新形势下设施农业及其机械化发展思考

农业农村部规划设计研究院 中国农机化协会设施农业分会

□ 张跃峰

近30年来，设施农业一直占据农业热点地位。在消费升级和农业供给侧改革双重驱动下，设施农业规模快速发展，机械化稳步提升，高端技术、高端装备应用不断推进，总体步入“总体稳定、局部兴旺”的发展时期，遇上前所未有的发展机遇。但是，随着社会经济发展和技术进步日新月异，新时代设施农业发展的持续发展也需要新思考。

一、设施农业面临的新形势

（一）总量稳定质量优化

自上世纪90年代以来，我国设施农业规模快速扩大。从2008年起，实现了10%以上的年均增长速度，2015年出现拐点后，每年有微弱减少。据2019年统计数据，达到国家和行业相关标准的设施面积总量保持在185 万公顷以上。而实际上，规模总量微弱减少的过程也是优化调整的过程，在这一期间，使用率、集约化水平得到提升，装备技术水平实现了优化，尤其是生产主业的再次回归，也被看作是设施农业自我完善和调整升级的行为。值得关注的是，这一优化进程是以设施装备提升为明显特征的。一是传统日光温室和塑料大棚，标准化水平进一步提升，结构形式与作业空间进一步优化，环境调控能力显著增强；二是现代化大型玻璃高效温室，近五年来新建量激增，推动了温室装备质量和水平快速提升。据不完全统计，自2017年以来我国新建大型玻璃温室近900 公顷，在设施农业总量中占比虽然很小，但在技术体系和产业模式方面的探索意义重大。总量稳定和质量优化，将促进我国设施农业可持续发展。

（二）扶持政策更加精准

设施农业的扶持政策持续增多且越来越精准。2018年，国务院《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》（国发〔2018〕42 号）明确提出，设施农业机械化水平到2025年提升到50%的目标。2019年，自然资源部、农业农村部发布了《关于设施农业用地管理有关问题的通知》（自然资规〔2019〕4 号）。2020年6月，农业农村部发布了《关于加快推进设施种植机械化发展的意见》（农机发〔2020〕3 号），提出了设施种植业机械化水平总体目标、现阶段主要任务和保障措施，要加强农机购置补贴等政策向设施农业等新兴领域倾斜。

（三）发展条件推拉并存

基于社会经济发展，设施农业发展环境条件发生了重大变化。一方面，随着劳动力成本、用地成本和环境压力导致的生产成本上升，以及农产品产能增加导致销售价格下降，设施农业面临着投入产出方面的重大挑战，但同时也可能是促使设施农业实现良性发展的拉动力。另一方面，在数字技术和智能化技术不断成熟的大背景下，农业与休闲、旅游、文化、生态等业态相结合实现了产业功能拓展，设施农业作为可控农业的典范获得了前所未有的推力。

（四）产业升级分层态势显著

设施农业产业升级还在继续，沿着新细分产品结构这条主线，可以看见一套生产技术体系、工程装备体系和管理体系正在建立形成，并且出现了显著的分层态势，其背后的含义是设施农业的社会功能发生着深刻转变。总体上，设施农业的产业使命正逐步从保障供给向创造美好生活转变。保供给阶段，以产出大宗蔬菜满足人民基本生活需要为目标；创造美好生活阶段，不仅要继续产出满足基本供给，还需要提供更加多元化、更具健康生活、更有文化艺术内涵的商品和服务，满足人民对美好生活的需求。在这种趋势拉动下，将带动多层次设施形式和装备体系的发展应用，形成更为清晰的产业分层架构。

（五）技术创新基础扎实

我国设施农业科研创新可谓基础扎实，在设施园艺栽培技术、工程技术、装备技术等多个方向成果颇丰，在日光温室和塑料大棚为主的设施中得到广泛应用，为产业提质增效发挥了重要作用。但与此同时，受地域、品类、工程装备条件、管理水平等多因素影响，设施农业有其复杂性一面，基于特定品类、温室形式、特定地域的成套技术集成颇为不足，从而制约了创新技术的效能发挥。尤其是在推广应用中，创新技术成果常因未集成成套而凸显短板效应。

（六）国际融合快速深化

近五年来，随着国际贸易条件优化，伴随着国际化从业人员增多和企业群体多样化，尤其在高端温室领域，国际技术和装备应用迅速增加，融合尤为显著。客观评价目前的国际融合，好处是带来了更丰富的技术供给和借鉴经验，但也存在盲目照搬的风险，特别是对我国自主创新技术的应用空间，特别是在高水平温室中的应用空间形成了一定程度挤压效应。

（七）工程装备体系成熟

经过30 多年发展，我国已建成以企业为主体的成熟工程装备供给体系，涵盖温室建造材料设备、温室工程建设承包商以及作业机具、耗材生产企业等，门类较为齐全，全国拥有技术队伍的设施工程企业800家以上，拥有生产设备的温室材料和设备企业近500 家。其中，北京华农等一批创新型企业，为我国设施农业自主创新提供了制造支撑。但是，行业标准应用相对滞后、共享平台建设不足、企业自身优化较慢等问题依然存在，设施农业仍面临发展挑战。

（八）多重短板依然存在

我国设施农业大而不强是基本共识，存在着制约产业提档升级的多重短板。一是科技创新长期呈现点状布局，以结合品类主线、全程优化集成为目标的创新协作体系构建不足，导致科研成果百花齐放，但生产应用效果和显示度不足，特别是产业盈利能力提升效果不明显，商业推动滚动开发严重缺乏。二是在作业精准性要求高的关键环节自动化装备、设施农业适宜品种、高效工厂化设施农业集成设计等环节，五年间国外产品和技术占70%以上。三是设施农业工艺、工程、装备、生产技术的标准化程度、成套化水平不高，基于环境调控、工艺效率的优化理论成果较少，实践中经验主义流行，精准研判和设计能力欠缺。四是虽然具备门类较为齐全的工艺工程装备供应体系，但较为粗放；设施种植者的生态意识、管理水平、盈利和竞争能力均亟待提高。

二、发展建议

（一）细化落实支持政策

随着设施农业用地、农机购置补贴等利好政策政策的出台，设施农业将迈向更加良性发展的轨道。但是，全国各地资源丰裕水平、设施农业适宜技术、主导业态等因素存在很大差异，面对都市圈层、城镇圈层、乡村底层不同的发展目标和要求，政策细化落实有待进一步强化。以设施用地为例，自然资规〔2019〕4 号文发布以来，从2019年12月到今年7月，已有11 个省出台了相应设施农业用地管理政策，但在耕作层破坏如何定标定性、大型集群化设施项目的附属设施面积等关键问题上尚未细化；温室设施使用基本农田的划补要求将涉及更多经营主体，实施程序没有问题但实施主体间的协调将非常困难。

从购机补贴向设施农业倾斜执行角度看，在浙江、江西等试点省份，当前补贴重点都放在了温室大棚骨架上。在设施建造成本中，骨架占比随设施智能化、环境调控能力、高效生产能力的提高而降低，而环境调控设备、栽培设施设备、生产作业设备比重会随之同步提高；对连栋温室而言，钢骨架成本占比通常低于50%，对高性能玻璃温室而言，占比低至30%以内。需尽快制定更为全面的分类目录，使骨架以外的设备纳入补贴范围，形成越高效补贴越高的良性引导。

（二）加强生态资源管控

设施农业生产造成的生态问题没有得到足够重视，地下水开采、地热利用、灌溉肥水排放、秸杆处理、基质废弃生产资料处理等方面管控较为薄弱。一方面，带来可持续发展隐患，另一方面，不利于生态绿色新型技术推广应用。因此，在重点发展区域，地方政府应结合生态环境相关法规，瞄准设施农业和大田农业差异，制定设施农业生态资源管理要求并通过实施加强控制。

例如，在无土栽培面积扩大过程中，营养液广泛使用是必然趋势，废弃液体排放将给环境形成不利影响。目前我国尚未出台强制性管理办法，但欧盟在无土栽培技术应用初期就通过法规引导，普遍采用封闭式循环的营养液系统，既保护了耕地和生态环境，也大幅提高了水肥资源利用率。不仅如此，在基质使用、生产投入品使用上，均应制定更为严格的管理措施，鼓励环境友好型技术应用发展。

（三）优化科研协作体系

30 多年来，我国设施农业科研成果成功解决了以日光温室和塑料大棚为主的设施生产技术问题。但也必须看到，由于设施农业交叉性强，科研创新更容易陷入相互割裂、协作无力的境地。现代科技越来越注重精准针对性，设施农业领域基础研究、应用研究都与露地农业共用平台和团队，虽有一定侧重但研究精力聚焦不足，成果针对性弱，应用效果很难达到最佳，导致成果在国际竞争中处于弱势。应用研发方面，虽有大量创新型企业投入，但基于当前科研经费分配机制等现状因素，能够全程协作的较少。

设施农业技术的发展，需要实现高度精准技术衔接、全程技术高效配套和资源利用率最大化，对技术创新成果的成套性、涵盖生产链条长短，都有着越来越高的要求，亟待引导优化协作体系，培育细分设施种植品类、细分地域与设施类型，通过品种筛选、栽培技术、温室设施、生产装备协同，打造科研创新团队，建设研产推深化协作队伍，更好地发挥科研成果应用价值，体现效益和效果，增强我国设施农业科研成果呈现能力，提高国际化创新技术竞争能力和转化应用率。

节本增效是设施农业技术创新的根本目的，在不降品质前提下提高单产是其中核心目标。除栽培技术和设施外，温室环境调控设备、生产作业设备等会通过遮光及调控因子耦合变化对长势和产量产生非预期影响。为此，建立以栽培技术为核心的研发协作体系更显重要性。

（四）加强前沿技术研发

劳动力成本上升等外因和工业等其他领域技术进步，构成拉动设施农业技术进步两大动力来源。从后者看，设施农业对节能技术、智能装备技术、信息感知技术、环境调控技术、水肥管理技术、设施专用品种选育技术等环节均有强烈的产业需求，需要跟踪这些环节的前沿技术。我国虽然积累了一定量成果，但可靠性高的商品化成果少。应大力发挥创新联盟和各类创新机构的作用，加大与其他领域技术交流和引进力度，开展智能装备、水肥装备、节能装备、环境调控装备研发，加强设施环境精准设计理论依据研究和设计模型研发，注重成果熟化，确保我国自主创新技术获得持续生命力。

（五）注重建设前期策划

当前，集群化大棚、日光温室以及大型连栋温室都以项目方式建设，具有较好的管理条件。但在实践中，项目策划急而浅，导致大多数设施建设选址缺乏科学性，功能定位上盲目追求链条完整，温室设施建造推进层次混乱，设计照搬多，设施园艺产品和服务类产品趋于雷同，导致盈利艰难。例如，近五年来，新建大型玻璃温室多数采用成套荷兰栽培技术和温室装备体系，这类温室80%以上的种植面积生产番茄，主要瞄准以串收小番茄为代表的细分市场。

调研发现，在策划阶段，目标市场价格定位为14—45 元/Kg，以最低14 元/Kg 计算，占城市居民月均收入比重达到荷兰和美国的两倍。发达国家产品分层已经成熟，价格基于理性消费而相对稳定，其收入占比可作为我国同等产品价格回归趋势借鉴，如此则有可能出现，即使是分层后的高端串收番茄，在消费理性回归后价格也极有可能降低50%，但此时工程装备投入后折旧和运行成本已经定型，这将严重影响收入和盈利预期，存在较高运营风险。

对于日光温室和塑料大棚，前期策划不足则会导致产品滞销和巨大资源浪费。因此，应调整对设施建设工作的组织理念，不仅借鉴工厂化理念，实现集约化、流程化的生产组织，更要实现深入完整的前期策划，包括项目策划、可行性研究、工艺工程方案制定、工程设计等几个明确阶段，且不能前后倒置，避免常见的设计在前，策划和工艺方案在后的情况发生。

（六）扶持行业社会团体

我国现有设施农业行业协会和产业联盟，通常面临生存和发展压力，行业调研不够充分，基础数据积累单薄，无法满足行业发展对咨询服务、投资决策、科研需求捕捉、产品选择和定位等需要。目前尚无涵盖设施农业生产全过程的社会团体，由于产业总体规模大，尤其是设施使用和生产环节，设施类型、面积、种植品类品种、产出量和周期、从业人员等数据庞大，且涉及地域广、主体多，行业大数据建设意义重大，由于设施农业盈利能力相对弱，领域内企业自主投入大数据建设尚未出现。为此，急需扶持一批全国性和地方性社会团体，为设施农业高质量发展提供数据共享服务支撑，建设更加有效的合作平台。

（七）建设多元支撑体系

设施农业专业性强，但目前在科技支撑、检测鉴定、市场信息等服务环节，仍交织在传统主导门类为主线的大行业中，如蔬菜、花卉、农机等领域，均同时存在大田和设施农业，导致设施农业支撑体系专业性不够强，技术、服务过于广谱性，支撑服务效率欠佳。另一方面，新的扶持政策也需要対靶设施农业。为此，应鼓励引导地方政府和企业力量，培育一批设施农业科研创新集聚区、研学产推协作集聚群；建设一批设施种植检测服务、设施工程材料和装备检测的专业性服务机构，构建多元化支撑体系。

（八）加强紧缺人才培养

设施农业人才，尤其是熟练技术工人尤为缺乏，建好设施用不好，优质产出卖不好。据估测，在设施农业2000 余万业者中，有近20%的作业培训需求；具有较高环境调控能力的连栋温室在5000 公顷以上，需要新型设备和新兴技术使用能力的新型工人近2 万名；各类新兴的设施种植企业，需要掌握现代精准生产理念、经营管理能力的技术、管理和运营人员近3000 名。

近两年来，许多工商资本投入设施农业，人才缺乏尤其是团队建设成为普遍难题。特别是当前新技术爆发式增长迭代背景下，经验主义和传统管理的问题越来越明显，对新型人才需求更为迫切。人才培养不可一蹴而就。中国农机化协会设施农业分会连续四年开展设施种植、温室建设、运营管理、行业标准等方面的培训，取得了一定效果，但对行业发展远远不够，在全国层面和重点地区，加强培养机构和农广校之间的合作，加强设施农业专项技术培训力度，引导鼓励社会团体和企业建设人才交流平台，方可满足合格人才供给。

（九）提升产业盈利能力

日光温室和塑料大棚，是农民增收的重要方式。但众所周知的是，如果由企业经营则很难盈利，特别是功能拓展不充分时，种植主业收入占比高时。换句话说，在占设施农业绝大部分比重的板块中，设施农业投资收益能力很低，投入产出不具有常规经济逻辑。近年来，许多地方推进种植业结构调整，转粮为菜，转露地种菜为设施种植，但仍没有从根本上改变这种局面。这中情况带来多方面隐患，一是吸引投资能力弱，二是吸引劳动力能力弱，三是创新成果转化应用动力弱；再就连栋温室来说，经营主体多为企业，盈利能力同样欠佳。以上问题的根源是多方面的，但可以通过慎密的前期谋划、科学的运营管理予以解决。

三、产业展望

在乡村振兴战略实施的大背景下，设施农业将持续成为社会关注的焦点，成为现代农业领域的热点。在新兴技术推动下，设施农业在生产端和供应链方面正在酝酿一场深刻变革。

（一）装备智能化快速发展

当前我国设施农业机械化率仅为38.31%，且分布不均衡，连栋温室较高，日光温室和塑料大棚较低，智能化是设施农业发展的大趋势，尤其在劳动力等生产要素成本持续上升、生产过程精准化可控要求持续提高的情况下，设施农业智能装备技术将得到快速应用。但就现状看，由于机械化水平较低，对智能化技术支撑在短期内无法全面实现，或将呈现“局部环节智能化、生产全程数字化”的阶段化推进局面。在连栋温室领域，智能化装备技术应用比重将持续高于日光温室和塑料大棚；在集群化的日光温室、塑料大棚以及连栋温室上，生产全程数字化技术有望全面推进；在人工 光利用型植物工厂、全封闭 大型温室等部分领域，有望在近阶段实现全程智能化。

（二）机艺融合将更为广泛

农业农村部《关于加快推进设施种植机械化发展的意见》提出，要推进农机农艺融合、机械化信息化融合。在当前和未来相当长时期，设施农业将立足更为复杂的边缘技术特征，不仅是农机农艺融合，还将注重农机、农艺、工程三方面融合，拓展融合的广度和深度。三方融合，不仅体现在温室设施的宜机化，还将在光、温等环境因子调控耦合作用上有更为精细的体现。例如，在工程设计和装备配置中更精准地计算光环境指标，就是工艺、工程、装备更精准化的表现。另外，随着生产经营水平提升，农艺作业将渗透到各种设施类型流程中，传统农艺或将转变为工厂化农业工艺，对温室大棚设施的认识将转变为环境可控的农业车间，工艺、工程、装备将深度融合互为纽带，三者之间相互影响作用将大幅增强。

（三）栽培技术进步推动整体提升

在借鉴和引进其他领域技术中，设施农业的多样性需要谨慎对待。在环境调控水平高的连栋温室实践中，较为普遍的情况是，建好温室后，请来一位或一批国内外种植老手，即使选定熟悉的品种，使用熟悉温室设施，却无法达到以前的产量，这便是典型的多样性问题体现。设施农业生产面对多品类、多设施类型、多种气候、多类水土条件，还存在不同技术人员、不同生产工艺、不同水肥配方，在多重因素之间，构成了设施农业栽培技术的高度复杂性。即使存在微弱差异，逐级放大后都有可能产生较大单产或品质变化。如果考虑产品销售环节的竞争力，还要考虑消费者口味和习惯，把产品变成不同阶段、不同形态的商品，栽培技术多样化就需要进一步增强。栽培技术多样化趋势，意味着不可复制和照搬，必须因地制宜试验、总结、提高。

与之相应的是以栽培技术为支撑的栽培管理，装备智能化、环境调控精准化都服务于栽培管理。在设施农业机械化水平评价中，将生产过程管理分为耕、种、收、环控、施肥五个主要环节，每个环节都是栽培管理的构成部分。栽培管理需要的精准化程度，决定了机械化升级过程中的精准化水平，过高或过低都将使栽培管理无法适应，或者说，都将造成浪费。因此，未来设施农业将越来越深刻地体现栽培技术决定装备高度，栽培管理目标或将决定装备配置水平。