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[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5918（2015）03-0068-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2015.03-034

[本刊網址]http：//hbxb.net

農業(yè)是國民經濟的發(fā)展基礎，農業(yè)現代化是一國現代化進程的重要組成部分。農業(yè)現代化的發(fā)展過程就是建立現代農業(yè)的過程。現代農業(yè)（modem agriculture）是繼原始農業(yè)、傳統(tǒng)農業(yè)之后的一個農業(yè)發(fā)展新階段，以市場經濟為導向，以利益機制為聯結，以企業(yè)發(fā)展為龍頭的農業(yè)，是實行企業(yè)化管理，產銷一體化經營的農業(yè)。改革開放以后，人們通常用科學化集約化、商品化、社會化來概括現代農業(yè)，尤其重視科技對農業(yè)發(fā)展的決定性作用。具體來說，現代農業(yè)應該包括多元化的目標、現代化的手段、科學化的管理、社會化的服務、知識化的農民和優(yōu)質化的產品。

當代中國正處于傳統(tǒng)農業(yè)向現代農業(yè)的轉型過程之中，要走出一條適合中國國情的農業(yè)現代化道路，除了明晰現代農業(yè)的內涵和特征，更重要的是探析發(fā)達國家和地區(qū)在發(fā)展現代農業(yè)的過程中的經驗教訓。雖然農業(yè)現代化的發(fā)展并沒有一個普適的歷史范例，但農業(yè)現代化中的共性問題，如土地制度變革、農業(yè)生產方式改造、農業(yè)勞動力轉移、城鄉(xiāng)結構的演變、農業(yè)技術的研發(fā)和推廣，政府農業(yè)支持政策、產業(yè)結構的變化等，歷史的比較借鑒對后發(fā)國家的意義尤為重要。

一、美國農業(yè)現代化歷程

美國位于北美洲中南部，人均耕地面積是世界人均耕地面積的3倍。土地肥沃，氣候溫和，自然資源豐富，但勞動力資源相對短缺。美國在20世紀40年代就實現了農業(yè)機械化，是世界上最早實現農業(yè)現代化的工業(yè)化國家。美國現代農業(yè)的發(fā)展始于1860年，從政府農業(yè)政策推動現代農業(yè)發(fā)展的角度，大致可以分為三個時期：

（一）從19世紀60年代到20時世紀初期。美國實現了農業(yè)半機械化，并向機械化前進，主要標志是由畜力替代了人力成為農業(yè)生產的主要動力。1862年美國設立農業(yè)部，并通過了三個對美國農業(yè)和農業(yè)教育發(fā)展有著決定意義的立法：“農業(yè)組織部法”規(guī)定了農業(yè)部的主要職責在于給人民以合法的地權；“宅地法”規(guī)定，年滿21歲的個人或一家之主，只要繳納10美元的手續(xù)費，就可以占有不超過160英畝的荒地，且耕作5年后即成為自己的財產，此舉確立了美國家庭農場經營的基本模式；“莫里爾贈地法案”對鼓勵和發(fā)展農業(yè)教育起了極為積極的作用。此后聯邦政府又先后頒布了“關于阻止在牲畜中蔓延傳染病的法令”（1884），“哈奇法”（1887）、“史密斯一利弗合作推廣法”（ 1914）等推動農業(yè)發(fā)展的法案。

這一時期美國農業(yè)政策的另一支持重點是農業(yè)灌溉基礎設施，或由政府主辦，或由招標的方式由灌溉公司組織實施，用穩(wěn)定的資金來源和健全的制度推動了灌溉設施的建設及各地面積的快速發(fā)展，在1865年后的30年間，美國農業(yè)灌溉面積增長了1/3，建設了數十項大型水利工程。

（二）從第一次世界大戰(zhàn)結束到1950年以前。盡管20、30年代兩次農業(yè)危機影響了美國農業(yè)現代化進程，但美國政府利用國家壟斷資本力量，采取了一系列保護農業(yè)和鼓勵農業(yè)科研的重要措施。1925年美國國會通過“珀內爾法”，增加對州農業(yè)試驗站的撥款，1935年又通過“班克黑德一瓊斯法”，規(guī)定建立地區(qū)實驗室并提供研究經費，以促進州與州之間的研究協(xié)作。1940年美國基本上實現了農業(yè)機械化，并大量應用先進的農業(yè)科學技術防治病蟲害、改良品種。針對農業(yè)過?，F象，美國政府對農業(yè)投入的重點逐漸轉向控制農業(yè)生產、維持農民收入、支持生態(tài)環(huán)境保護和農業(yè)科研推廣等，緩解了農產品過剩可能引起的農業(yè)危機，保障了農業(yè)生產者的利益，促進了農業(yè)經濟的平穩(wěn)發(fā)展。

（三）從1950年起至今。美國實現了農業(yè)現代化。水利化、良種化、化學化等農業(yè)方面的先進技術達到了很高水平，畜牧業(yè)和種植業(yè)等逐漸實現了全面機械化。美國政府除了繼續(xù)實行限耕和價格支持政策外，極力擴大農產品外銷。通過“馬歇爾計劃”（始于1947年）、“480公法”（始于1954年）等所謂糧食外援計劃，加緊對外傾銷，靠大量輸出農產品來緩解資本主義的農業(yè)危機。1973年以后美國政府取消了限值生產的政策，實行“保護價格”，鼓勵農場用新技術擴大生產、擴大出口。

總之，美國農業(yè)現代化經歷了農業(yè)機械革命、化學革命和生物革命以及管理革命。從南北戰(zhàn)爭前后到20世紀40年代后期，美國的農業(yè)機械化大體經歷了農業(yè)半機械化、農業(yè)基本機械化和農業(yè)全面高度機械化三個階段。到20世紀60年代以后，如何提高土地利用率成為美國農業(yè)現代化的突出問題。美國將其農業(yè)發(fā)展焦點集中到采用生物、化學技術，以提高土地產出率上。80年代以后，由于在較高的化肥投入水平上的單位投入報酬遞減，同時帶來農村區(qū)域水體、土壤和環(huán)境的污染，美國農業(yè)的主要發(fā)展方向轉向基于生態(tài)良性循環(huán)的農業(yè)生產技術和組織管理的現代化。

二、美國農業(yè)現代化的經驗啟示

盡管美國土地資源豐富、主要是以家庭農場為基本生產單位的典型的現代化大農業(yè)，但其農業(yè)現代化進程中還是體現出很多共性的和規(guī)律性的東西，給中國當前的農業(yè)發(fā)展和農村建設以很好的啟示。

（一）農業(yè)的發(fā)展離不開政府的支持。一方面，農業(yè)生產以大自然為對象，地形復雜，受氣候影響較為明顯，且農作物的生長以年為周期，屬于弱勢產業(yè)，從事農業(yè)生產的風險大；另一方面，農業(yè)是國民經濟發(fā)展的基礎部門，不僅為國民經濟發(fā)展提供動力和原料，也為國民經濟其它部門發(fā)展提供原始的資本積累，具有明顯的公益性、戰(zhàn)略性，對一個國家、一個地區(qū)乃至全世界都具有戰(zhàn)略意義。美國農業(yè)現代化的成功，政府的干預發(fā)揮了重要作用。主要表現在：

1.以立法的形式確保農業(yè)發(fā)展。美國是世界上利用農業(yè)立法實現農業(yè)保護程度最高的國家，近一個世紀前就具備了比較完備的農業(yè)法律法規(guī)，且不斷調整和完善。目前，美國以《農業(yè)法》為基礎的農業(yè)法律體系幾乎涵蓋了全部農業(yè)生產和農村生活。這是美國得以成為最發(fā)達農業(yè)國家的制度基礎。

2.高度重視農業(yè)科技的推廣應用，科技發(fā)展對美國農業(yè)增長的貢獻率為世界之最。美國廣泛應用生物技術、遺傳工程、計算機技術、遙感監(jiān)測等高新技術，不僅用于農業(yè)生產過程中，而且用于防止種質退化、農產品儲藏等，極大地提升了農業(yè)經濟效益，還為其形成了在全球市場范圍內的競爭優(yōu)勢。美國還具備完善的農業(yè)教育、科研和技術推廣體系。這一體系是由農學院、農業(yè)試驗站和合作推廣站三個系統(tǒng)組成的。農學院、實驗站和推廣站三位一體，組成教育、科研和技術推廣的完整高效體系，為美國現代農業(yè)生產提供了技術支撐。

3.強有力的應變機制和健全的政策支持體系。在20世紀30年代的世界經濟危機中，美國政府陸續(xù)采取了一系列對農業(yè)的保護政策，其大部分內容至今還在發(fā)揮作用，例如休耕減產政策、補貼性保護政策等；而在1995年WTO農業(yè)協(xié)定開始實施后，美國逐步調整農業(yè)政策和法規(guī)。1996年的《農業(yè)法》放棄了60多年來政府的價格和收入支持政策，將農業(yè)的國內價格支持轉變?yōu)閷r民的直接固定收入支持，使農業(yè)保護政策從“藍箱政策”的價格支持轉變?yōu)榉稀熬G箱政策”的農民直接固定支持。這種與時俱進、遵時順勢、及時調整農業(yè)政策的做法有力地保護了農業(yè)發(fā)展。

在政策體系方面，美國的農業(yè)政策經過大約200年的發(fā)展和完善，已經發(fā)展為一個非常復雜的體系，這些政策涉及價格支持、財政補貼、信貸稅收、對外貿易等各個方面，形成了完善的、高效的、多樣化的政策體系。

（二）農業(yè)合作社在美國現代農業(yè)發(fā)展中的作用。美國農業(yè)合作社是在完全自愿的基礎上成立的、集農產品生產、加工、銷售為一體的互助合作組織。不同于私營企業(yè)，對內不以營利為目的，也不同于政府部門，并非提供無償的公共產品和服務。農業(yè)合作社在美國農業(yè)經濟發(fā)展的整個過程中舉足輕重，對內進行組織經營管理、為社員提供物資與資金，對外銷售農副產品、輸出勞務，不僅是土地和市場間的紐帶，生產與銷售之間的銜接，也是避免市場風險、保護農民利益的合作組織。作為農場主的代言人，農業(yè)合作社還負責同政府、其它行業(yè)合作組織以及國外企業(yè)或組織進行對話、談判，以維護合作社的共同利益。

（三）完善的市場體系支撐，主要是指城鄉(xiāng)統(tǒng)一的包括勞動力市場、商品市場、金融市場在內的高度發(fā)達的市場機制，支持、帶動了農業(yè)的發(fā)展。

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關鍵詞：日光溫室；增降溫技術；現狀；展望

中圖分類號 S625.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）06- 71-03

日光溫室作為集中我國廣大農民智慧結晶的特色農業(yè)生產設施，具有充分利用太陽資源、不加溫或少加溫即可在冬季進行正常生產的優(yōu)點，已成為我國現代農業(yè)生產的重要標志之一。據2015年統(tǒng)計[1]，我國日光溫室面積達92.7萬hm2。但目前日光溫室仍然存在土地利用率低、耕層土壤破壞嚴重、光熱條件不均勻、太陽能利用率不高、保溫蓄熱能力有限、自動化程度低等問題。因此，基于現階段日光溫室保溫蓄熱構件與性能的各個創(chuàng)新實踐，筆者認為，亟需研發(fā)優(yōu)型日光溫室類型、保溫結構、材料與設施設備，尤其是要高效地利用可再生的太陽能資源，研發(fā)農民朋友可以用得起的日光溫室保溫蓄熱構件與設備，這些問題將逐步成為日光溫室的主要研究方向。

1 日光溫室增溫和降溫技術發(fā)展現狀及研究進展

日光溫室自從20世紀80年展以來，眾多科研院所和高校學者對日光溫室采光保溫結構進行了大量創(chuàng)新研究，在日光溫室的整體結構、建造方式、材料等方面都取得了重大進展。其中一些日光溫室結構和材料得到廣大農戶的認可，應用較為廣泛。下文從我國北方地區(qū)日光溫室的冬季的增溫與夏季降溫2個方面對保溫蓄熱構件與性能的研究發(fā)展成果進行綜述：

1.1 增溫技術 太陽輻射可通過日光溫室前屋面的透明覆蓋材料進入日光溫室，形成溫室效應來增加日光溫室室內氣溫。然而當寒冷冬季來臨時，僅僅靠前屋面透明覆蓋材料的自然采光往往很難達到理想的增溫效果，這就需要改善保溫蓄熱構件或增加設施設備進行有效增溫，以確保室內達到適宜的溫度供植物正常生長。

1.1.1 通過改良自身結構增溫

1.1.1.1 開挖防寒溝 該方法是在南面挖一道與溫室等長，寬約30～40cm，深約50cm左右（可根據當地凍土層設計）的防寒溝阻斷地中傳熱，在北墻后堆放1～6m厚的防寒土或粘貼10cm厚的聚苯泡沫板，增強后墻的保溫能力。

1.1.1.2 提高前屋面透明覆蓋材料的透光率，減少太陽光損失、增加總入射量 在山東等灰塵天氣較多且或晝夜溫差大的地區(qū)普遍采用防塵無滴的多功能膜，增加棚膜透光率。此外，山東地區(qū)農民開發(fā)了一種前屋面清潔方法。該方法是在棚膜上綁上若干條松緊合適的布條，布條間隔80cm左右。通過布條在自然風的吹拂下來回擺動即可清掃吸附在棚膜表面的灰塵。該方法除塵效果明顯，可有效減少棚膜灰塵累積而造成的的光損耗。

1.1.1.3 采用彩鋼板保溫 彩鋼板保溫裝配式溫室，東西山墻采用可滑動開合的巖棉彩鋼板，北半邊山墻為固定山墻，南半邊山墻能通過滑道向后滑動開合：早晨，隨著太陽升起、氣溫升高至適宜溫度，可沿滑道推置于北邊，光線可以射到最北面一段底部，充分采光、提高室內溫度，東側山墻沿滑道向后打開，以保證溫室東部采光集熱；下午，西側山墻打開，改善西側光溫條件；夜間可全部關閉保溫。

1.1.1.4 增加溫室墻體的白天儲熱量 最簡單的方法是將內墻面涂黑，增強墻體吸熱量，待太陽下山后氣溫下降時緩慢釋放出來提高室內溫度。另外，京鵬環(huán)球科技公司在溫室墻體方面也進行了創(chuàng)新嘗試，通過用蜂窩狀墻面代替日光溫室后墻面的平面結構，使后墻有效受光表面積增大，墻體蓄熱量可提高10%～15%。管勇等[2]發(fā)現在0.8m厚黏土磚墻內側粘貼新型相變蓄熱墻體材料板可使后墻表面溫度平均提高2.1～4.3℃，室內0～20cm耕作層土壤溫度平均提高0.5～1.4℃。李明等[3]提出在北墻采用200mm的發(fā)泡水泥加厚磚墻可有效提高墻體保溫性能，增加了白天蓄熱量減少了熱損失，使得墻體夜間釋放熱量增多，室內溫度得到提升。

1.1.1.5 余熱再利用技術 將白天蓄存在土壤、蓄熱水池、墻體等蓄熱媒介中的熱能在夜間降溫時再釋放出來，提高室內氣溫。該類余熱再利用技術，夜間能提高氣溫5.7℃，提高地溫2.9℃[4-6]。熱能可以在土壤中蓄存多天，以備在陰雨雪天等光照弱、日光溫室蓄熱不足的時期來維持較高室內氣溫，促進作物早熟、高產。

1.1.2 通過裝備輔助機械設施設備增溫 （1）土壤淺層地熱的使用并配合半地下式溫室。在夜間利用可再生淺層地熱，后墻布設空氣管道，白天將棚頂的熱量通過地下傳送到室內前部分，增加溫室前部溫度[7]。（2）張勇等提出了一種可跟隨不同季節(jié)的太陽高度角改變前屋面傾角的日光溫室[8]。該日光溫室的前屋面是一個活動面，傾角可以在電機的帶動下改變大小，以保證在不同季節(jié)最大限度的采光，充分利用太陽能，增大了白天的采光量。與對照溫室相比，可變前屋面傾角日光溫室在晴天和多云天氣的采光率和太陽輻射照度，最大可提高41.75%的和69.54W/m2，室內溫度也提高了3℃左右。（3）孫周平等研發(fā)的彩鋼板保溫節(jié)能日光溫室[9]，該溫室整體呈半圓弧形，上部覆蓋面采用三段滑動式巖棉彩鋼板，東西兩側采用可移動開合的東西山墻，最大限度的的采光，提高了太陽能的利用率，室內外溫差可高達39.1℃，保溫隔熱好，增溫效果明顯。采用彩鋼板來代替土墻和磚墻等保溫蓄熱墻體，以水為蓄放熱載體，配合空氣-地下土壤熱交換系統(tǒng)進行增溫，保溫蓄熱效果好、增溫靈活。（4）方慧等設計建造了一套地源熱泵與地板散熱方式相結合的加熱系統(tǒng)[4]，室內水平方向氣溫相對較均勻，作物生長整齊。（5）丁小明等設計了一套基于毛細管換熱器的加溫系統(tǒng)[10]，水平放置應用于日光溫室中時散熱量最大，單位面積散熱量可達到307～381W。（6）利用太陽能發(fā)電加熱。戴巧利的主動式太陽能空氣集熱――土壤蓄熱溫室加溫系統(tǒng)[7]。該系統(tǒng)將太陽能轉化為空氣的熱能，通過風機導入地下蓄存。當室內氣溫降低到預定溫度時，智能控制系統(tǒng)自動利用白天蓄存在地下的熱能加熱溫室。由于土壤熱容量大，可以在白天蓄存的熱能，滿足夜間熱能的供應，使室內溫度保持在較適宜的水平。（7）眾多學者將研究方向定在了如何將白天的太陽輻射能在夜間供暖，以提高夜間溫室內溫度。張義等將水幕簾應用于日光溫室后墻上[6]，把熱量貯存在地下土壤和水池里；王宏麗等將建筑材料與相變材料有機混合，制成蓄熱磚塊[11]，建造相變蓄熱溫室，白天將熱空氣蓄存在墻體內；張勇等[12]的無機相變材料，管勇等[2]的三重結構蓄熱相變墻體，在白天吸收蓄存富余的太陽輻射以供夜間加溫。

1.2 降溫技術 日光溫室由后墻和后坡面及東西側山墻，各種骨架材料支撐的不規(guī)則前屋曲面和透明及不透明保溫覆蓋材料組成，散熱少、保溫蓄熱性能好。當高溫夏季來臨時，由于透明棚膜可吸收透過短波輻射，阻擋長波輻射散出，室內熱量不斷累積增溫，有時可達40℃以上，因此，僅僅靠溫室自然通風往往達不到理想的降溫效果，還需要具備相應的放風散熱結構，吸蓄熱載體甚至機械設備，以減少太陽輻射、增加蒸發(fā)潛熱放熱或蓄存地下以及增加通風換氣進行有效降溫。

1.2.1 通過改良自身結構降溫 在日光溫室前屋面頂部和底部分塊覆膜或在頂部開放風孔的方式，在溫室前屋面近地面處和溫室頂部自然放風降溫。在日光溫室外部架設遮陽網（幕），減少陽光入射量，降低室內的溫度。

1.2.2 通過配備機械設施降溫 其一，使用濕簾―風機通風降溫：即利用風機使日光溫室內形成正壓或負壓，帶走室內高溫熱空氣，外部空氣經過水簾降溫補充室內，既能通風換氣，又可以降低溫度、增加濕度。其二，部分溫室通過在室內安裝噴霧設備進行潮汐式噴霧，蒸發(fā)降溫。

2 保溫蓄熱研究發(fā)展遇到的問題

2.1 前期建造溫室時缺乏合理設計 日光溫室保溫蓄熱構件設計參差不齊，在實際生產中，農戶主要以模仿現有日光溫室類型和保溫蓄熱構件的方式，并結合自己的多年生產經驗和直觀判斷，在有限的資金基礎上，采用簡易廉價材料代替高品質材料進行建造。因此，在實際生產過程中保溫蓄熱效果有限。后期雖然吸納了優(yōu)秀的保溫蓄熱設計，不斷投資設計改進，但由于前期的規(guī)劃設計不當，且沒能做到根據自身地域特點、現有溫室本身的設計方式和生產管理技術進行設計改進，移花接木，往往無法發(fā)揮應有的保溫蓄熱效果，反而增加了建造和能耗成本，甚至造成減產減收，得不償失。

2.2 日光溫室結構及現有裝備的不足 盡管目前研發(fā)的保溫蓄熱構件和設施設備各有其相應的效果，但由于技術本身的保溫蓄熱效果不理想、投資成本和使用費用過高、經濟可行性不強等不足以至于的推廣率不高。因此，還需要學者和技術人員進行進一步的研究，在保溫蓄熱效果、生產操作便利度、投資運營成本上進行優(yōu)化完善，研發(fā)農民朋友會用、好用、用的起的結構和設備。

2.3 保溫蓄熱構件和設備推廣的局限性 合理的日光溫室結構和先進的設施裝備主要集中在科研院所和高校，由于前期投資成本相對較高，農民對新事物的接受需要一個過程，這些結構和裝備推廣有限。廣大農戶的日光溫室依然是以簡易節(jié)能溫室為主，建造大多簡陋，幾乎沒有或很少有新保溫蓄熱構件和設施設備的引進。

3 發(fā)展趨勢展望

（1）打破建筑設施界限，從先進的連棟溫室甚至其他建筑中吸納優(yōu)秀的保溫蓄熱設計理念為我所用，綜合運用熱力學與傳熱學、作物栽培生理學、自動化控制等多個學科，研發(fā)具有中國特色的增溫集熱、保溫蓄熱材料及智能化、自動化設施設備，堅持走低成本、低能耗的發(fā)展路線，更好的為農民朋友謀利。

（2）隨著設施農業(yè)的進一步發(fā)展和新型材料的出現，日光溫室的保溫蓄熱構件設計將愈加完善、科學、合理，自動化智能控制系統(tǒng)也會隨著計算機和云技術的日趨進步成熟，根據作物生產和環(huán)境控制專家系統(tǒng)制定的管理程序，實現控制的專家化、自動化、精準化，從（下轉75頁）（上接72頁）而使室內溫度保持在相對穩(wěn)定的范圍。另外，新型可再生能源的發(fā)現和應用，譬如當下較熱的太陽能光伏技術，也將會逐步替代那些成本高、即將枯竭的、不可再生的化石燃料，給室內增降溫技術多加一種選擇。

（3）新型日光溫室、保溫蓄熱構件和設施設備被研發(fā)出來并逐步完善。筆者借彩鋼板保溫節(jié)能日光溫室采光保溫蓄熱的設計與廣大朋友交流討論：①通過溫室自身結構的滑動開合來減少白天結構材料和墻體的遮光、增加太陽光入射量，夜間全閉合多層覆蓋，實現最大程度的采光、提高太陽光的利用率，增加室內溫度，從而達到理想的增溫效果。②采用保溫和蓄熱性能好的材料并輔助其他設備，尤其是以水為蓄放熱載體的系統(tǒng)，分別承擔相應的功能，發(fā)揮材料自身的優(yōu)勢特性，將是未來日光溫室在滿足保溫、蓄熱和增降溫需求的研究方向。③采用這種3塊覆蓋面的半圓形日光溫室，通過增大半圓形半徑增大溫室空間，采光角度幾乎不受影響，溫室的熱容量變大，溫度變化更穩(wěn)定，保溫蓄熱效果更顯著，也將是日光溫室提高土地利用率和大型化的重要參考研究方向。④該溫室裝配式構件可實現工廠化、規(guī)范化、標準化生產，逐步推動行業(yè)規(guī)范的建立。標準化的建立，有利于進行行業(yè)交流，促進日光溫室增降溫技術的高速發(fā)展進步。

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