國(guó)內(nèi)外設(shè)施蔬菜機(jī)械化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

徐州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心

□ 魏 靜 張鐘毓

設(shè)施農(nóng)業(yè)是指，依靠一定人工設(shè)施，借助人工影響下的環(huán)境氣象因素，為動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育提供適宜條件的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變步伐加快，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)代表著現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，其不可替代的優(yōu)勢(shì)是，依靠溫室、大棚等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施，能夠進(jìn)行常規(guī)或反季節(jié)規(guī)?；a(chǎn)，并且在設(shè)施創(chuàng)造的最佳環(huán)境下實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收增效。本文在總結(jié)徐州市發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，談?wù)勗O(shè)施蔬菜機(jī)械化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。

一、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

早在1949年，加利福尼亞帕薩迪納研究中心利用溫室監(jiān)控技術(shù)建造了世界上第一個(gè)“人工氣候室”，此后提出了現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)概念，并引導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向著設(shè)施化、自動(dòng)化、信息化、智能化和無人化的方向發(fā)展。目前世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)比較先進(jìn)的國(guó)家以美國(guó)、荷蘭、以色列、日本為代表。其中，美國(guó)農(nóng)業(yè)溫室種植突出規(guī)?；椭悄芑幱谶b遙領(lǐng)先地位；荷蘭擁有全世界25%的玻璃溫室，己成為荷蘭支柱產(chǎn)業(yè)；以色列憑借世界領(lǐng)先水平的節(jié)水灌概技術(shù)和溫室技術(shù)相結(jié)合，在沙漠地區(qū)創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)種植奇跡；日本在工廠化育苗和設(shè)施環(huán)境調(diào)控方面技術(shù)領(lǐng)先，優(yōu)勢(shì)明顯。在現(xiàn)階段的世界發(fā)達(dá)國(guó)家，溫室均向大型化、規(guī)?；蛯I(yè)化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在：設(shè)施生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)適用，設(shè)施作物品種多樣化，服務(wù)體系日趨完善；無土栽培成為現(xiàn)代設(shè)施園藝的主要栽培形式，設(shè)施園藝的生態(tài)、社會(huì)功能更加突出。

2.國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

從上世紀(jì)60年代開始，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)從地膜、塑料大棚起步，發(fā)展到如今連棟溫室、智能溫室階段，生產(chǎn)技術(shù)和裝備不斷增強(qiáng)，我國(guó)已發(fā)展成為世界上蔬菜設(shè)施生產(chǎn)面積最大的國(guó)家。經(jīng)過近幾十年發(fā)展，我國(guó)設(shè)施機(jī)械裝備從最早整套引進(jìn)到目前全套自主供給并出口，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，現(xiàn)有裝備絕大部分為塑料大棚和日光溫室設(shè)施，技術(shù)水平較為落后。如：在設(shè)施機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)具方面，存在著智能化程度低、管理水平差、科技含量低、環(huán)境調(diào)控能力有限；溫室管理上較少運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)溫室內(nèi)溫度濕度、二氧化碳濃度、日照和植物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行自動(dòng)控制；灌溉、檢測(cè)和控制等主要靠人工來進(jìn)行，效率低下，而且還浪費(fèi)各種資源。目前的現(xiàn)狀是，引進(jìn)的國(guó)外溫室自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)椴僮鲝?fù)雜、價(jià)格昂貴，難以大規(guī)模推廣；國(guó)內(nèi)自主裝備實(shí)用高效的比較少，適應(yīng)性問題也非常突出。因此，發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的溫室高效生產(chǎn)裝備，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.徐州發(fā)展現(xiàn)狀

徐州設(shè)施蔬菜生產(chǎn)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(qū)域多數(shù)縣區(qū)設(shè)施設(shè)備總體水平有了明顯提高，設(shè)施類型向大型化發(fā)展，成為徐州農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的重要推手之一。但是，與全國(guó)其他地區(qū)問題相似，徐州設(shè)施蔬菜的設(shè)施有效利用水平低、生產(chǎn)技術(shù)落后，缺少宜機(jī)化生產(chǎn)裝備，抵御自然災(zāi)害能力差；機(jī)械化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，設(shè)施栽培作業(yè)裝備和相關(guān)配套技術(shù)尚不完善，生產(chǎn)仍以人力為主，作業(yè)效率低；標(biāo)準(zhǔn)化管理跟不上，導(dǎo)致設(shè)施條件種植的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量始終無法達(dá)到國(guó)際水平。

二、設(shè)施蔬菜機(jī)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(huán)境等差異，徐州設(shè)施蔬菜生產(chǎn)地區(qū)間農(nóng)機(jī)化水平差距較大，普遍缺乏高效裝備。其中，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)機(jī)械化水平較高。與大田糧食作物不同的是，設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械的補(bǔ)貼種類不全面，無法滿足農(nóng)民需求。另一方面，由于設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械補(bǔ)貼力度不夠，農(nóng)民目前經(jīng)濟(jì)水平還難以承擔(dān)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(yán)重

現(xiàn)階段，設(shè)施畜牧和設(shè)施水產(chǎn)的機(jī)械化水平相對(duì)較高，設(shè)施林果和設(shè)施蔬菜則不完善，這種產(chǎn)業(yè)之間機(jī)械化發(fā)展相對(duì)失衡的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)施林果和設(shè)施蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)水平本來就低。而隨著標(biāo)準(zhǔn)化智能化果園建設(shè)的推廣，設(shè)施蔬菜機(jī)械化水平更加落后。目前的問題是，行業(yè)規(guī)模小，種植戶形成不了合力；各環(huán)節(jié)機(jī)械化發(fā)展也不均衡，種收采加環(huán)節(jié)較高，耕灌植保環(huán)節(jié)較弱。

3.塑料大棚的弊端

大型溫室設(shè)施投資省、土地利用率高，室內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定、節(jié)能，便于作業(yè)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，因此，設(shè)施日趨大型化、規(guī)模化漸成趨勢(shì)。自上世紀(jì)末推廣日光溫室技術(shù)以來，相關(guān)卷簾機(jī)、棚內(nèi)作業(yè)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(shè)施蔬菜生產(chǎn)主體，由于其一次性投入少，管理簡(jiǎn)單方便，反而日光溫室難以推廣的因素。塑料大棚的另一個(gè)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(nóng)機(jī)裝備進(jìn)棚作業(yè)。近年來，徐州市各縣區(qū)均開展了現(xiàn)代化溫室引進(jìn)試點(diǎn)示范工程，一批具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的現(xiàn)代溫室試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)，起到了很好的示范作用。

4.設(shè)施裝備技術(shù)供給能力不夠

設(shè)施裝備技術(shù)門檻較高，我國(guó)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力滯后，大多仍停留在對(duì)現(xiàn)有裝備升級(jí)改造上，研發(fā)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。目前，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備制造技術(shù)無法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在設(shè)施蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)中，種植、收獲、采運(yùn)、加工及管理等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)極為滯后。由此引起設(shè)施建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低的問題。目前，雖然栽培面積大，但90%以上的設(shè)施仍為簡(jiǎn)易型塑料大棚，僅能起到防雨、保溫作用，無法做到對(duì)設(shè)施內(nèi)溫、光、水、肥、氣等環(huán)境因子的智能調(diào)控，一旦遇到惡劣天氣如臺(tái)風(fēng)、暴雪或者大面積病蟲害的影響，作物產(chǎn)量和品質(zhì)就沒有保證；個(gè)體方面，栽培面積較小，對(duì)蔬菜品種和生產(chǎn)裝備選擇較為隨意，很難形成規(guī)模生產(chǎn)。近幾年，在農(nóng)業(yè)部門的創(chuàng)品牌行動(dòng)中，由于發(fā)聲較小也未能形成強(qiáng)大的影響力。

5.農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合不緊密

長(zhǎng)期以來，我國(guó)在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，但不配套的是農(nóng)藝生產(chǎn)方式幾乎不變，占據(jù)主導(dǎo)地位的依舊是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。一方面，在新型設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備研發(fā)上，配合傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的力度不夠，導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)中農(nóng)機(jī)裝備應(yīng)用受到農(nóng)藝很大限制；另一方面，由于一線基層技術(shù)力量欠缺，機(jī)械作業(yè)與種植模式也難以相互適應(yīng)，在農(nóng)機(jī)技術(shù)人員的培訓(xùn)服務(wù)、技術(shù)指導(dǎo)、宣傳推廣上，也不能滿足農(nóng)民的生產(chǎn)模式。

三、設(shè)施蔬菜機(jī)械化發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)開始推廣應(yīng)用

經(jīng)過多年組合試驗(yàn)，徐州各縣區(qū)均建立了現(xiàn)代化的連棟溫室示范基地，配裝了計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)，能夠做到栽培環(huán)境全自動(dòng)控制，可進(jìn)行產(chǎn)量、產(chǎn)值預(yù)測(cè)，為生產(chǎn)者提供信息情報(bào)和決策依據(jù)。同時(shí)，與氣象站、種苗公司、生產(chǎn)資料、病蟲害測(cè)報(bào)、市場(chǎng)營(yíng)銷等聯(lián)網(wǎng)，形成溫室控制管理的物聯(lián)網(wǎng)+系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聊農(nóng)民足不出戶進(jìn)行生產(chǎn)管理。工廠化農(nóng)業(yè)初見端倪，設(shè)施環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化配套機(jī)械化生產(chǎn)裝備的應(yīng)用，提高了作業(yè)與控制的精度、作業(yè)效率、作業(yè)者的安全性與舒適性，包括機(jī)械化育苗技術(shù)、機(jī)器人移栽、自動(dòng)噴滴灌與自動(dòng)施肥技術(shù)開發(fā)等。在示范推廣中，一批高性能的設(shè)施蔬菜耕作機(jī)具、播種育苗裝置、灌水施肥裝置、通風(fēng)窗自動(dòng)開閉溫濕度調(diào)節(jié)裝置、二氧化碳施肥裝置以及自動(dòng)嫁接裝置，逐漸進(jìn)入普通種植戶的大棚和溫室中。

2.優(yōu)良作物品種得到大力推廣應(yīng)用

近年來，徐州市設(shè)施蔬菜農(nóng)業(yè)農(nóng)藝生產(chǎn)體系走在了前面，尤其是設(shè)施蔬菜的良種良法得到大力推廣。由徐州市農(nóng)科院領(lǐng)頭，研發(fā)出抗逆性強(qiáng)、抗蟲害、耐貯藏、高產(chǎn)的溫室作物新品種，利用生物制劑、生物農(nóng)藥、生物肥料等專用生產(chǎn)材料，逐步向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，為社會(huì)提供了更加豐富的綠色、安全、優(yōu)質(zhì)的健康食品。

3.開展了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)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(shè)施蔬菜作物與溫、光、水、氣、肥等環(huán)境因子交互作用規(guī)律與仿真模型研究，實(shí)現(xiàn)環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控和機(jī)械作業(yè)自動(dòng)化管理，同時(shí)逐步提高蔬菜設(shè)施與產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。目前，設(shè)施裝備生產(chǎn)創(chuàng)新勢(shì)頭良好，涌現(xiàn)出不少專業(yè)化的蔬菜設(shè)施裝備生產(chǎn)廠家，設(shè)施裝備技術(shù)更加成熟，符合系統(tǒng)要求的產(chǎn)品越來越多，功能進(jìn)一步強(qiáng)大。需要努力的方向是，建立和完善設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括：溫室及配套設(shè)施的性能、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、安裝、建設(shè)、使用標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)施栽培工藝與生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量與監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

4.設(shè)施裝備技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展大勢(shì)所趨

推進(jìn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)邁向高質(zhì)量發(fā)展是大勢(shì)所趨。在設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方面，大棚骨架材料趨向于強(qiáng)度大、更輕便、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)；覆蓋材料趨向于透氣性好、保溫保濕；配套設(shè)施趨向于電動(dòng)、自動(dòng)監(jiān)控方向；建設(shè)規(guī)模向多拱拼裝式、大型連棟式的方向發(fā)展。換句話說，采光率高、能耗低的日光溫室將成為未來發(fā)展重點(diǎn)；開展適宜于不同地區(qū)、不同生態(tài)類型的新型系列溫室研發(fā)，提高自主創(chuàng)新能力和設(shè)施環(huán)境調(diào)控能力。

在農(nóng)機(jī)農(nóng)藝方面，需要大力開展設(shè)施配套技術(shù)與裝備的研究開發(fā)，包括溫室用新材料、專用農(nóng)機(jī)裝備和溫室管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵配套產(chǎn)品；研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適用于環(huán)境調(diào)控的各種農(nóng)機(jī)生產(chǎn)裝備，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化和智能化管理；與生物技術(shù)結(jié)合，開展植物工廠研發(fā)，在全封閉設(shè)施內(nèi)實(shí)現(xiàn)全年生產(chǎn)，采用營(yíng)養(yǎng)液栽培和自動(dòng)化綜合環(huán)境調(diào)控，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)、密集型、省力化作業(yè)。

在新技術(shù)應(yīng)用方面，未來設(shè)施蔬菜生產(chǎn)必須提高管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，從溫室耕作、作物栽培、生長(zhǎng)管理、產(chǎn)品采收、包裝和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)智能化；隨著農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的成熟，將逐漸應(yīng)用于設(shè)施園藝生產(chǎn)，溫室作業(yè)更精確、更高效、更省力；為防止溫室化學(xué)物質(zhì)污染，減少肥料、農(nóng)藥使用量，發(fā)展生物防治技術(shù)將成為大勢(shì)所趨；通過設(shè)施光能利用、作物生長(zhǎng)與溫室環(huán)境關(guān)系等基礎(chǔ)理論研究，設(shè)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與新材料開發(fā)等技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家受到重視；在節(jié)水方面，正在研究以作物需水量信息為依據(jù)的自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)。