朱 龍 陳 杰 吳筱棟 朱 悅 吳軍輝 劉 俊

(1.上海市寶山區(qū)農(nóng)機(jī)站，上海 201900 ； 2.同濟(jì)大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院 上海 200092)

設(shè)施農(nóng)業(yè)(protected agriculture)是采用人工技術(shù)手段，改變自然條件，創(chuàng)造出適宜于植物或者動(dòng)物生長的環(huán)境條件，使之能夠不受外界環(huán)境因素制約全天候、周年化生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。設(shè)施農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中交叉型、綜合型以及應(yīng)用型的生產(chǎn)系統(tǒng)，它的主體就是環(huán)境安全型溫室、圈舍以及菇房。設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵是利用各種建筑和設(shè)施，為植物或動(dòng)物提供一種相對(duì)理想的生長環(huán)境，能夠使得植物或動(dòng)物在不適宜其生長的季節(jié)和氣候條件下，也能正常的生長。它根據(jù)不同的種養(yǎng)品種需要設(shè)計(jì)成不同設(shè)施類型，同時(shí)選擇適宜的品種和相應(yīng)的栽培技術(shù)[1-3]。設(shè)施農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具備高科技、反季節(jié)和多樣性的特色，在投入產(chǎn)出上屬于高投入、高產(chǎn)出、高效益。不同的國家，設(shè)施農(nóng)業(yè)，也可以稱為工廠化農(nóng)業(yè)、可控環(huán)境農(nóng)業(yè)、保護(hù)地農(nóng)業(yè)以及設(shè)施農(nóng)業(yè)，這些名稱只是在文字表達(dá)上有所不同，但其實(shí)質(zhì)內(nèi)涵是一致的[4]。伴隨著當(dāng)代信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，設(shè)施農(nóng)業(yè)也正朝著智能化、無人化、高效化的方向發(fā)展。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

據(jù)2017年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全世界設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積達(dá)到460萬hm2，主要分布在亞洲、歐洲和美洲[5-9]，其中，東亞的中國、韓國和日本，歐洲的荷蘭、美洲的美國都是設(shè)施農(nóng)業(yè)面積較大的國家，特別是東亞三國，由于傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣，蔬菜的人均需求量較大，所以依托于蔬菜生產(chǎn)發(fā)展起來的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展也極為迅速，僅中國、日本和韓國3個(gè)國家的設(shè)施農(nóng)業(yè)面積之和就占世界設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積的82.90%[10-15]。

1.1 設(shè)施類型

設(shè)施農(nóng)業(yè)中用于生產(chǎn)的各類設(shè)施，可以按一定的規(guī)律進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)分，可以分為文洛型(venlo)、圓拱形、全開型以及我國獨(dú)有的坡面日光溫室；按被覆的材料，可以分為玻璃溫室、塑料薄膜溫室和PC陽光板溫室，比重是最大的是塑料薄膜溫室(含中小拱棚)，面積接近292萬hm2，占比為63.5%，以亞洲國家面積最多。玻璃溫室近幾年普及較快，構(gòu)造大多為文洛型(venlo)連棟溫室，面積約為6萬hm2左右，占比約為1.2%，主要集中在歐洲荷蘭及北歐和美國[7]。

1.2 設(shè)施作物

設(shè)施作物的生產(chǎn)對(duì)象首先是園藝作物，包括蔬菜、水果和花卉，在園藝作物中，又以蔬菜種植面積最大，蔬菜占整個(gè)設(shè)施栽培總面積的85%以上，以茄果類、瓜類和綠葉菜為主；其次，為觀賞植物，大多數(shù)是盆花和切花。近幾年，既可作為水果也可作為蔬菜的草莓設(shè)施生產(chǎn)發(fā)展迅速[16]。我國除了進(jìn)行設(shè)施園藝作物生產(chǎn)以外，中草藥和食用菌的設(shè)施生產(chǎn)也正在逐步發(fā)展[17-18]。歐美一些發(fā)達(dá)國家，特別是荷蘭，大力發(fā)展高附加值的鮮切花和盆栽花卉設(shè)施生產(chǎn)，如荷蘭花卉的生產(chǎn)全部在溫室內(nèi)進(jìn)行，生產(chǎn)的鮮切花和觀賞植物約占世界花卉市場的80%，每年出口總額占國際市場花卉貿(mào)易的60%，占?xì)W洲市場的70%[19-20]。

1.3 栽培技術(shù)

一些發(fā)達(dá)國家，都有契合自己國家設(shè)施生產(chǎn)發(fā)展的特色設(shè)施栽培技術(shù)，其中荷蘭主要是發(fā)展以巖棉栽培為主的無機(jī)基質(zhì)營養(yǎng)液循環(huán)無土栽培，日本發(fā)展?fàn)I養(yǎng)液土壤栽培和營養(yǎng)液膜栽培(FT栽培技術(shù))，美國則發(fā)揮自己國家信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)的條件，開發(fā)營養(yǎng)液智能反饋調(diào)節(jié)栽培系統(tǒng)和技術(shù)，能夠根據(jù)植物吸收的水分和養(yǎng)分，營養(yǎng)液中剩余的養(yǎng)分以及預(yù)先制定的營養(yǎng)液配方，用計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整每次灌溉和施肥，提高無土栽培植物養(yǎng)分和水分的吸收利用效率。以色列則根據(jù)自己國家是一個(gè)沙漠化缺水的國家，大力發(fā)展以滴灌、微噴灌栽培為主的高效節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè)[21-22]。

2 國外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)

2.1 集約化發(fā)展

一個(gè)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，必然離不開效益，而要獲得效益，必須具備一定的規(guī)模。如果設(shè)施生產(chǎn)產(chǎn)值的增加低于設(shè)施生產(chǎn)土地、人力、運(yùn)維和農(nóng)資投入的增加，是難以實(shí)現(xiàn)設(shè)施生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。要的是設(shè)施農(nóng)業(yè)的效益不斷提升，發(fā)展大型化、規(guī)?；⒓s化的設(shè)施農(nóng)業(yè)是一個(gè)關(guān)鍵舉措，只有這樣，才能提高設(shè)施農(nóng)業(yè)土地利用率、方便機(jī)械化作業(yè)、進(jìn)行集約化生產(chǎn)，提升環(huán)境控制穩(wěn)定性以及提升產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家溫室普遍趨向大型化、工廠化、集約化的方向發(fā)展，美國和荷蘭新建的溫室規(guī)模至少在1 hm2以上[19]。

2.2 植物生產(chǎn)工廠化

用工業(yè)生產(chǎn)的理念、管理和技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是近幾年國外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要特征。農(nóng)業(yè)，特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)，已經(jīng)不是那種靠天吃飯的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)被賦予了“工業(yè)化技術(shù)+農(nóng)作物生產(chǎn)”的內(nèi)涵，通過類似于工業(yè)生產(chǎn)廠房的設(shè)施進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，集生物技術(shù)、工程技術(shù)和系統(tǒng)管理于一體，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從自然生態(tài)束縛中脫離出來，按計(jì)劃周年性進(jìn)行植物產(chǎn)品生產(chǎn)[23-24]。

2.3 設(shè)施生產(chǎn)智慧化

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等技術(shù)的普及以及傳感器等硬件設(shè)備價(jià)格的下降和穩(wěn)定性的提升，設(shè)施生產(chǎn)正在向智能化控制和網(wǎng)絡(luò)化管理的方向發(fā)展。荷蘭的花卉生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理、包裝儲(chǔ)運(yùn)、自檢自控的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了鮮花生產(chǎn)的智能化[25-26]。日本在傳統(tǒng)的精細(xì)化設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，近年來也著力于更先進(jìn)的植物工廠的發(fā)展，截至2016年底，完全密閉的“完全人工光型”以及在玻璃溫室基礎(chǔ)上升級(jí)提升的“人工光與太陽光并用型”植物工廠已超過200家，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)和產(chǎn)品供應(yīng)[27]。

3 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)

3.1 生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，近幾年在綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展、節(jié)能減排增效思想的指導(dǎo)下，各地都在探究摸索效益農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。設(shè)施農(nóng)業(yè)在整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中，是屬于相對(duì)“高投入” “高產(chǎn)出” “高效益” “高科技”的產(chǎn)業(yè)，各地發(fā)展效益農(nóng)業(yè)和脫貧攻堅(jiān)都把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)，20世紀(jì)70年代，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積僅為0.7萬hm2，隨著時(shí)間的推移，到了20世紀(jì)末，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)一步普及推廣，設(shè)施面積已經(jīng)達(dá)到了86.7萬hm2。隨著地域匹配型、氣候適應(yīng)性的農(nóng)業(yè)設(shè)施及其相應(yīng)栽培管理技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，資金支持和投入力度的增大，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐年擴(kuò)大。截至2017年底，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積突破了370萬hm2，在短短20年間體量翻了4～5倍，已成為世界設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，面積和產(chǎn)量都居世界第一[28-29]。

3.2 地域特色明顯

因?yàn)槲覈鶈T遼闊，自然條件差異巨大，所以我國不同的地域都結(jié)合各自的自然條件，因地制宜地發(fā)展符合地域條件的設(shè)施生產(chǎn)?！澳洗笈锉比展狻笔俏覈O(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本格局，南大棚是指在我國南方地區(qū)，包括華南、西南、華東、華中地區(qū)，以發(fā)展塑料大棚為主，塑料大棚也是這些地區(qū)設(shè)施生產(chǎn)的主要設(shè)施類型，當(dāng)然這些年塑料大棚也朝著大型化、聯(lián)棟化的方向發(fā)展[30]；我國北方地區(qū)，包括華北、東北、西北地區(qū)，則以發(fā)展日光溫室為主，這些地區(qū)的絕大多數(shù)設(shè)施都是日光溫室，北方日光溫室也在不斷地進(jìn)行升級(jí)改造，形成具有鮮明特征的結(jié)構(gòu)類型，如薊春型、連棟型、陰陽型、壽光7代等新型溫室[31-33]。

3.3 設(shè)施裝備逐漸升級(jí)

我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展，應(yīng)該走一條外部引進(jìn)吸收，內(nèi)部創(chuàng)新提升相結(jié)合的道路。20世紀(jì)70年代，許多研究人員去荷蘭、日本、美國、以色列等國家學(xué)習(xí)交流，又從這些國家引進(jìn)了一些先進(jìn)的設(shè)施設(shè)備，如荷蘭的文洛型溫室、普瑞瓦的溫室控制系統(tǒng)和自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、日本的設(shè)施用小型農(nóng)機(jī)具、美國的多層充氣溫室、以色列的水肥一體化設(shè)施設(shè)備。在學(xué)習(xí)和引進(jìn)這些設(shè)施設(shè)備之后，我們的消化吸收、提升和創(chuàng)新的步伐一直沒有停止，目前設(shè)施農(nóng)業(yè)的各類溫室、控制系統(tǒng)、栽培設(shè)備、專用農(nóng)資都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化生產(chǎn)，并在生產(chǎn)過程中通過自我創(chuàng)新，逐步形成了一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)施裝備以及生產(chǎn)技術(shù)，并已經(jīng)應(yīng)用到了不同的設(shè)施作物生產(chǎn)中，帶動(dòng)了設(shè)施生產(chǎn)的技術(shù)提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[34]。

4 我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)策與建議

4.1 市場先行

在我國農(nóng)產(chǎn)品總體供大于求，優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品比重有待提升，市場營銷相對(duì)滯后的前提條件下[35]，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)首先要認(rèn)真調(diào)查、分析和研究總結(jié)市場信息，準(zhǔn)確地研究定位重點(diǎn)發(fā)展生產(chǎn)什么農(nóng)產(chǎn)品，采用設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這種農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在什么地方，農(nóng)產(chǎn)品的銷路在哪里、消費(fèi)人群在哪里、營銷方式是怎樣的，才能有的放矢，做到生產(chǎn)和銷售相匹配、資金和技術(shù)相匹配、投入和產(chǎn)出相匹配，不講市場，只講生產(chǎn)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)是難以為繼的。

4.2 人才建設(shè)

21世紀(jì)是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的時(shí)期，是科學(xué)力量加強(qiáng)的時(shí)期，也是數(shù)字信息爆炸的時(shí)期。21世紀(jì)人才決定了產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。特別是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，目前我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的人才“來不了，留不下，用不上，干不了”等問題尤其突出，高素質(zhì)、高學(xué)歷的人才不愿從事農(nóng)業(yè)，不愿在基層一線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，即使留下了，也不愿真正長久的從事這一行業(yè)。所以，一定要堅(jiān)持把科教興農(nóng)、人才強(qiáng)農(nóng)作為支撐設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，鼓勵(lì)各類涉農(nóng)科研高校、職業(yè)教育學(xué)校大力培養(yǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)人才，并用各種政策手段和經(jīng)濟(jì)杠桿鼓勵(lì)這些學(xué)生去基層、去一線，讓人才進(jìn)得來、留得下、干得久。同時(shí)，針對(duì)目前設(shè)施農(nóng)業(yè)從業(yè)者老齡化、低學(xué)歷的特點(diǎn)，開展和生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合、因地制宜、形式多樣，深入淺出的培訓(xùn)和教育，提升設(shè)施農(nóng)業(yè)管理者和生產(chǎn)者的科技水平和實(shí)際應(yīng)用能力[28，36]。

4.3 政策引導(dǎo)

政策扶持是促進(jìn)設(shè)施發(fā)展的根本保證[37]。一是要制定并且保證落實(shí)實(shí)施相關(guān)的設(shè)施農(nóng)業(yè)扶持政策，如土地、人員、服務(wù)、營銷等方面的優(yōu)惠政策。二是要加大財(cái)政支持力度，引導(dǎo)和撬動(dòng)金融資金和社會(huì)資本進(jìn)入設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，促進(jìn)國家、地方政府、民間資本、金融資本等多渠道資本以不同的方式投入到設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中，并建立相應(yīng)的資金保障機(jī)制。同時(shí)，還要注意政策的一貫性和連續(xù)性，避免政策的朝令夕改，使得基層和一線企業(yè)難以適應(yīng)，也影響了其發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的積極性。

4.4 技術(shù)支撐

任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開科技進(jìn)步，設(shè)施農(nóng)業(yè)也同樣如此。設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿€在于科技進(jìn)步[26，28]。一方面要向國外發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)，同時(shí)也要“洋為中用”充分結(jié)合我國的經(jīng)濟(jì)、地域、氣候、生活特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，發(fā)展適合我國國情的設(shè)施農(nóng)業(yè)支撐技術(shù)，從實(shí)用化、可靠性、穩(wěn)定性、性價(jià)比等方面著手，研發(fā)設(shè)施生產(chǎn)的控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。從低成本、易操作、高可靠性的角度出發(fā)，研發(fā)和推廣應(yīng)用設(shè)施小型農(nóng)耕機(jī)械、有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)無土栽培等，使設(shè)施支撐技術(shù)向著實(shí)用、有效、簡易的方向發(fā)展，便于推廣應(yīng)用，也能進(jìn)一步提升設(shè)施生產(chǎn)效益。