文|辜松

工人在植物工廠工作

一、前言

設(shè)施農(nóng)業(yè)是集工程技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)、自控技術(shù)為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，需要裝備與農(nóng)藝融合、生產(chǎn)自動(dòng)化與信息化結(jié)合，使土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高，達(dá)到有效增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、抗風(fēng)險(xiǎn)能力和市場競爭力的目的，這其中尤以種苗、蔬菜和花卉為主的設(shè)施園藝生產(chǎn)發(fā)展最為迅猛。設(shè)施園藝生產(chǎn)廣泛應(yīng)用于蔬菜與花卉生產(chǎn)中，近年國家投資補(bǔ)助建設(shè)了大批溫室，使得我國溫室種植面積已位居世界第一 。2012年以后，我國連棟溫室園藝種植面積呈現(xiàn)出跨越式增長，連棟溫室是設(shè)施園藝規(guī)模化、裝備化、智能化及信息化生產(chǎn)的保證，代表了現(xiàn)代園藝生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。設(shè)施園藝生產(chǎn)作業(yè)裝備是指能夠完成特定園藝生產(chǎn)作業(yè)過程、執(zhí)行先進(jìn)技術(shù)流程的設(shè)備與控制系統(tǒng)等的統(tǒng)稱。設(shè)施園藝裝備化作業(yè)生產(chǎn)是指針對種苗培育、栽培生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，利用裝備進(jìn)行規(guī)?；⒓s化、智能化及信息化生產(chǎn)?！笆濉逼陂g國家通過重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能農(nóng)機(jī)裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)，大力支持了設(shè)施園藝智能裝備技術(shù)的開發(fā)，有效推動(dòng)了設(shè)施蔬菜示范生產(chǎn)，促進(jìn)了我國設(shè)施園藝裝備化生產(chǎn)的發(fā)展。

二、我國設(shè)施園藝自動(dòng)化生產(chǎn)裝備的現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代借鑒歐美精量播種技術(shù)，大力開發(fā)穴盤精量播種生產(chǎn)線，是我國設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備研究的第一個(gè)高潮。2000年以后，在荷蘭、以色列及日本等國家園藝裝備先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，我國進(jìn)一步在自動(dòng)嫁接、自動(dòng)灌溉、溫室物流化輸送及水肥一體化施用技術(shù)等方面開展了廣泛研究，2010年以后達(dá)到第二個(gè)高潮。目前，我國設(shè)施園藝自動(dòng)化生產(chǎn)裝備的應(yīng)用表現(xiàn)為以下特點(diǎn)。

（一）穴盤精量播種機(jī)推廣廣泛

20世紀(jì)90年代，美國、英國公司的精量播種機(jī)開始進(jìn)入我國時(shí)的售價(jià)在每臺（套）近百萬元，這期間我國播種機(jī)的研發(fā)也進(jìn)入高潮，幾乎每個(gè)省份都有生產(chǎn)廠家。2000年以后，荷蘭 、意大利等歐洲公司的精量播種機(jī)進(jìn)入我國花卉種植和種苗生產(chǎn)企業(yè)，銷售價(jià)格降到幾十萬元。經(jīng)過市場洗禮，國內(nèi)涌現(xiàn)出一批質(zhì)量穩(wěn)定、做工優(yōu)良、售后完善的穴盤精量播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，他們將穴盤精量播種機(jī)的價(jià)格降到了10萬元，有些產(chǎn)品更是降到了5萬元以下，穴盤精量播種機(jī)已成為有一定規(guī)模的種苗生產(chǎn)企業(yè)及設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的標(biāo)配設(shè)備。

（二）設(shè)施園藝行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)廣泛引進(jìn)荷蘭技術(shù)裝備系統(tǒng)

2010年天津?yàn)I海國際花卉科技有限公司針對盆栽紅掌，率先在國內(nèi)引進(jìn)成套荷蘭大型苗床輸送物流化生產(chǎn)裝備，由此開始我國陸續(xù)以成套或關(guān)鍵裝備形式引進(jìn)荷蘭物流化生產(chǎn)裝備，我國部分設(shè)施盆栽花卉、種苗及水培葉菜生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了物流化自動(dòng)生產(chǎn)，使我國設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備技術(shù)與信息化管理水平達(dá)到一個(gè)新高度。

（三）全國范圍建成一批設(shè)施園藝示范生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)園

“十三五”期間，由國家及地方政府投資，圍繞蔬菜生產(chǎn)，以生產(chǎn)示范為目的，全國各個(gè)省份建成一大批設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)園，實(shí)現(xiàn)了溫室內(nèi)環(huán)境自動(dòng)化控制、機(jī)械化播種、自動(dòng)水肥一體化施用等作業(yè)，提高了作業(yè)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。

（四）部分中型設(shè)施園藝種植企業(yè)自行研究簡易設(shè)備

中型規(guī)模設(shè)施園藝企業(yè)受困于規(guī)?；a(chǎn)需求、勞動(dòng)力成本攀升、企業(yè)資金有限等多重壓力，部分企業(yè)自行開發(fā)簡易型物流化生產(chǎn)裝置與物流輸送裝置。分別開發(fā)出基質(zhì)攪拌、基質(zhì)自動(dòng)裝盆、種苗自動(dòng)移植、軌道車種苗穴盤、盆栽托盤輸送的設(shè)備以及簡易苗床栽培、軌道電動(dòng)運(yùn)送裝置。

（五）設(shè)施園藝裝備技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍逐步壯大

設(shè)施園藝裝備技術(shù)以荷蘭為首的歐洲技術(shù)最為先進(jìn)，2010年，我國開始引進(jìn)荷蘭溫室生產(chǎn)技術(shù)與裝備。相關(guān)企業(yè)與國內(nèi)大專院校合作，開發(fā)出多種溫室自動(dòng)化生產(chǎn)裝備，已基本實(shí)現(xiàn)溫室大型苗床物流化生產(chǎn)系統(tǒng)全套裝備國產(chǎn)化，帶動(dòng)了國內(nèi)物流輸送裝備技術(shù)的發(fā)展。近年，國內(nèi)多所大專院校、科研院所介入溫室生產(chǎn)裝備的研發(fā)，設(shè)施園藝裝備技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍逐步壯大。

（六）非農(nóng)資金有力推動(dòng)設(shè)施園藝自動(dòng)化裝備的應(yīng)用

近年在國家相關(guān)政策的推動(dòng)下，大批非農(nóng)資金強(qiáng)勢進(jìn)軍設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，引進(jìn)國外成套設(shè)備與技術(shù)，構(gòu)建具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。大型企業(yè)的進(jìn)入為設(shè)施園藝生產(chǎn)帶來了活力，帶動(dòng)了整體技術(shù)裝備的升級換代，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的強(qiáng)勁推動(dòng)力。

（七）溫室種植生產(chǎn)裝備逐步完善

設(shè)施園藝主要是在溫室進(jìn)行種苗、蔬菜和花卉生產(chǎn)。目前，種苗生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制溫濕環(huán)境、種植基質(zhì)機(jī)械化攪拌、自動(dòng)生產(chǎn)紙缽、穴盤機(jī)械化填裝基質(zhì)、自動(dòng)化穴盤精量播種、機(jī)械化澆水施肥、水培葉菜機(jī)械生產(chǎn)、機(jī)械化清洗穴盤等作業(yè)，并針對溫室內(nèi)穴盤和盆栽花卉實(shí)現(xiàn)了大型物流苗床的輕簡化輸送和自動(dòng)化輸送。

三、存在的問題

（一）設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備整體發(fā)展水平低

通過裝備引進(jìn)，部分大型龍頭企業(yè)設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備已處于國際先進(jìn)水平；通過“十五”以來國家科研項(xiàng)目的推動(dòng)，各省構(gòu)建起一批裝備生產(chǎn)水平較高的種苗生產(chǎn)企業(yè)和蔬菜、花卉示范生產(chǎn)基地。但是，中國多數(shù)的溫室大棚、日光溫室種植戶的生產(chǎn)水平低下。目前，設(shè)施園藝整體機(jī)械化作業(yè)規(guī)模仍低于40%，設(shè)施園藝整體生產(chǎn)裝備發(fā)展仍處于初級階段，還有很長的路要走。

（二）國內(nèi)設(shè)施園藝裝備技術(shù)產(chǎn)品化步伐緩慢

一些大專院校、科研院所與設(shè)施裝備生產(chǎn)企業(yè)圍繞溫室園藝生產(chǎn)各環(huán)節(jié)開展了多方面研究，推動(dòng)了國內(nèi)設(shè)施園藝生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，起到了平抑國外設(shè)施園藝裝備進(jìn)口價(jià)格的作用。但是，成果產(chǎn)品化步伐緩慢，其原因是大專院校及科研院所與企業(yè)結(jié)合不緊密，前者技術(shù)力量強(qiáng)，后者具有制造能力，二者分別在各自的領(lǐng)域單打獨(dú)斗，未能夠形成優(yōu)勢互補(bǔ)。

（三）缺乏標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)藝流程制約裝備的開發(fā)

我國設(shè)施園藝蔬菜種植品種多、種植模式不統(tǒng)一，目前形成“土法洋法”并存的局面。引進(jìn)的自動(dòng)化裝備在應(yīng)用上依靠國外的種植模式，生產(chǎn)資料成本高，難以推廣。國內(nèi)種植模式類型繁多，對生產(chǎn)裝備的開發(fā)造成困難，開發(fā)出的溫室種植生產(chǎn)裝備通用性不好。

（四）設(shè)施園藝裝備開發(fā)研究方向不均衡

早期多以溫室結(jié)構(gòu)為主，2000年以來主要集中在溫室環(huán)境調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制方面，對自動(dòng)化生產(chǎn)裝備方面的觸及不多，致使目前我國設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用水平落后于先進(jìn)國家，導(dǎo)致國內(nèi)設(shè)施園藝生產(chǎn)機(jī)械化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率不高，最終表現(xiàn)為設(shè)施園藝生產(chǎn)、單位產(chǎn)出率不高，難以形成國際競爭力。近年，許多大專院校開始關(guān)注設(shè)施園藝生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)裝備開發(fā)，如基質(zhì)填充機(jī)、播種機(jī)、嫁接機(jī)、花卉種苗移植機(jī)、機(jī)器視覺分級裝置、花卉包裝機(jī)等。但是，溫室生產(chǎn)內(nèi)部連接節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)裝備、輸送生產(chǎn)資材的物流輸送裝備開發(fā)滯后。這導(dǎo)致設(shè)施園藝生產(chǎn)中雖然使用了各類生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備完成穴盤基質(zhì)填充和播種等機(jī)械作業(yè)，仍需利用人工搬運(yùn)生產(chǎn)資材，使自動(dòng)化節(jié)點(diǎn)作業(yè)裝備的效率難以發(fā)揮，總體生產(chǎn)效率并沒有得到有效提高。

四、發(fā)展現(xiàn)代設(shè)施種植智能化生產(chǎn)裝備的建議

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，以及我國人力成本的提高，設(shè)施種植到了進(jìn)行生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。設(shè)施種植生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的核心是實(shí)現(xiàn)作業(yè)的機(jī)械化、管理信息化，目標(biāo)是大力提高土地產(chǎn)出率、提升人均勞動(dòng)效率、降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，縮小與國外設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的差距，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、智能化、數(shù)字化生產(chǎn)，增強(qiáng)我國設(shè)施園藝生產(chǎn)的競爭力。

（一）制定符合國情的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)藝流程

為解決我國目前設(shè)施園藝生產(chǎn)品種繁多、栽培方法不統(tǒng)一、使用資材類型繁雜導(dǎo)致的制約設(shè)施生產(chǎn)裝備開發(fā)進(jìn)程的問題，必須針對我國國情、設(shè)施生產(chǎn)特性，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，加速開展設(shè)施園藝生產(chǎn)流程、生產(chǎn)資材規(guī)范的研究與制定工作，為設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備開發(fā)提供明確的作業(yè)條件、清晰的技術(shù)要求。

（二）簡易溫室輕簡化裝備與連棟溫室自動(dòng)化裝備并行開發(fā)

在國家提出工業(yè)化、城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化協(xié)調(diào)同步的形勢下，設(shè)施種植應(yīng)兩條腿走路，分別針對簡易溫室和連棟溫室構(gòu)建相應(yīng)的生產(chǎn)裝備體系。針對國內(nèi)占設(shè)施園藝面積最大的大中小棚和日光溫室，開發(fā)構(gòu)建輕簡化生產(chǎn)裝備體系，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境監(jiān)測、肥水灌溉智能化管理：播種環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)嫁接作業(yè)，溫室內(nèi)部生產(chǎn)物料實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)輸送、搬運(yùn)。提高關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，最終提高經(jīng)濟(jì)效益。

針對連棟溫室，實(shí)現(xiàn)大部分機(jī)械化作業(yè)，節(jié)點(diǎn)作業(yè)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)物流化自動(dòng)輸送作業(yè)，溫室內(nèi)部作業(yè)整體實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)作業(yè)和輸送作業(yè)的智能化協(xié)調(diào)運(yùn)行，溫室內(nèi)部環(huán)境控制與肥水灌溉根據(jù)不同作物的栽培系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與灌溉管理，人工僅完成智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的管理、設(shè)備維修及個(gè)別機(jī)械難以完成環(huán)節(jié)的作業(yè)，基本上達(dá)到溫室內(nèi)部生產(chǎn)全程機(jī)械化作業(yè)水平。在部分高水平企業(yè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境水肥控制系統(tǒng)、作業(yè)裝備控制系統(tǒng)及生產(chǎn)資源管理系統(tǒng)集成運(yùn)作，達(dá)到訂單生產(chǎn)、病害預(yù)警、栽培速度調(diào)控的智能化、高效益生產(chǎn)模式，拉近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，切實(shí)增強(qiáng)我國設(shè)施園藝生產(chǎn)在國際上的競爭力。

節(jié)能日光溫室

（三）依托高附加值作物開發(fā)設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備體系

設(shè)施園藝生產(chǎn)流程是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，真正構(gòu)建一個(gè)具有實(shí)際生產(chǎn)功能的高效生產(chǎn)裝備體系難度較大，需要充足的資金投入、持續(xù)的技術(shù)支持、實(shí)際生產(chǎn)對象的檢驗(yàn)和不斷的改進(jìn)。因此，構(gòu)建設(shè)施園藝生產(chǎn)裝備體系應(yīng)首先針對高附加值作物生產(chǎn)企業(yè)，依托企業(yè)資金優(yōu)勢、對智能裝備的緊迫需求及實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)流程，推動(dòng)新產(chǎn)品的開發(fā)，構(gòu)建完善的智能生產(chǎn)裝備系統(tǒng)。在智能裝備系統(tǒng)改進(jìn)、完善的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步推動(dòng)向其它作物領(lǐng)域擴(kuò)展。歐洲的設(shè)施園藝智能化生產(chǎn)裝備體系開發(fā)歷程亦是如此。

（四）通過行業(yè)協(xié)會(huì)促進(jìn)設(shè)施種植良性發(fā)展

行業(yè)協(xié)會(huì)是設(shè)施種植專家與生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與工程技術(shù)結(jié)合的平臺。通過設(shè)施農(nóng)業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)，組織行業(yè)專家調(diào)查生產(chǎn)中存在的問題及對自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，為新設(shè)備研制、新技術(shù)開發(fā)提供指導(dǎo)性建議，協(xié)調(diào)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的開發(fā)與生產(chǎn)，推廣新技術(shù)新裝備，結(jié)合智能裝備體系的開發(fā)，制定栽培生產(chǎn)規(guī)范，促進(jìn)設(shè)施種植的有序、可持續(xù)性發(fā)展。