几种物理技术在农业中的应用及展望

1 光电方面

1.1 光电方面的应用

光伏在农业上的应用一直是一个热点方向。如今应用场景丰富多彩，常见光伏+农业的应用方式有以下几种。

1.1.1 菌菇光伏模式

利用菌菇喜阴、生长环境潮湿的特点，利用光伏建菌菇大棚是较常见的一种模式。光伏大棚发出的电不仅可以分摊这部分电费，剩下的还可以余电上网。

1.1.2 蔬菜、瓜果光伏大棚

如今的生活水平越来越高，一些瓜果蔬菜一年四季存在，这些都产自于大棚。大棚的种类有：封闭式连体连栋大棚、封闭式单体大棚、敞开式单体大棚。敞开式大棚在北方得到发展，由于敞开式大棚的架子正好适合一些作物的生长，于是可以降低生产成本。现在很多光伏电站，特别是在河北，如果不结合农业，可能地面电站很难批，这就恰好可以在农业方面做一些探索。

1.1.3 渔光互补

农场如果有湖泊、河流、池塘，还可以采取渔光互补的方式，水上发电、水下养殖。水面上方有光伏板的遮挡，养殖周期还可以延长，减少夏季鱼虾被晒死的概率。渔光互补的好处：给当地的渔民带来额外的光伏发电收益，解决发电问题。减少水面植物光合作用，提高水质；降低水面温度，减少水分蒸发。所以，农场不仅可以安装光伏，而且应用的模式还不少，不仅有农场自身的产品收益，还能带来发电产生的收益，可谓是好处多多。

1.2 分析及展望

其中光伏大棚、光伏农业温室是热点研究方向。与现有的农业温室（大棚）结合，确实很难见到收益，棚顶的光伏板可能是下面的蔬菜的几十倍造价，大棚内种的东西反而成了陪衬。在我国台湾、河北、山东（寿光）等地确实有一些实践项目取得了不错的成果。

从农业的角度分析，植物并不需要在有太阳的时候都照到太阳，一般照几个小时就够满足生长需要的光合作用，另外大棚并不一定盖在棚顶上挡住农作物，追光系统等结构能够使大棚内的植物在一天之内得到一定时间的照射要求。另外，可在大棚内种植厌光植物，如蘑菇，也是一种选择。现在推行“分布式”项目追求发电量，最终效益更好。就像BIPV(光伏建筑一体化)，考虑的不只光伏幕墙等光伏产品。建筑设计、美观程度也需要考虑。光伏大棚也不但需要考虑棚顶的光伏电站，同时还需要棚内种的东西、大棚结构，农作物的销路等问题。另外，光伏与农业的配合也将不仅局限于大棚。国内光伏电站的发展终将受在可铺设电池板的空间场地制约如用于地面电站的荒坡、滩涂、用于分布式项目的屋顶。虽然理论上可铺设面积是很大的，但是受制施工成本、接入点距离、产权问题、土地性质，屋顶的承重，屋顶下工程的运营能力、交电费能力，优质的项目地非常有限。

但是“光伏+现代农业”的模式也有如下的刚性需求的推动：生态农业、食品安全为高端农作物的种植与销路带来了机会。我们也在大超市里看到有部分区域卖比别的菜贵三四倍的有机蔬菜，可见也有人买。农民如果可以用自己仅有的资产，土地来养活自己家人并且还略有富余，也能推动社会进步。

此外，光伏发电是未来十年新能源发展和应用的主力，随着人类对绿色能源的需求进一步扩大，光伏发电会推动大批光伏产业相关的企业诞生，并能提供大量的就业岗位。目前各地高校也有专门的专业培养相关人才，物理技术在农业的发展上越来越成熟，行业发展成熟指日可待。

2 电磁方面

遥感技术也得到了飞速发展。遥感是20 世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术，是应用探测器，不与探测目标相接触而从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。作物长势信息反映作物生长的状况和趋势，是农情信息的重要组成部分。遥感技术具有宏观、适时和动态的特点，利用遥感数据进行作物的监测是目前应用成熟的技术。遥感监测能够时刻准确地监测到作物的发展状况，一旦发现问题可以快速及时地解决，避免不少损失，使国家更好地发展。

2.1 电磁方面的应用

2.1.1 农作物长势监测指标

作物长势受到光、温、土壤、水、气（CO2）、肥、病虫害、灾害性天气、管理措施等诸多因素的影响，是多因素综合作用的结果。在作物生长早期主要是为了反映作物苗情的好坏，在作物生长的中后期反映了作物生长形式和产量的多少。作物的成长过程是一个复杂的生理生态过程啊。遥感技术通过作物的一些生长特征来进行表现。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0412/474.html