国内外设施蔬菜机械化现状及发展趋势

徐州市农业农村综合服务中心

□ 魏 静 张钟毓

设施农业是指，依靠一定人工设施，借助人工影响下的环境气象因素，为动植物生长发育提供适宜条件的农业生产模式。随着传统农业向现代农业转变步伐加快，设施蔬菜生产代表着现代精细农业的发展方向，其不可替代的优势是，依靠温室、大棚等现代农业设施，能够进行常规或反季节规模化生产，并且在设施创造的最佳环境下实现增产增收增效。本文在总结徐州市发展经验的基础上，谈谈设施蔬菜机械化的现状及发展趋势。

一、国内外发展现状

1.国外发展现状

早在1949年，加利福尼亚帕萨迪纳研究中心利用温室监控技术建造了世界上第一个“人工气候室”，此后提出了现代精细农业概念，并引导现代农业向着设施化、自动化、信息化、智能化和无人化的方向发展。目前世界上设施农业比较先进的国家以美国、荷兰、以色列、日本为代表。其中，美国农业温室种植突出规模化和智能化，处于遥遥领先地位；荷兰拥有全世界25%的玻璃温室，己成为荷兰支柱产业；以色列凭借世界领先水平的节水灌概技术和温室技术相结合，在沙漠地区创造了农业种植奇迹；日本在工厂化育苗和设施环境调控方面技术领先，优势明显。在现阶段的世界发达国家，温室均向大型化、规模化和专业化方向发展，主要表现在：设施生产设备先进适用，设施作物品种多样化，服务体系日趋完善；无土栽培成为现代设施园艺的主要栽培形式，设施园艺的生态、社会功能更加突出。

2.国内发展现状

从上世纪60年代开始，我国设施农业从地膜、塑料大棚起步，发展到如今连栋温室、智能温室阶段，生产技术和装备不断增强，我国已发展成为世界上蔬菜设施生产面积最大的国家。经过近几十年发展，我国设施机械装备从最早整套引进到目前全套自主供给并出口，但与发达国家相比，现有装备绝大部分为塑料大棚和日光温室设施，技术水平较为落后。如：在设施机械化生产技术和机具方面，存在着智能化程度低、管理水平差、科技含量低、环境调控能力有限；温室管理上较少运用计算机对温室内温度湿度、二氧化碳浓度、日照和植物生长状况进行自动控制；灌溉、检测和控制等主要靠人工来进行，效率低下，而且还浪费各种资源。目前的现状是，引进的国外温室自动化监控系统，因为操作复杂、价格昂贵，难以大规模推广；国内自主装备实用高效的比较少，适应性问题也非常突出。因此，发展适合我国国情的温室高效生产装备，具有十分重要的现实意义。

3.徐州发展现状

徐州设施蔬菜生产面积约占江苏省的三分之一。目前，全市形成了以大中棚为主、日光温室为次、连栋温室为辅，多种形式并存的格局。区域多数县区设施设备总体水平有了明显提高，设施类型向大型化发展，成为徐州农业农村发展的重要推手之一。但是，与全国其他地区问题相似，徐州设施蔬菜的设施有效利用水平低、生产技术落后，缺少宜机化生产装备，抵御自然灾害能力差；机械化程度低、劳动强度大，设施栽培作业装备和相关配套技术尚不完善，生产仍以人力为主，作业效率低；标准化管理跟不上，导致设施条件种植的农产品质量和产量始终无法达到国际水平。

二、设施蔬菜机械化存在问题

1.政策扶持力度不够

目前，由于各地气候、地理环境等差异，徐州设施蔬菜生产地区间农机化水平差距较大，普遍缺乏高效装备。其中，经济发达地区机械化水平较高。与大田粮食作物不同的是，设施农业机械的补贴种类不全面，无法满足农民需求。另一方面，由于设施农业机械补贴力度不够，农民目前经济水平还难以承担过多的资金投入，不得不放弃了购置高效装备。

2.“重果轻蔬”问题严重

现阶段，设施畜牧和设施水产的机械化水平相对较高，设施林果和设施蔬菜则不完善，这种产业之间机械化发展相对失衡的现象，导致设施林果和设施蔬菜机械化生产水平本来就低。而随着标准化智能化果园建设的推广，设施蔬菜机械化水平更加落后。目前的问题是，行业规模小，种植户形成不了合力；各环节机械化发展也不均衡，种收采加环节较高，耕灌植保环节较弱。

3.塑料大棚的弊端

大型温室设施投资省、土地利用率高，室内环境相对稳定、节能，便于作业和产业化生产，因此，设施日趋大型化、规模化渐成趋势。自上世纪末推广日光温室技术以来，相关卷帘机、棚内作业装备等都得到推广使用，但比例仍较小，尤其是塑料大棚仍是设施蔬菜生产主体，由于其一次性投入少，管理简单方便，反而日光温室难以推广的因素。塑料大棚的另一个弊端是，户均面积只有5亩左右，窄小的空间限制了大型耕种收农机装备进棚作业。近年来，徐州市各县区均开展了现代化温室引进试点示范工程，一批具有国内先进水平的现代温室试点运营，起到了很好的示范作用。

4.设施装备技术供给能力不够

设施装备技术门槛较高，我国自主创新设计能力滞后，大多仍停留在对现有装备升级改造上，研发能力远远不足。目前，我国设施农业装备制造技术无法满足现有生产标准，尤其在设施蔬菜机械化生产中，种植、收获、采运、加工及管理等相关设备的研发极为滞后。由此引起设施建设技术标准低的问题。目前，虽然栽培面积大，但90%以上的设施仍为简易型塑料大棚，仅能起到防雨、保温作用，无法做到对设施内温、光、水、肥、气等环境因子的智能调控，一旦遇到恶劣天气如台风、暴雪或者大面积病虫害的影响，作物产量和品质就没有保证；个体方面，栽培面积较小，对蔬菜品种和生产装备选择较为随意，很难形成规模生产。近几年，在农业部门的创品牌行动中，由于发声较小也未能形成强大的影响力。

5.农机与农艺结合不紧密

长期以来，我国在农业种植领域积累了丰富经验，但不配套的是农艺生产方式几乎不变，占据主导地位的依旧是传统生产方式。一方面，在新型设施农业装备研发上，配合传统生产模式的力度不够，导致现实中农机装备应用受到农艺很大限制；另一方面，由于一线基层技术力量欠缺，机械作业与种植模式也难以相互适应，在农机技术人员的培训服务、技术指导、宣传推广上，也不能满足农民的生产模式。

三、设施蔬菜机械化发展趋势

1.智能化温室综合环境控制系统开始推广应用

经过多年组合试验，徐州各县区均建立了现代化的连栋温室示范基地，配装了计算机环境控制系统，能够做到栽培环境全自动控制，可进行产量、产值预测，为生产者提供信息情报和决策依据。同时，与气象站、种苗公司、生产资料、病虫害测报、市场营销等联网，形成温室控制管理的物联网+系统，实现聊农民足不出户进行生产管理。工厂化农业初见端倪，设施环境调控自动化配套机械化生产装备的应用，提高了作业与控制的精度、作业效率、作业者的安全性与舒适性，包括机械化育苗技术、机器人移栽、自动喷滴灌与自动施肥技术开发等。在示范推广中，一批高性能的设施蔬菜耕作机具、播种育苗装置、灌水施肥装置、通风窗自动开闭温湿度调节装置、二氧化碳施肥装置以及自动嫁接装置，逐渐进入普通种植户的大棚和温室中。

2.优良作物品种得到大力推广应用

近年来，徐州市设施蔬菜农业农艺生产体系走在了前面，尤其是设施蔬菜的良种良法得到大力推广。由徐州市农科院领头，研发出抗逆性强、抗虫害、耐贮藏、高产的温室作物新品种，利用生物制剂、生物农药、生物肥料等专用生产材料，逐步向精准农业方向发展，为社会提供了更加丰富的绿色、安全、优质的健康食品。

3.开展了设施蔬菜生产仿真模型研究

以连栋温室和日光温室为示范，徐州市开展了设施蔬菜作物与温、光、水、气、肥等环境因子交互作用规律与仿真模型研究，实现环境因子自动监控和机械作业自动化管理，同时逐步提高蔬菜设施与产品的标准化。目前，设施装备生产创新势头良好，涌现出不少专业化的蔬菜设施装备生产厂家，设施装备技术更加成熟，符合系统要求的产品越来越多，功能进一步强大。需要努力的方向是，建立和完善设施农业系统的相关标准，包括：温室及配套设施的性能、结构、设计、安装、建设、使用标准，设施栽培工艺与生产技术规程标准，产品质量与监测技术标准等。

4.设施装备技术高质量发展大势所趋

推进设施蔬菜生产迈向高质量发展是大势所趋。在设施的建设标准方面，大棚骨架材料趋向于强度大、更轻便、耐腐蚀、寿命长；覆盖材料趋向于透气性好、保温保湿；配套设施趋向于电动、自动监控方向；建设规模向多拱拼装式、大型连栋式的方向发展。换句话说，采光率高、能耗低的日光温室将成为未来发展重点；开展适宜于不同地区、不同生态类型的新型系列温室研发，提高自主创新能力和设施环境调控能力。

在农机农艺方面，需要大力开展设施配套技术与装备的研究开发，包括温室用新材料、专用农机装备和温室管理系统、环境监测等关键配套产品；研究开发具有自主知识产权、适用于环境调控的各种农机生产装备，真正实现自动化、机械化和智能化管理；与生物技术结合，开展植物工厂研发，在全封闭设施内实现全年生产，采用营养液栽培和自动化综合环境调控，实现高技术、密集型、省力化作业。

在新技术应用方面，未来设施蔬菜生产必须提高管理水平和劳动生产率，从温室耕作、作物栽培、生长管理、产品采收、包装和运输等环节全部实现智能化；随着农业机器人技术的成熟，将逐渐应用于设施园艺生产，温室作业更精确、更高效、更省力；为防止温室化学物质污染，减少肥料、农药使用量，发展生物防治技术将成为大势所趋；通过设施光能利用、作物生长与温室环境关系等基础理论研究，设施结构优化设计与新材料开发等技术在发达国家受到重视；在节水方面，正在研究以作物需水量信息为依据的自动化灌溉系统。