新形勢下設施農業及其機械化發展思考

農業農村部規劃設計研究院 中國農機化協會設施農業分會

□ 張躍峰

近30年來，設施農業一直占據農業熱點地位。在消費升級和農業供給側改革雙重驅動下，設施農業規?？焖侔l展，機械化穩步提升，高端技術、高端裝備應用不斷推進，總體步入“總體穩定、局部興旺”的發展時期，遇上前所未有的發展機遇。但是，隨著社會經濟發展和技術進步日新月異，新時代設施農業發展的持續發展也需要新思考。

一、設施農業面臨的新形勢

（一）總量穩定質量優化

自上世紀90年代以來，我國設施農業規?？焖贁U大。從2008年起，實現了10%以上的年均增長速度，2015年出現拐點后，每年有微弱減少。據2019年統計數據，達到國家和行業相關標準的設施面積總量保持在185 萬公頃以上。而實際上，規?？偭课⑷鯗p少的過程也是優化調整的過程，在這一期間，使用率、集約化水平得到提升，裝備技術水平實現了優化，尤其是生產主業的再次回歸，也被看作是設施農業自我完善和調整升級的行為。值得關注的是，這一優化進程是以設施裝備提升為明顯特征的。一是傳統日光溫室和塑料大棚，標準化水平進一步提升，結構形式與作業空間進一步優化，環境調控能力顯著增強；二是現代化大型玻璃高效溫室，近五年來新建量激增，推動了溫室裝備質量和水平快速提升。據不完全統計，自2017年以來我國新建大型玻璃溫室近900 公頃，在設施農業總量中占比雖然很小，但在技術體系和產業模式方面的探索意義重大?？偭糠€定和質量優化，將促進我國設施農業可持續發展。

（二）扶持政策更加精準

設施農業的扶持政策持續增多且越來越精準。2018年，國務院《關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級的指導意見》（國發〔2018〕42 號）明確提出，設施農業機械化水平到2025年提升到50%的目標。2019年，自然資源部、農業農村部發布了《關于設施農業用地管理有關問題的通知》（自然資規〔2019〕4 號）。2020年6月，農業農村部發布了《關于加快推進設施種植機械化發展的意見》（農機發〔2020〕3 號），提出了設施種植業機械化水平總體目標、現階段主要任務和保障措施，要加強農機購置補貼等政策向設施農業等新興領域傾斜。

（三）發展條件推拉并存

基于社會經濟發展，設施農業發展環境條件發生了重大變化。一方面，隨著勞動力成本、用地成本和環境壓力導致的生產成本上升，以及農產品產能增加導致銷售價格下降，設施農業面臨著投入產出方面的重大挑戰，但同時也可能是促使設施農業實現良性發展的拉動力。另一方面，在數字技術和智能化技術不斷成熟的大背景下，農業與休閑、旅游、文化、生態等業態相結合實現了產業功能拓展，設施農業作為可控農業的典范獲得了前所未有的推力。

（四）產業升級分層態勢顯著

設施農業產業升級還在繼續，沿著新細分產品結構這條主線，可以看見一套生產技術體系、工程裝備體系和管理體系正在建立形成，并且出現了顯著的分層態勢，其背后的含義是設施農業的社會功能發生著深刻轉變?？傮w上，設施農業的產業使命正逐步從保障供給向創造美好生活轉變。保供給階段，以產出大宗蔬菜滿足人民基本生活需要為目標；創造美好生活階段，不僅要繼續產出滿足基本供給，還需要提供更加多元化、更具健康生活、更有文化藝術內涵的商品和服務，滿足人民對美好生活的需求。在這種趨勢拉動下，將帶動多層次設施形式和裝備體系的發展應用，形成更為清晰的產業分層架構。

（五）技術創新基礎扎實

我國設施農業科研創新可謂基礎扎實，在設施園藝栽培技術、工程技術、裝備技術等多個方向成果頗豐，在日光溫室和塑料大棚為主的設施中得到廣泛應用，為產業提質增效發揮了重要作用。但與此同時，受地域、品類、工程裝備條件、管理水平等多因素影響，設施農業有其復雜性一面，基于特定品類、溫室形式、特定地域的成套技術集成頗為不足，從而制約了創新技術的效能發揮。尤其是在推廣應用中，創新技術成果常因未集成成套而凸顯短板效應。

（六）國際融合快速深化

近五年來，隨著國際貿易條件優化，伴隨著國際化從業人員增多和企業群體多樣化，尤其在高端溫室領域，國際技術和裝備應用迅速增加，融合尤為顯著?？陀^評價目前的國際融合，好處是帶來了更豐富的技術供給和借鑒經驗，但也存在盲目照搬的風險，特別是對我國自主創新技術的應用空間，特別是在高水平溫室中的應用空間形成了一定程度擠壓效應。

（七）工程裝備體系成熟

經過30 多年發展，我國已建成以企業為主體的成熟工程裝備供給體系，涵蓋溫室建造材料設備、溫室工程建設承包商以及作業機具、耗材生產企業等，門類較為齊全，全國擁有技術隊伍的設施工程企業800家以上，擁有生產設備的溫室材料和設備企業近500 家。其中，北京華農等一批創新型企業，為我國設施農業自主創新提供了制造支撐。但是，行業標準應用相對滯后、共享平臺建設不足、企業自身優化較慢等問題依然存在，設施農業仍面臨發展挑戰。

（八）多重短板依然存在

我國設施農業大而不強是基本共識，存在著制約產業提檔升級的多重短板。一是科技創新長期呈現點狀布局，以結合品類主線、全程優化集成為目標的創新協作體系構建不足，導致科研成果百花齊放，但生產應用效果和顯示度不足，特別是產業盈利能力提升效果不明顯，商業推動滾動開發嚴重缺乏。二是在作業精準性要求高的關鍵環節自動化裝備、設施農業適宜品種、高效工廠化設施農業集成設計等環節，五年間國外產品和技術占70%以上。三是設施農業工藝、工程、裝備、生產技術的標準化程度、成套化水平不高，基于環境調控、工藝效率的優化理論成果較少，實踐中經驗主義流行，精準研判和設計能力欠缺。四是雖然具備門類較為齊全的工藝工程裝備供應體系，但較為粗放；設施種植者的生態意識、管理水平、盈利和競爭能力均亟待提高。

二、發展建議

（一）細化落實支持政策

隨著設施農業用地、農機購置補貼等利好政策政策的出臺，設施農業將邁向更加良性發展的軌道。但是，全國各地資源豐裕水平、設施農業適宜技術、主導業態等因素存在很大差異，面對都市圈層、城鎮圈層、鄉村底層不同的發展目標和要求，政策細化落實有待進一步強化。以設施用地為例，自然資規〔2019〕4 號文發布以來，從2019年12月到今年7月，已有11 個省出臺了相應設施農業用地管理政策，但在耕作層破壞如何定標定性、大型集群化設施項目的附屬設施面積等關鍵問題上尚未細化；溫室設施使用基本農田的劃補要求將涉及更多經營主體，實施程序沒有問題但實施主體間的協調將非常困難。

從購機補貼向設施農業傾斜執行角度看，在浙江、江西等試點省份，當前補貼重點都放在了溫室大棚骨架上。在設施建造成本中，骨架占比隨設施智能化、環境調控能力、高效生產能力的提高而降低，而環境調控設備、栽培設施設備、生產作業設備比重會隨之同步提高；對連棟溫室而言，鋼骨架成本占比通常低于50%，對高性能玻璃溫室而言，占比低至30%以內。需盡快制定更為全面的分類目錄，使骨架以外的設備納入補貼范圍，形成越高效補貼越高的良性引導。

（二）加強生態資源管控

設施農業生產造成的生態問題沒有得到足夠重視，地下水開采、地熱利用、灌溉肥水排放、秸桿處理、基質廢棄生產資料處理等方面管控較為薄弱。一方面，帶來可持續發展隱患，另一方面，不利于生態綠色新型技術推廣應用。因此，在重點發展區域，地方政府應結合生態環境相關法規，瞄準設施農業和大田農業差異，制定設施農業生態資源管理要求并通過實施加強控制。

例如，在無土栽培面積擴大過程中，營養液廣泛使用是必然趨勢，廢棄液體排放將給環境形成不利影響。目前我國尚未出臺強制性管理辦法，但歐盟在無土栽培技術應用初期就通過法規引導，普遍采用封閉式循環的營養液系統，既保護了耕地和生態環境，也大幅提高了水肥資源利用率。不僅如此，在基質使用、生產投入品使用上，均應制定更為嚴格的管理措施，鼓勵環境友好型技術應用發展。

（三）優化科研協作體系

30 多年來，我國設施農業科研成果成功解決了以日光溫室和塑料大棚為主的設施生產技術問題。但也必須看到，由于設施農業交叉性強，科研創新更容易陷入相互割裂、協作無力的境地?，F代科技越來越注重精準針對性，設施農業領域基礎研究、應用研究都與露地農業共用平臺和團隊，雖有一定側重但研究精力聚焦不足，成果針對性弱，應用效果很難達到最佳，導致成果在國際競爭中處于弱勢。應用研發方面，雖有大量創新型企業投入，但基于當前科研經費分配機制等現狀因素，能夠全程協作的較少。

設施農業技術的發展，需要實現高度精準技術銜接、全程技術高效配套和資源利用率最大化，對技術創新成果的成套性、涵蓋生產鏈條長短，都有著越來越高的要求，亟待引導優化協作體系，培育細分設施種植品類、細分地域與設施類型，通過品種篩選、栽培技術、溫室設施、生產裝備協同，打造科研創新團隊，建設研產推深化協作隊伍，更好地發揮科研成果應用價值，體現效益和效果，增強我國設施農業科研成果呈現能力，提高國際化創新技術競爭能力和轉化應用率。

節本增效是設施農業技術創新的根本目的，在不降品質前提下提高單產是其中核心目標。除栽培技術和設施外，溫室環境調控設備、生產作業設備等會通過遮光及調控因子耦合變化對長勢和產量產生非預期影響。為此，建立以栽培技術為核心的研發協作體系更顯重要性。

（四）加強前沿技術研發

勞動力成本上升等外因和工業等其他領域技術進步，構成拉動設施農業技術進步兩大動力來源。從后者看，設施農業對節能技術、智能裝備技術、信息感知技術、環境調控技術、水肥管理技術、設施專用品種選育技術等環節均有強烈的產業需求，需要跟蹤這些環節的前沿技術。我國雖然積累了一定量成果，但可靠性高的商品化成果少。應大力發揮創新聯盟和各類創新機構的作用，加大與其他領域技術交流和引進力度，開展智能裝備、水肥裝備、節能裝備、環境調控裝備研發，加強設施環境精準設計理論依據研究和設計模型研發，注重成果熟化，確保我國自主創新技術獲得持續生命力。

（五）注重建設前期策劃

當前，集群化大棚、日光溫室以及大型連棟溫室都以項目方式建設，具有較好的管理條件。但在實踐中，項目策劃急而淺，導致大多數設施建設選址缺乏科學性，功能定位上盲目追求鏈條完整，溫室設施建造推進層次混亂，設計照搬多，設施園藝產品和服務類產品趨于雷同，導致盈利艱難。例如，近五年來，新建大型玻璃溫室多數采用成套荷蘭栽培技術和溫室裝備體系，這類溫室80%以上的種植面積生產番茄，主要瞄準以串收小番茄為代表的細分市場。

調研發現，在策劃階段，目標市場價格定位為14—45 元/Kg，以最低14 元/Kg 計算，占城市居民月均收入比重達到荷蘭和美國的兩倍。發達國家產品分層已經成熟，價格基于理性消費而相對穩定，其收入占比可作為我國同等產品價格回歸趨勢借鑒，如此則有可能出現，即使是分層后的高端串收番茄，在消費理性回歸后價格也極有可能降低50%，但此時工程裝備投入后折舊和運行成本已經定型，這將嚴重影響收入和盈利預期，存在較高運營風險。

對于日光溫室和塑料大棚，前期策劃不足則會導致產品滯銷和巨大資源浪費。因此，應調整對設施建設工作的組織理念，不僅借鑒工廠化理念，實現集約化、流程化的生產組織，更要實現深入完整的前期策劃，包括項目策劃、可行性研究、工藝工程方案制定、工程設計等幾個明確階段，且不能前后倒置，避免常見的設計在前，策劃和工藝方案在后的情況發生。

（六）扶持行業社會團體

我國現有設施農業行業協會和產業聯盟，通常面臨生存和發展壓力，行業調研不夠充分，基礎數據積累單薄，無法滿足行業發展對咨詢服務、投資決策、科研需求捕捉、產品選擇和定位等需要。目前尚無涵蓋設施農業生產全過程的社會團體，由于產業總體規模大，尤其是設施使用和生產環節，設施類型、面積、種植品類品種、產出量和周期、從業人員等數據龐大，且涉及地域廣、主體多，行業大數據建設意義重大，由于設施農業盈利能力相對弱，領域內企業自主投入大數據建設尚未出現。為此，急需扶持一批全國性和地方性社會團體，為設施農業高質量發展提供數據共享服務支撐，建設更加有效的合作平臺。

（七）建設多元支撐體系

設施農業專業性強，但目前在科技支撐、檢測鑒定、市場信息等服務環節，仍交織在傳統主導門類為主線的大行業中，如蔬菜、花卉、農機等領域，均同時存在大田和設施農業，導致設施農業支撐體系專業性不夠強，技術、服務過于廣譜性，支撐服務效率欠佳。另一方面，新的扶持政策也需要対靶設施農業。為此，應鼓勵引導地方政府和企業力量，培育一批設施農業科研創新集聚區、研學產推協作集聚群；建設一批設施種植檢測服務、設施工程材料和裝備檢測的專業性服務機構，構建多元化支撐體系。

（八）加強緊缺人才培養

設施農業人才，尤其是熟練技術工人尤為缺乏，建好設施用不好，優質產出賣不好。據估測，在設施農業2000 余萬業者中，有近20%的作業培訓需求；具有較高環境調控能力的連棟溫室在5000 公頃以上，需要新型設備和新興技術使用能力的新型工人近2 萬名；各類新興的設施種植企業，需要掌握現代精準生產理念、經營管理能力的技術、管理和運營人員近3000 名。

近兩年來，許多工商資本投入設施農業，人才缺乏尤其是團隊建設成為普遍難題。特別是當前新技術爆發式增長迭代背景下，經驗主義和傳統管理的問題越來越明顯，對新型人才需求更為迫切。人才培養不可一蹴而就。中國農機化協會設施農業分會連續四年開展設施種植、溫室建設、運營管理、行業標準等方面的培訓，取得了一定效果，但對行業發展遠遠不夠，在全國層面和重點地區，加強培養機構和農廣校之間的合作，加強設施農業專項技術培訓力度，引導鼓勵社會團體和企業建設人才交流平臺，方可滿足合格人才供給。

（九）提升產業盈利能力

日光溫室和塑料大棚，是農民增收的重要方式。但眾所周知的是，如果由企業經營則很難盈利，特別是功能拓展不充分時，種植主業收入占比高時。換句話說，在占設施農業絕大部分比重的板塊中，設施農業投資收益能力很低，投入產出不具有常規經濟邏輯。近年來，許多地方推進種植業結構調整，轉糧為菜，轉露地種菜為設施種植，但仍沒有從根本上改變這種局面。這中情況帶來多方面隱患，一是吸引投資能力弱，二是吸引勞動力能力弱，三是創新成果轉化應用動力弱；再就連棟溫室來說，經營主體多為企業，盈利能力同樣欠佳。以上問題的根源是多方面的，但可以通過慎密的前期謀劃、科學的運營管理予以解決。

三、產業展望

在鄉村振興戰略實施的大背景下，設施農業將持續成為社會關注的焦點，成為現代農業領域的熱點。在新興技術推動下，設施農業在生產端和供應鏈方面正在醞釀一場深刻變革。

（一）裝備智能化快速發展

當前我國設施農業機械化率僅為38.31%，且分布不均衡，連棟溫室較高，日光溫室和塑料大棚較低，智能化是設施農業發展的大趨勢，尤其在勞動力等生產要素成本持續上升、生產過程精準化可控要求持續提高的情況下，設施農業智能裝備技術將得到快速應用。但就現狀看，由于機械化水平較低，對智能化技術支撐在短期內無法全面實現，或將呈現“局部環節智能化、生產全程數字化”的階段化推進局面。在連棟溫室領域，智能化裝備技術應用比重將持續高于日光溫室和塑料大棚；在集群化的日光溫室、塑料大棚以及連棟溫室上，生產全程數字化技術有望全面推進；在人工 光利用型植物工廠、全封閉 大型溫室等部分領域，有望在近階段實現全程智能化。

（二）機藝融合將更為廣泛

農業農村部《關于加快推進設施種植機械化發展的意見》提出，要推進農機農藝融合、機械化信息化融合。在當前和未來相當長時期，設施農業將立足更為復雜的邊緣技術特征，不僅是農機農藝融合，還將注重農機、農藝、工程三方面融合，拓展融合的廣度和深度。三方融合，不僅體現在溫室設施的宜機化，還將在光、溫等環境因子調控耦合作用上有更為精細的體現。例如，在工程設計和裝備配置中更精準地計算光環境指標，就是工藝、工程、裝備更精準化的表現。另外，隨著生產經營水平提升，農藝作業將滲透到各種設施類型流程中，傳統農藝或將轉變為工廠化農業工藝，對溫室大棚設施的認識將轉變為環境可控的農業車間，工藝、工程、裝備將深度融合互為紐帶，三者之間相互影響作用將大幅增強。

（三）栽培技術進步推動整體提升

在借鑒和引進其他領域技術中，設施農業的多樣性需要謹慎對待。在環境調控水平高的連棟溫室實踐中，較為普遍的情況是，建好溫室后，請來一位或一批國內外種植老手，即使選定熟悉的品種，使用熟悉溫室設施，卻無法達到以前的產量，這便是典型的多樣性問題體現。設施農業生產面對多品類、多設施類型、多種氣候、多類水土條件，還存在不同技術人員、不同生產工藝、不同水肥配方，在多重因素之間，構成了設施農業栽培技術的高度復雜性。即使存在微弱差異，逐級放大后都有可能產生較大單產或品質變化。如果考慮產品銷售環節的競爭力，還要考慮消費者口味和習慣，把產品變成不同階段、不同形態的商品，栽培技術多樣化就需要進一步增強。栽培技術多樣化趨勢，意味著不可復制和照搬，必須因地制宜試驗、總結、提高。

與之相應的是以栽培技術為支撐的栽培管理，裝備智能化、環境調控精準化都服務于栽培管理。在設施農業機械化水平評價中，將生產過程管理分為耕、種、收、環控、施肥五個主要環節，每個環節都是栽培管理的構成部分。栽培管理需要的精準化程度，決定了機械化升級過程中的精準化水平，過高或過低都將使栽培管理無法適應，或者說，都將造成浪費。因此，未來設施農業將越來越深刻地體現栽培技術決定裝備高度，栽培管理目標或將決定裝備配置水平。