溫室規模大,溫室結構簡單。建設大型溫室有利于提高土地利用率,促進機械化運行和產業化生產,提高環境控制穩定性,節約投資。
建設大型溫室有利于提高土地利用率,促進機械化運行和產業化生產,提高環境控制穩定性,節約投資。
因此,國外溫室一般傾向于大規模、工廠、簡化溫室結構。溫室材料的研究熱點也集中在以下五個方面:降低設施結構的遮陽面積;提高結構材料的隔熱性能;提高溫室和連接部件的密封性;延長設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,無土栽培技術生產的番茄產量可達75kg/m2。荷蘭大部分設施類型為文洛式連棟溫室,布置為平行三段結構,單體溫室面積為4~5hm2。
溫室北部為辦公管理區,中部為操作車間區,南部為作物栽培區。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傳統溫室的單層鐵溝,不僅減少了設施溫室的支撐結構,而且減少了支撐結構的遮光面積,有效增加了設施溫室的采光,提高了保溫效果。
工業技術引進溫室生產,設施農業自動機械化。
美國、荷蘭、以色列等發達國家將工業先進技術嫁接到設施農業生產管理,使設施農業具有工廠+農業內涵,溫室生產進入高投資、高產出、高效管理模式,實現溫室環境因素進入作物生長發育最合適的條件,基本擺脫或避免外部環境因素干擾作物生長,實現作物周年生產和平衡上市的目的。
目前,以美國、日本政府、荷蘭、以色列為代表的發達國家也形成了集溫室研究制造、生產要素聚集、生產數據支持、儲存運輸為一體的設施農業產業體系,具有設施農業設備完善、技術規范、產量穩定、質量安全可靠等特點。例如,荷蘭開發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管理,改善設施環境,提高勞動生產率,確保設施運行的統一性和一致性。
設施農業轉向低碳節能、綠色環保。
在國外設施農業發展過程中,在保護環境、低碳節能的前提下,對溫室能源的有效利用和生態環境的保護進行了大量的研究。節能新材料、新技術、新能源的利用是溫室研究的熱點和難點。相變儲熱技術和太陽能的有效利用是最有前途的節能技術。
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,從而達到節能效果。瓦赫寧根大學開發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化為電能,從而在冬季加熱和夏季冷卻,節約能源消耗。歐盟明確要求所有溫室作物的生產都采用無土栽培,取代傳統的種植方式,避免土壤連作障礙,生產健康安全的農產品。
一些國家使用營養液閉路循環系統,而不是傳統的營養液無土栽培技術。通過營養液的回收、過濾、消毒等技術手段,實現了30%~40%的節水、35%~40%的節肥,大大提高了營養液的利用效率,減少了營養液過度排放造成的面源污染。此外,探索溫室新光源LED也是節能設備開發的熱點之一。
物聯網與農業深度融合,促進智慧農業。
隨著互聯網、大數據、云平臺等技術的普及,溫室環境控制逐步實現智能化、網絡化管理。荷蘭已將環境智能控制系統應用于現代設施的花卉生產。根據花卉生長階段對不同環境因素的需求,物聯網技術可以對溫度、光照、空氣、濕度、化肥等環境因素進行多維控制,結合遙感技術、管理專家系統、地理信息系統等高科技技術,實現花卉生產的高度自動化。
通過研究溫室作物生長發育與環境與營養的定量關系,日本政府和以色列將作物生長發育模式和環境控制信息模型應用于溫室生產管理,進一步降低了溫室系統的能耗和運行成本。日本政府大力發展植物工廠系統,利用傳感器自動收集和驗證溫室內的環境因素,將數據傳輸到計算機、手機等終端,實現生產過程的自動化、智能化和可視化。
2009年底,日本政府為支持植物工廠建設提供了500億日元的預算補貼,植物工廠建設迎來了快速發展時期。截至2020年2月底,日本政府擁有386家植物工廠,在數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,建立了農作物連續產出。