主管单位:农业农村部
主办单位:农业农村部规划设计研究院;中国农业工程学会
编辑出版:《农业工程技术》杂志社
邮发代号:82-133
创刊时间:1980
出 版 地:北京市
出版周期:旬刊
期刊语种:中文
期刊开本:16开
国际标准连续出版物号:1673-5404
国内统一连续出版物号:11-5436/S
智能农业装备驱动下的设施农业与可持续发展路径探析
一、引言:农业工程技术的时代使命
在全球粮食安全与资源环境约束日益严峻的背景下,农业工程技术正从传统支撑性角色向引领性、战略性转变。《农业工程技术》期刊作为该领域的权威学术平台,始终聚焦智能装备、精准农业、设施农业、农产品加工、能源利用及可持续发展等前沿议题。当前,我国农业正经历从“汗水农业”向“智慧农业”的深刻转型,智能农业装备与精准农业技术成为破解劳动力短缺、资源利用率低、环境负荷高等问题的关键突破口。设施农业作为现代农业生产的重要形态,其智能化升级直接关系到农产品供给质量与农民增收。与此同时,农产品加工环节的工程技术革新,不仅延伸了农业产业链,更通过减少损耗、提升附加值,为农业可持续发展注入新动能。本文立足期刊定位,系统梳理相关技术进展与政策逻辑,以期为农业现代化提供工程视角的系统方案。
二、智能农业装备:设施农业的“新引擎”
智能农业装备是设施农业实现环境精准调控、作业自动化的核心载体。在温室大棚、植物工厂等设施场景中,传感器网络实时采集温湿度、光照、CO2浓度、土壤养分等参数,通过物联网平台与AI算法联动,驱动自动灌溉系统、补光系统、通风设备及遮阳幕布执行精细化操作。例如,基于机器视觉的果蔬采摘机器人,可识别成熟度并完成无损采收,大幅降低人力成本;无人驾驶的智能耕作机在设施内完成旋耕、起垄、覆膜等工序,作业精度达厘米级。此外,智能装备的模块化设计使其能够适配不同规模设施,小型化、轻量化的趋势进一步降低了农户应用门槛。据《农业工程技术》近期研究报道,采用智能装备的设施大棚,水肥利用率提升30%以上,单位面积产量提高15%-25%,且农药使用量减少40%。这充分说明,智能装备不仅是技术迭代的产物,更是设施农业从“经验驱动”转向“数据驱动”的催化剂。
三、精准农业:从“大水漫灌”到“靶向施策”
精准农业技术体系依托卫星定位、遥感监测、地理信息系统(GIS)及变量作业设备,实现了农业生产全过程的时空精准管理。在设施农业中,精准农业表现为:通过多光谱相机监测作物氮含量,指导变量施肥;利用土壤张力计与蒸渗仪数据,实施亏缺灌溉;基于生长模型预测病虫害爆发风险,定向施药。这些技术打破了传统农业“一刀切”的粗放模式,使每株作物都能获得最适生长条件。以精准灌溉为例,滴灌系统结合土壤水分传感器与气象站数据,可根据作物需水规律自动调整灌水周期与时长,节水效率较传统漫灌提升60%以上。在农产品加工环节,精准分选技术利用近红外光谱与高速摄像,对水果糖度、内部缺陷进行无损检测,淘汰率降低至5%以内,显著提升商品化率。精准农业的核心价值在于“用数据替代经验,用算法优化决策”,这为农业可持续发展提供了可量化的技术路径。
四、农产品加工工程:连接生产与消费的“价值桥梁”
农产品加工是农业产业链延伸的关键环节,也是减少产后损耗、提升附加值的主战场。现代农产品加工工程技术涵盖清洗、分级、包装、保鲜、精深加工及副产物综合利用等多个环节。在保鲜领域,气调保鲜技术通过精准控制贮藏环境中的氧气、二氧化碳比例,使果蔬保鲜期延长2-3倍;真空冷冻干燥技术则保留食材营养成分与色泽,适用于高端预制菜生产。在精深加工方面,超微粉碎、酶解、膜分离等技术的应用,使农产品转化出功能性多糖、活性肽等高价值成分。例如,从番茄皮渣中提取番茄红素,从米糠中生产谷维素,实现了“变废为宝”。同时,智能包装技术通过嵌入温敏标签或二维码,实现全程溯源与品质监控,增强消费者信任。农产品加工工程的持续创新,不仅降低了粮食损耗(我国果蔬产后损耗率仍高达25%-30%),还创造了大量就业岗位,是乡村振兴中“产业兴旺”的重要支撑。
五、能源利用与农业可持续发展
农业能源利用效率是农业工程技术的另一重要维度。设施农业的能耗主要集中在温室加温、制冷、补光及灌溉系统,传统燃煤供暖不仅成本高,而且碳排放量大。近年来,太阳能、地热能、生物质能等清洁能源在农业中的应用日益广泛。例如,光伏温室将发电与种植结合,透光率可调的光伏板既满足作物光照需求,又为设备供电;地源热泵系统利用浅层地热实现冬季供暖、夏季制冷,能耗仅为传统空调的40%。此外,农业废弃物(秸秆、畜禽粪便)通过厌氧发酵技术转化为沼气,沼渣沼液作为有机肥还田,构建起“种植-养殖-能源-肥料”的循环农业模式。这些技术实践表明,农业能源利用的绿色转型,不仅降低生产成本,更减少了农业面源污染与温室气体排放,是实现碳中和目标的重要抓手。
六、政策引导与标准化建设
农业工程技术的产业化离不开政策与标准的保驾护航。近年来,国家先后出台《“十四五”全国农业机械化发展规划》《数字乡村发展战略纲要》等文件,明确将智能装备、精准农业列为重点支持方向。在标准化方面,《智能温室通用技术要求》《农产品追溯编码规则》等团体标准与行业标准的制定,为技术互认与市场准入提供了依据。同时,各地通过建设农业高新技术产业示范区、智慧农业试点县,推动技术集成示范。例如,山东寿光蔬菜产业集团联合科研机构,建立了涵盖育苗、种植、加工、物流的全链条智能管控平台,亩均效益提升20%以上。未来,需进一步完善产学研协同创新机制,推动工程技术与农艺深度融合,加强基层技术人员培训,确保先进技术落地见效。
七、结语:迈向农业现代化的工程之路
农业工程技术是连接传统农耕文明与现代工业文明的桥梁。从智能装备的精准操控,到设施农业的智慧调控,再到农产品加工的增值转化,每一项技术创新都在为农业可持续发展注入新动能。《农业工程技术》期刊将持续发挥学术引领作用,搭建跨学科交流平台,推动科研成果从实验室走向田间地头。在乡村振兴与农业现代化的时代浪潮中,唯有坚持工程技术创新与政策制度创新双轮驱动,方能在保障粮食安全的同时,实现资源节约、环境友好的农业发展新格局。未来,随着5G、数字孪生、边缘计算等新兴技术的渗透,农业














