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（甘肃省白银市会宁县甘沟驿镇人民政府,甘肃 会宁 730700）
摘 要：设施农业是现代科技革命的产物,是实现农业可持续发展至关重要的组成部分.作者从生物技术、工程技术、环境技术控制几个方面分析了现代科技革命在设施农业发展中的应用.
关键词：现代科技革命；设施农业
中图分类号: F303.2 文献标识码:A 文章编号：1673—9019（2013）—24—0047（02）
现代科技革命是社会进步的决定性力量,它是指二十世纪中叶前后,出现的以新技术发明及产业化为主题的世界范围的新科技革命.现代科技革命的影响渗透到当今社会的各个领域,对设施农业的影响也是极其巨大的,设施农业与科学技术的发展存在着密切联系.特别是“二战”以后,现代科学技术的发展日新月异,促使设施农业的发展模式实现了多次跨越.只有高度重视设施农业科学技术的发展,使其紧跟现代科学技术的发展步伐,才能更好地发挥设施农业在现代农业发展过程中的重要作用.
一、生物技术
㈠秸秆生物反应堆技术 据报道,应用秸秆生物反应堆技术后,番茄增产40.1%,收获期提前5d～7d,化肥、农药使用量显著减少[1]；可增加土壤有机质、土壤保水保肥能力、棚室内CO2浓度,可使植株主茎变粗、叶面积增大、叶片变厚、单果重增大、根条数增加,地温提高,病虫害发生率降低,化肥用量减少,产品质量大幅度提高[2].“秸秆生物反应堆”技术是一项实现日光温室蔬菜无公害、绿色生产和可持续增产的技术创新,是一项兼具经济效益、生态效益、社会效益的创新技术,对于农民增收起着非常重要的作用,因此,在日光温室中推广运用前景广阔.
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㈡生物育种技术 生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法,特别是转基因技术,是当前研究及应用的热点,具有广泛的应用前景[3].利用基因工程技术获得稳定的雄性不育株是近年发展的新技术.中山大学生物研究中心报道,已成功获得转基因雄性不育番茄,这种番茄在开花时,不能产生正常的花粉粒,且一部分植株的花瓣和雄蕊在花瓣未展开时即凋萎,花器中只剩下花萼和柱头,给柱头授粉以后,子房正常膨大[4].
二、工程技术
㈠机械化技术
1.声波助长技术.声波助长技术是指对植物施加特定频率的谐振波,使其与植物本身固有的生理系统波频相匹配以产生共振[5],从而提高植物体内物质的运动速度和幅度,进而使植物增强生理活性,加快细胞分裂；增强光合作用,生成更多碳水化合物；加快营养物质传输和转化,增强植物吸收营养的能力.研究发现,经声波刺激后,可使植物根系中的可溶性糖和可溶性蛋白含量明显提高；也可使叶类蔬菜、食用菌增产20%以上；花卉花期延长,病虫害明显减少；果类菜坐果率提高,果实含糖量提高,提早成熟时间5d以上[6].
2.土壤连作障碍电处理技术.土壤连作障碍电处理技术可以消灭土壤中的各种病菌和害虫,进而消除由土传病导致的各种病害.该技术克服了用化学药物防治而且投资成本高、农药残留多,效果不理想的难题,解决了换土难、药物防治成本高和作物连作的问题.土壤连作障碍的消解率大于87%,土传病防治效果大于90%[6].研制的3DF-90型土壤连作障碍电处理机是解决连作障碍的一种无污染的技术.当土壤含水率超过30%时,通过植株流入土壤的直流电流会使根系电极周围的土壤水发生电解反应,产生可灭菌消毒的酚和其它氧化物质,从而达到防治土传病害的目的；当土壤含水率小于30%时,土壤呈导体、半导体、电介质多项混合态,土壤中菌丝孢子病毒颗粒会在直流电场建立的瞬间产生极化转动以及搭桥现象.在极化转动以及搭桥产生的同时,一些菌丝孢子病毒颗粒会发生电击穿并被杀死和灭活；直流电流的作用是使根系周围的有机酸、有毒物质和pH值发生转变,进而减轻有机酸、有毒物质的毒害作用和改变酸度对土壤元素存在状态的影响；电场在产生和消失的瞬间会通过植株将电脉冲传至根系周围的土壤中,电脉冲会将土壤团粒上非游离态的营养元素剥蚀下来而成为游离态[7].
3.深耕及开沟、起垄配套技术.设施深耕技术是通过增加耕作机动力,加强变速箱强度,优化设计旋耕刀曲线参数,使作业深度达到25cm以上,比传统的微耕机作业深度增加10cm～15cm.由于耕作深度增加,打破了设施内长期传统耕作留下的犁底层,起到了杀菌、增加肥力、改善土壤板结、增强贮水能力和便于深根系蔬菜生长的目的,特别适宜果类蔬菜温室、大棚内耕整地作业.
㈡结构设计技术 温室结构设计的目的是要创造一个满足植物生长对光、温、湿、空气等环境因素要求.世界各发达国家都依据本国条件创造研制出适宜于本地气候环境特点的温室.美国东北部已开发成功一种能独立解决能源问题的太阳能温室,该温室分两层,第一层为骨架结构,第二层是温床.温室东西北三面墙上均装有15cm厚的带玻璃罩的太阳能聚脂电池板,能将热储存在两边的水墙里,使水温上升到15℃～27℃,然后再用太阳能驱动抽水喷灌.
我国的温室设计近几年发展较快,我国北方农民创造出的节能日光温室非常具有特色,非常适宜于中国的社会及经济发展现状.在北纬40°以南,在寒冷的冬季,在不加温的情况下利用这种节能温室能够进行喜温性蔬菜的生产,在我国得到了大面积的推广应用.
三、环境控制技术
温室环境监控技术是现代农业技术研究的重要内容,它通过对温室环境中的温度、湿度、光照度等环境因子的监测和数据分析,同时结合作物生长发育的特点和规律,运用一定的工程措施来改善不适合作物生长的环境条件,创造出适合作物生长的最佳微气候条件,从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的[8].
㈠计算机技术 设施农业中采用了无土栽培技术、营养控制技术、CO2施肥技术、环境监测控制技术、机械化作业技术、节水灌溉技术等高新技术,计算机技术作为一种手段,融于各类技术之中,实现整个系统的自动监测与集中控制.
数据采集是整个监测控制过程的重要环节,数据采集系统所采用不同功能的传感器,直接影响到整个控制系统的运行.设施农业可以通过“制造”良好的人造环境,采用温度传感器、湿度传感器、pH值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等各种“电五官”检测“人造”环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数,通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中,保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境[9].
㈡通信技术 农业生物与环境信息的采集和农业设施的智能化、自动化,是设施农业有别于传统农业的核心技术之一[10].按照传输媒质分类,通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术.设施农业环境智能测控系统采用无线通信技术,具有建设与维护成本更加低廉、组网更加便捷、扩展更加灵活等优点,因而近年来备受国内外相关研究人员的青睐,各国政府和越来越多的高等院校、研究机构纷纷加入该研究行列,理论成果和应用成果均日益丰富.
设施农业环境智能测控系统正朝着网络化、智能化、自动化和无线化方向发展.
参考文献
[1]曹长余,韩秀玲,高秀美,张兰云,肖俊中. 秸秆生物反应堆技术对日光温室番茄应用效果的研究[J].安徽农学通报,2007,(8).
[2]王翠艳. 秸秆生物反应堆建造技术与发展前景分析[J]. 现代农业,2011,(1).
[3]徐碧玉. 现代生物技术在园艺学中的应用[J]. 热带农业科学,1994,(2).
[4]张宏,王波,薛爱群,曹俊,李宝健,谭兆平,黄伟如. 雄性不育嵌合基因的构建及番茄转化研究[J]. 遗传,1998,(3).
[5]马正义,韩志斌. 适应现代农业的物理新技术[J]. 农机科技推广,2004,(12).
[6]秦贵,张艳红,宫少俊. 北京市设施农业机械化技术应用研究[J]. 农机科技推广,2010,（7）.
[7]范向阳. 温室物理农业装备技术研究[J]. 农业科技与装备,2009,12,（6）.
[8]梁竹君,武丽. 环境监控技术在设施农业中的应用[J]. 安徽农业科学,2009,(16).
[9]杨艳葵. 浅谈传感器在设施农业中的应用[J].农技服务,2010, (6).
[10]白泽生,薛占海. 传感器在设施农业中的应用及其环境测控系统方案的设计[J]. 延安大学学报：自然科学版,2007,(1).
（编辑 王丽芬）
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土壤环境监测技术规范引用文献:
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