàn)階段多數(shù)大棚卷簾機使用五軸全鋼作為主要材料，依托鋼材的硬度及耐久性來提升抗磨屬性，從而減少大棚卷簾機在長期的使用過程中出現(xiàn)過度磨損的情況，在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有序開展的同時，控制卷簾機常規(guī)性的維護費用支出，降低使用成本。

2.2 溫控設備的應用

根據(jù)過往經(jīng)驗，農(nóng)作物的生長對于溫度條件有著極為嚴格的要求，只有確保溫度處于適宜的區(qū)間范圍，才能夠保證農(nóng)作物良好生長，以提升農(nóng)作物的產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要適宜的溫度，通過對相關區(qū)域內(nèi)溫度條件的有效控制，可以營造出最適宜的生產(chǎn)環(huán)境，從而突破時間、空間等要素對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的妨礙，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的連續(xù)性，實現(xiàn)產(chǎn)量增加，為公眾提供更為充足的農(nóng)產(chǎn)品供給。為達到這一目的，在設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，需要做好溫控設備的應用工作，利用溫度控制設備，強化熱量的調(diào)配。尤其在我國北方地區(qū)，受到氣候等條件的影響，農(nóng)作物的生長周期較短，主要集中在夏秋季節(jié)，這種情況的出現(xiàn)無形中影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模及體量?；谶@種實際生產(chǎn)環(huán)境，北方地區(qū)在設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，積極進行溫控設備的引進及使用，旨在通過溫控設備進行小區(qū)域范圍內(nèi)溫度的調(diào)整及熱量的控制，確保相關農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動有序開展。為保證溫控設備的調(diào)控能力，目前采用不同的采暖設備對設施農(nóng)業(yè)的相關區(qū)域進行供暖保溫處理。在保暖處理環(huán)節(jié)，著重考慮使用成本較低、熱量供應充足的熱源，以減少相關費用，避免產(chǎn)生額外費用。燃煤鍋爐作為主要的采暖設備，采煤鍋爐盡管可以提供充足的熱源，但是可控性較差，使用成本較高，對設施農(nóng)業(yè)可能產(chǎn)生污染，影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量?；谶@種技術局限性，越來越多的設施農(nóng)業(yè)在溫控設備的選用過程中選用空氣熱源泵。這種新型溫控設備不僅熱量均勻，升溫速度較快，同時還能夠與其他控制系統(tǒng)進行連接。例如，借助通信技術、計算機技術，可以對溫控設備進行遠程遙控及數(shù)據(jù)傳輸處理，農(nóng)戶通過登錄客戶終端，快速及時獲取有關溫度信息，并根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品生長過程中對于溫度熱量的需求，向溫控設備發(fā)出指令，實現(xiàn)空氣熱源泵運行狀態(tài)的遠程調(diào)控，提升溫度可控性。

2.3 濕度控制設備的應用

設施農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中往往會形成半封閉式的空間環(huán)境，以保證溫度、濕度等生產(chǎn)要素的有效控制。從過往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)驗來看，在農(nóng)作物種植、牲畜養(yǎng)殖過程中，為保持其較快的生長速度，需要對設施內(nèi)部的濕度環(huán)境進行調(diào)控，避免出現(xiàn)濕度過大或者過低。為達到這一溫度控制目的，往往需要在設施內(nèi)部構建起必要的濕度控制裝置，通過濕度監(jiān)測、濕度調(diào)節(jié)等路徑，將設施內(nèi)部的溫度條件控制在合理的區(qū)間范圍［5］。

基于設施農(nóng)業(yè)濕度調(diào)節(jié)的要求，濕度控制設施在應用環(huán)節(jié)應做好濕度傳感器的科學布局，在傳感器的支持下對環(huán)境濕度情況進行檢查評估，并將監(jiān)測評估結(jié)果通過終端設備顯示出來，農(nóng)戶通過讀取濕度數(shù)據(jù)，制訂濕度調(diào)節(jié)計劃。例如，當濕度傳感器監(jiān)測到的濕度值高于設施內(nèi)部設定的濕度上限時，濕度控制系統(tǒng)內(nèi)部的PLC等組件會發(fā)出相應的指令，驅(qū)動排風循環(huán)扇等設備，將室內(nèi)多余的水分快速排出，使得濕度恢復到正常狀態(tài)；當濕度傳感器監(jiān)測到的濕度值數(shù)低于設施內(nèi)部設定的濕度下限時，濕度控制系統(tǒng)將會自動運行，啟動加濕器，進行加濕處理，確保濕度值可以達到預定數(shù)值。為了確保溫度控制設備正常使用，技術應用環(huán)節(jié)需要對設備的容錯率及環(huán)境適應能力進行分析評估，保證濕度控制設備可以在較短的時間內(nèi)快速完成濕度的調(diào)節(jié)控制，在此基礎上，有效防范濕度過大或者過低的情況出現(xiàn)，為農(nóng)作物的生長營造良好的外部環(huán)境。在濕度控制設備的設計環(huán)節(jié)，工作人員需要著重評估設備的可操作性，尤其在終端操作模塊的設置環(huán)節(jié)，有必要結(jié)合功能布局做出相應的簡化處理，提升設備的可操作性，避免錯誤操作的發(fā)生。

2.4 農(nóng)業(yè)運輸機的應用

設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較大，為快速搶占農(nóng)時，保證經(jīng)濟收益，在生產(chǎn)過程中需要借助農(nóng)業(yè)運輸機，將生產(chǎn)原料、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品快速運輸?shù)较鄳奈恢茫纬闪己玫脑O施農(nóng)業(yè)發(fā)展氛圍，促進設施農(nóng)業(yè)健康發(fā)展?；谶@種認知，在設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，針對實際的生產(chǎn)要求，借助農(nóng)業(yè)運輸機快速完成設施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)任務，提升設施農(nóng)業(yè)的整體生產(chǎn)效率。農(nóng)用車輛要通過不同的路面，如公路、農(nóng)村土路、丘陵、牧場或農(nóng)田。在農(nóng)村土路上，由于路面高低不平，車輛通過時顛簸振動大，機動車輛的行進速度不宜超過30 km/h，行進時的阻力約為車輛及裝載物總質(zhì)量的4%～5%，比在公路上行進時大1.0～1.5倍。但從實際情況來看，在設施農(nóng)業(yè)運輸任務中，運輸對象有著一定的特殊性，這種特殊性無疑增加了設施農(nóng)業(yè)運輸?shù)膲毫Γ瑢е骂~外費用的產(chǎn)生。例如，設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的秸稈、飼料具有體積大、質(zhì)量輕等特點，如果使用常規(guī)的小型運輸車進行運輸，其每噸載重所占的裝載體積為6 m3，這種情況的出現(xiàn)無疑影響了設施農(nóng)業(yè)的運輸成效，產(chǎn)生了額外的成本。為提升設施農(nóng)業(yè)的運輸成效，避免多余成本的產(chǎn)生，農(nóng)戶應當著眼實際，針對設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，合理選擇農(nóng)業(yè)運輸機的類型，使得農(nóng)業(yè)運輸機適應輕質(zhì)化、體積大的設施農(nóng)業(yè)特點，確保農(nóng)業(yè)運輸機在實踐中的科學、高效應用。除了做好農(nóng)業(yè)運輸機的選型之外，還要統(tǒng)籌考量各類因素，制訂農(nóng)業(yè)運輸設備的維護管理方案，通過必要的維護舉措，持續(xù)提升農(nóng)業(yè)運輸機的可靠性，營造良好的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氛圍。

2.5 微耕機械的應用

設施農(nóng)業(yè)在進行土地平整的過程中，往往借助各類整地機械快速完成土地平整等操作。根據(jù)使用場景的不同，利用小型微耕機、中型微耕機、開溝旋耕機等不同的設備，確保土地平整工作順利開展。具體來看，小型微耕機主要包括扶手架、機架、阻力桿、柴油機、變速箱和行走輪等，在設備運行過程中柴油機借助變速箱帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，使得旋耕組件獲得足夠的動力，完成地體耕種作業(yè)。小型微耕機操作難度較小，轉(zhuǎn)彎半徑較小，可以減少漏耕情況的發(fā)生，但小型微耕機對于操作者的體力消耗較大，容易造成操作疲勞。中型微耕機與小型微耕機工作原理相似，但中型微耕機具有更強的動力，可操作性更強，可以快速完成大規(guī)模的技術作業(yè)。但在實際操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏耕的概率較大。開溝旋耕機主要由扶手架、發(fā)動機、變速箱、主軸、開溝組件和旋耕組件等組成，在運行過程中發(fā)動機通過變速箱完成速度、輸出馬力調(diào)節(jié)，驅(qū)動開溝組件、旋耕組件快速完成土地平整作業(yè)。在實際操作環(huán)節(jié)，操作人員需要根據(jù)需要調(diào)整設備參數(shù)，以確保土地耕種的深度，避免深度過高或者過低，以確保土地平整效果達到設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。在微耕機使用環(huán)節(jié)，需要操作人員靈活選擇設備類別，確保設備功能的充分發(fā)揮。

3 農(nóng)業(yè)機械應用注意事項

為持續(xù)提升設施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中農(nóng)業(yè)機械的使用效果，需要從實踐角度出發(fā)，結(jié)合農(nóng)業(yè)機械的使用需求，熟知農(nóng)業(yè)機械應用注意事項，確保農(nóng)業(yè)機械合理化應用。

考慮到農(nóng)業(yè)機械操作的專業(yè)化需求，降低設備誤操作的概率，應當做好必要的培訓工作，借助必要的培訓方案，持續(xù)提升操作的標準性與規(guī)范性。具體操作環(huán)節(jié)從技能培訓、安全培訓等角度出發(fā)，有針對性地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的合理化應用。例如，根據(jù)農(nóng)業(yè)機械的使用需求，結(jié)合農(nóng)業(yè)機械的特點，制訂相應的農(nóng)業(yè)機械培訓方案，引導農(nóng)業(yè)機械操作人員可以快速掌握農(nóng)業(yè)運輸機械、卷簾機等設備的操作要求，使得操作人員在使用農(nóng)業(yè)機械的過程中可以快速完成相應的生產(chǎn)任務，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的穩(wěn)步提升。由于設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)機械的使用場景較為復雜，為減少安全事故的發(fā)生，在做好操作技巧培訓的同時，還需要注重做好安全培訓，講解農(nóng)業(yè)機械操作過程中存在的風險隱患，同時分析安全風險產(chǎn)生的原因，深入講解故障預防的主要手段及應急處理的相關方法，以確保操作人員在使用農(nóng)業(yè)機械的過程中可以更好地完成相關機械作業(yè)，營造出安全、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)環(huán)境。

設施農(nóng)業(yè)機械主要來源于使用者自購及國家補貼采購不同的機型等?，F(xiàn)階段，各類農(nóng)業(yè)機械的維修網(wǎng)點較少，農(nóng)業(yè)機械出現(xiàn)檢修不及時的情況相對較多，長期得不到維護保養(yǎng)，導致農(nóng)業(yè)機械在使用過程中出現(xiàn)設備故障的概率較大，無形之中影響了農(nóng)業(yè)機械運行的穩(wěn)定性與可靠性。為應對這種局面，農(nóng)業(yè)機械所有者應當適當進行機械維修、保養(yǎng)技能的學習，不定期對設備進行維修保養(yǎng)，降低設備的故障發(fā)生概率，確保農(nóng)業(yè)機械可以充分滿足現(xiàn)階段設施農(nóng)業(yè)的使用需求。

4 結(jié)語

設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展改變了原有的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，實現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)模的擴大及生產(chǎn)效率的提升，在很大程度上提升了設施農(nóng)業(yè)的市場競爭力。為更加充分地發(fā)揮設施農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟價值，加速全新發(fā)展方式的轉(zhuǎn)化，從實踐角度出發(fā)，在掌握設施農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)機械特點的基礎上采取相應舉措，針對不同的農(nóng)業(yè)機械采取相應的技術應用手段，推動農(nóng)業(yè)機械在設施農(nóng)業(yè)中高效應用。