國內外設施蔬菜機械化現狀及發展趨勢

徐州市農業農村綜合服務中心

□ 魏 靜 張鐘毓

設施農業是指，依靠一定人工設施，借助人工影響下的環境氣象因素，為動植物生長發育提供適宜條件的農業生產模式。隨著傳統農業向現代農業轉變步伐加快，設施蔬菜生產代表著現代精細農業的發展方向，其不可替代的優勢是，依靠溫室、大棚等現代農業設施，能夠進行常規或反季節規?；a，并且在設施創造的最佳環境下實現增產增收增效。本文在總結徐州市發展經驗的基礎上，談談設施蔬菜機械化的現狀及發展趨勢。

一、國內外發展現狀

1.國外發展現狀

早在1949年，加利福尼亞帕薩迪納研究中心利用溫室監控技術建造了世界上第一個“人工氣候室”，此后提出了現代精細農業概念，并引導現代農業向著設施化、自動化、信息化、智能化和無人化的方向發展。目前世界上設施農業比較先進的國家以美國、荷蘭、以色列、日本為代表。其中，美國農業溫室種植突出規?；椭悄芑?，處于遙遙領先地位；荷蘭擁有全世界25%的玻璃溫室，己成為荷蘭支柱產業；以色列憑借世界領先水平的節水灌概技術和溫室技術相結合，在沙漠地區創造了農業種植奇跡；日本在工廠化育苗和設施環境調控方面技術領先，優勢明顯。在現階段的世界發達國家，溫室均向大型化、規?；蛯I化方向發展，主要表現在：設施生產設備先進適用，設施作物品種多樣化，服務體系日趨完善；無土栽培成為現代設施園藝的主要栽培形式，設施園藝的生態、社會功能更加突出。

2.國內發展現狀

從上世紀60年代開始，我國設施農業從地膜、塑料大棚起步，發展到如今連棟溫室、智能溫室階段，生產技術和裝備不斷增強，我國已發展成為世界上蔬菜設施生產面積最大的國家。經過近幾十年發展，我國設施機械裝備從最早整套引進到目前全套自主供給并出口，但與發達國家相比，現有裝備絕大部分為塑料大棚和日光溫室設施，技術水平較為落后。如：在設施機械化生產技術和機具方面，存在著智能化程度低、管理水平差、科技含量低、環境調控能力有限；溫室管理上較少運用計算機對溫室內溫度濕度、二氧化碳濃度、日照和植物生長狀況進行自動控制；灌溉、檢測和控制等主要靠人工來進行，效率低下，而且還浪費各種資源。目前的現狀是，引進的國外溫室自動化監控系統，因為操作復雜、價格昂貴，難以大規模推廣；國內自主裝備實用高效的比較少，適應性問題也非常突出。因此，發展適合我國國情的溫室高效生產裝備，具有十分重要的現實意義。

3.徐州發展現狀

徐州設施蔬菜生產面積約占江蘇省的三分之一。目前，全市形成了以大中棚為主、日光溫室為次、連棟溫室為輔，多種形式并存的格局。區域多數縣區設施設備總體水平有了明顯提高，設施類型向大型化發展，成為徐州農業農村發展的重要推手之一。但是，與全國其他地區問題相似，徐州設施蔬菜的設施有效利用水平低、生產技術落后，缺少宜機化生產裝備，抵御自然災害能力差；機械化程度低、勞動強度大，設施栽培作業裝備和相關配套技術尚不完善，生產仍以人力為主，作業效率低；標準化管理跟不上，導致設施條件種植的農產品質量和產量始終無法達到國際水平。

二、設施蔬菜機械化存在問題

1.政策扶持力度不夠

目前，由于各地氣候、地理環境等差異，徐州設施蔬菜生產地區間農機化水平差距較大，普遍缺乏高效裝備。其中，經濟發達地區機械化水平較高。與大田糧食作物不同的是，設施農業機械的補貼種類不全面，無法滿足農民需求。另一方面，由于設施農業機械補貼力度不夠，農民目前經濟水平還難以承擔過多的資金投入，不得不放棄了購置高效裝備。

2.“重果輕蔬”問題嚴重

現階段，設施畜牧和設施水產的機械化水平相對較高，設施林果和設施蔬菜則不完善，這種產業之間機械化發展相對失衡的現象，導致設施林果和設施蔬菜機械化生產水平本來就低。而隨著標準化智能化果園建設的推廣，設施蔬菜機械化水平更加落后。目前的問題是，行業規模小，種植戶形成不了合力；各環節機械化發展也不均衡，種收采加環節較高，耕灌植保環節較弱。

3.塑料大棚的弊端

大型溫室設施投資省、土地利用率高，室內環境相對穩定、節能，便于作業和產業化生產，因此，設施日趨大型化、規模化漸成趨勢。自上世紀末推廣日光溫室技術以來，相關卷簾機、棚內作業裝備等都得到推廣使用，但比例仍較小，尤其是塑料大棚仍是設施蔬菜生產主體，由于其一次性投入少，管理簡單方便，反而日光溫室難以推廣的因素。塑料大棚的另一個弊端是，戶均面積只有5畝左右，窄小的空間限制了大型耕種收農機裝備進棚作業。近年來，徐州市各縣區均開展了現代化溫室引進試點示范工程，一批具有國內先進水平的現代溫室試點運營，起到了很好的示范作用。

4.設施裝備技術供給能力不夠

設施裝備技術門檻較高，我國自主創新設計能力滯后，大多仍停留在對現有裝備升級改造上，研發能力遠遠不足。目前，我國設施農業裝備制造技術無法滿足現有生產標準，尤其在設施蔬菜機械化生產中，種植、收獲、采運、加工及管理等相關設備的研發極為滯后。由此引起設施建設技術標準低的問題。目前，雖然栽培面積大，但90%以上的設施仍為簡易型塑料大棚，僅能起到防雨、保溫作用，無法做到對設施內溫、光、水、肥、氣等環境因子的智能調控，一旦遇到惡劣天氣如臺風、暴雪或者大面積病蟲害的影響，作物產量和品質就沒有保證；個體方面，栽培面積較小，對蔬菜品種和生產裝備選擇較為隨意，很難形成規模生產。近幾年，在農業部門的創品牌行動中，由于發聲較小也未能形成強大的影響力。

5.農機與農藝結合不緊密

長期以來，我國在農業種植領域積累了豐富經驗，但不配套的是農藝生產方式幾乎不變，占據主導地位的依舊是傳統生產方式。一方面，在新型設施農業裝備研發上，配合傳統生產模式的力度不夠，導致現實中農機裝備應用受到農藝很大限制；另一方面，由于一線基層技術力量欠缺，機械作業與種植模式也難以相互適應，在農機技術人員的培訓服務、技術指導、宣傳推廣上，也不能滿足農民的生產模式。

三、設施蔬菜機械化發展趨勢

1.智能化溫室綜合環境控制系統開始推廣應用

經過多年組合試驗，徐州各縣區均建立了現代化的連棟溫室示范基地，配裝了計算機環境控制系統，能夠做到栽培環境全自動控制，可進行產量、產值預測，為生產者提供信息情報和決策依據。同時，與氣象站、種苗公司、生產資料、病蟲害測報、市場營銷等聯網，形成溫室控制管理的物聯網+系統，實現聊農民足不出戶進行生產管理。工廠化農業初見端倪，設施環境調控自動化配套機械化生產裝備的應用，提高了作業與控制的精度、作業效率、作業者的安全性與舒適性，包括機械化育苗技術、機器人移栽、自動噴滴灌與自動施肥技術開發等。在示范推廣中，一批高性能的設施蔬菜耕作機具、播種育苗裝置、灌水施肥裝置、通風窗自動開閉溫濕度調節裝置、二氧化碳施肥裝置以及自動嫁接裝置，逐漸進入普通種植戶的大棚和溫室中。

2.優良作物品種得到大力推廣應用

近年來，徐州市設施蔬菜農業農藝生產體系走在了前面，尤其是設施蔬菜的良種良法得到大力推廣。由徐州市農科院領頭，研發出抗逆性強、抗蟲害、耐貯藏、高產的溫室作物新品種，利用生物制劑、生物農藥、生物肥料等專用生產材料，逐步向精準農業方向發展，為社會提供了更加豐富的綠色、安全、優質的健康食品。

3.開展了設施蔬菜生產仿真模型研究

以連棟溫室和日光溫室為示范，徐州市開展了設施蔬菜作物與溫、光、水、氣、肥等環境因子交互作用規律與仿真模型研究，實現環境因子自動監控和機械作業自動化管理，同時逐步提高蔬菜設施與產品的標準化。目前，設施裝備生產創新勢頭良好，涌現出不少專業化的蔬菜設施裝備生產廠家，設施裝備技術更加成熟，符合系統要求的產品越來越多，功能進一步強大。需要努力的方向是，建立和完善設施農業系統的相關標準，包括：溫室及配套設施的性能、結構、設計、安裝、建設、使用標準，設施栽培工藝與生產技術規程標準，產品質量與監測技術標準等。

4.設施裝備技術高質量發展大勢所趨

推進設施蔬菜生產邁向高質量發展是大勢所趨。在設施的建設標準方面，大棚骨架材料趨向于強度大、更輕便、耐腐蝕、壽命長；覆蓋材料趨向于透氣性好、保溫保濕；配套設施趨向于電動、自動監控方向；建設規模向多拱拼裝式、大型連棟式的方向發展。換句話說，采光率高、能耗低的日光溫室將成為未來發展重點；開展適宜于不同地區、不同生態類型的新型系列溫室研發，提高自主創新能力和設施環境調控能力。

在農機農藝方面，需要大力開展設施配套技術與裝備的研究開發，包括溫室用新材料、專用農機裝備和溫室管理系統、環境監測等關鍵配套產品；研究開發具有自主知識產權、適用于環境調控的各種農機生產裝備，真正實現自動化、機械化和智能化管理；與生物技術結合，開展植物工廠研發，在全封閉設施內實現全年生產，采用營養液栽培和自動化綜合環境調控，實現高技術、密集型、省力化作業。

在新技術應用方面，未來設施蔬菜生產必須提高管理水平和勞動生產率，從溫室耕作、作物栽培、生長管理、產品采收、包裝和運輸等環節全部實現智能化；隨著農業機器人技術的成熟，將逐漸應用于設施園藝生產，溫室作業更精確、更高效、更省力；為防止溫室化學物質污染，減少肥料、農藥使用量，發展生物防治技術將成為大勢所趨；通過設施光能利用、作物生長與溫室環境關系等基礎理論研究，設施結構優化設計與新材料開發等技術在發達國家受到重視；在節水方面，正在研究以作物需水量信息為依據的自動化灌溉系統。