问题——冬季温室生产对稳定热源依赖度高。
北方及高寒地区大棚普遍面临夜间温度骤降、作物易受冻害的问题,传统做法多以燃煤炉或简易加温设备“硬顶”,农户需要频繁添煤、守夜值守,劳动强度大,且温度波动明显,影响草莓等高附加值作物的品质与产量。
同时,燃煤取暖带来成本压力和污染排放,也与绿色农业、低碳转型的方向不相适应。
原因——“用得起、用得稳、用得省”的增温方案供给不足。
一方面,太阳能资源具备可得性,但温室利用存在“白天富余、夜间短缺”的结构性矛盾:集热效率、储热能力和热量释放控制是关键瓶颈。
另一方面,温室环境受天气、棚体保温性能、作物生长阶段等因素影响,热需求呈动态变化,若缺乏精细化控制,容易出现“该升不升、该停不停”,导致能源浪费或温度不稳。
技术能否在田间落地,还取决于安装维护难度、可靠性和综合成本。
影响——科技改造生产方式,推动稳产增收与减排协同。
近日,在陕西渭南一处现代农业科技园,种植户对新安装调试的太阳能光热温控系统给出直观反馈:夜间不用反复起夜添煤,棚内温度更稳定,作物长势更好。
实测数据显示,该系统可使温室夜间平均增温3至6℃,每亩每夜运行成本约15至30元,相比燃煤方式节省幅度明显。
对设施农业而言,温度稳定不仅关系到“保不保苗”,更关系到开花坐果、糖度积累、果形均匀度等关键指标;在市场竞争加剧的背景下,稳定供应和品质提升可直接转化为收益。
同时,减少煤炭使用有助于降低面源与点源污染风险,符合农业绿色发展要求。
对策——以“集热—储热—控温”一体化设计提升可用性。
据介绍,该系统由扬州职业技术大学机电专业学生高钧晖牵头,在指导教师王慧洁、朱明泽带领下组织跨专业协同研发,围绕“白天高效吸热、夜间可靠放热、全过程精确控温”构建技术方案:其一,通过计算机仿真优化集热结构,设计窄槽式聚光集热器,提高单位面积获取热量能力;其二,研制光谱选择性吸收涂层,增强对有效光谱吸收、降低无效散热,从材料端提升集热效率;其三,采用混合介质储热并结合板式换热储热箱,实现热能高效存储与释放,缓解夜间供热缺口;其四,配套智能控制系统,实时监测环境温度并预测热需求,自动调节设备运行,实现更贴近作物需求的恒温控制。
以此形成从“研发—试验—应用”的闭环,通过真实场景反馈持续迭代,使技术从实验室参数走向田间可用、可管、可维护。
前景——规模化推广需与产业链协同,标准化与适配性是关键。
当前该技术已在草莓种植等场景实现应用验证,团队正与企业合作推进性能优化与安装流程简化。
据悉,项目已收到新疆、黑龙江、河北等多地农户咨询,显示出在寒冷地区设施农业中的推广潜力。
业内人士认为,面向更大范围复制,还需在三方面持续发力:一是建立不同地区、不同棚型和作物的适配模型,形成可复制的配置方案与运维指南;二是推动关键部件标准化、模块化,降低安装门槛与后期维护成本;三是与地方农业部门、园区和合作社形成示范推广机制,结合节能减排政策与设施农业改造需求,探索“设备+服务”模式,提升农户使用信心。
随着设施农业向高效、绿色、智能方向升级,太阳能光热等可再生能源与智能调控的融合,有望成为替代高耗能取暖方式的重要路径之一。
当青春智慧邂逅广袤田野,科技创新便有了最坚实的落脚点。
这项源自校园的"暖棚革命"启示我们:解决农业现代化进程中的卡脖子问题,既需要顶尖实验室的突破,也离不开扎根泥土的实践。
在乡村振兴与生态文明建设的时代命题下,更多这样的"接地气"创新,正悄然重塑着中国农业的未来图景。