北京市设施蔬菜园区轻简化生产现状分析

李占台 杨俊刚 邹国元 黄 杰 王激清

（1 北京市农林科学院植物营养与资源研究所，新型肥料研究与应用创新团队，北京 100097；2 河北北方学院农林科技学院，河北张家口 075000；3 北京市缓控释肥料工程技术研究中心，北京 100097；4 北京市农林科学院成果转化与推广处，北京 100097）

北京市作为特大型城市，农业生产占比相对较小，但其重要性不可忽视。蔬菜是农业生产的重要组成部分，是保障城市“菜篮子”以及生态调节的必要手段。近几年，随着北京城市功能的调整，北京市农业产业结构也发生了较大的变化，粮食作物播种面积缩减明显，适当增加了蔬菜和果树的种植比例，尤其是设施蔬菜的面积增加较大。如2016年北京市设施蔬菜播种面积和总产量分别为35 403 hm2和117.8 万t，较2010 年分别增加了22.3%和11.5%（中华人民共和国国家统计局，2017）。随着大城市农业向生态型、休闲化方向发展，城郊蔬菜生产不仅需要提高生产能力，更需要为大城市生态环境改善提供支撑（李瑾和韩瑞娟，2015；王树忠 等，2016）。

常规设施蔬菜生产中水肥投入强度大，养分浪费十分严重。刘宏斌等（2006）研究表明，北京地区保护地蔬菜地下水硝态氮平均含量为72.42 mg · L-1，超标率达100%。杜连凤等（2009）指出，京郊粮田、菜田和果园3 种种植类型均存在氮肥投入过量、钾肥不足的问题。同时，设施蔬菜产业亦面临从业人员老龄化、机械化程度低、生产效率低等问题（黄绍文 等，2011；张真和，2014；董静 等，2017）。当前，北京市设施蔬菜面积占比较高，企业、合作社和种植大户园区化经营得到充分发展，园区化生产成为北京市设施蔬菜的一种主要经营方式（罗玲 等，2018）。园区化生产模式作为大城市农业的一种特殊方式，与单个农户生产相比具有规模大、生产条件好、适合新技术传播等优势，但也存在接受新事物慢、技术水平低等问题，了解其生产现状及发展需求是推动北京市设施蔬菜生产转型升级的基础。之前对于设施蔬菜生产的调研主要集中在水肥投入数量上（杨俊刚 等，2007；冯献 等，2017；李钰飞 等，2017），而对于设施蔬菜轻简化生产的调研很少。

基于以上几点，本文以北京市为调研区域，随机抽取当地园区，开展生产现状和轻简化需求的现场访问及问卷填写，以期为北京市设施蔬菜生产高效发展提供理论依据。

1 调研方法

1.1 调研区域

调研时间为2018 年5～7 月，调研区域选择北京市设施蔬菜生产面积较大的几个区。具体在大兴、房山、顺义、通州、昌平随机选择20 家园区进行调研（表1），其中蔬菜种植面积较大的大兴区和房山区分别选取8 家和6 家，蔬菜种植面积相对较少的顺义区和通州区分别选取3 家和2 家，设施草莓种植规模较大而蔬菜种植面积较少的昌平区选取1 家，调研园区总面积273.1 hm2。

表1 调研园区的基本信息

1.2 调研内容

调研以现场访问和“一对一”问答填写问卷的形式进行，受访人主要为园区负责人和技术负责人。按照基本情况、具体技术、轻简模式3 个主要内容展开调研，具体包括园区规模，工人年龄、工资水平，灌水方式及设备，施肥数量、种类及方式；现有轻简化技术、机械应用及现代技术需求等作为本次调研的重点。填写调查问卷20 份，全部为有效问卷。

本次调研中，由于大多数被调查人无法说出水肥使用的具体数量，多是凭经验进行施肥灌溉，因此调研中没有获得准确的施肥量和灌溉量，无法对水肥用量做出评估。为弥补此部分不足，以中国期刊全文数据库和万方数据资源系统数据库为基础，共检索到关于北京市蔬菜生产施肥量和灌水量调查的相关文献20 篇，引用近几年的文献10 篇，对相关数据进行整合分析，以尽可能代表北京市蔬菜生产的实际情况。

1.3 数据处理

采用Excel 软件对调研数据进行处理，各数值均取平均值；运用Sigmaplot 12.5 软件（Systat Software Inc.，美国）计算均值、中位数，得出工人年龄和区域轻简化指数箱子图。

为综合评估各园区采用机械开展轻简化操作的程度，采用园区生产轻简化指数比较各园区、各区域的总体生产效率。轻简化指数最高值设定为1，由各单项轻简化技术（设备）加权平均而得。每项轻简化技术（设备）拥有一个基础值〔基础值=最高值/轻简化技术（设备）数量〕，如果园区没有应用该项轻简化技术（设备），则基础值为0。然后依据调研中各项轻简化技术（设备）的需求度和拥有度，并经相关专家评议，设定各项轻简化技术（设备）的权重值（表2）。

式中，X1、X2……Xn为各项轻简技术（设备）基础值；W1、W2……Wn为各项轻简化技术（设备）权重值。

式中，f 为区域调研园区数量。

表2 北京市设施蔬菜生产采用的轻简化技术（设备）名称及其权重值

2 结果与分析

2.1 北京市设施蔬菜园区劳动力现状

调研发现，北京市20 个设施蔬菜园区中，工人年龄＞50 岁的人数占比为40%～100%，平均为78.3%，而＜50 岁的仅占21.7%。可见，北京市设施蔬菜园区从业人员年龄普遍偏大，老龄化现象比较突出。其中大兴、房山、顺义、通州、昌平园区中＞50 岁的工人占比分别为66.9%、84.2%、94.7%、75.0%、71.4%，顺义和房山的老龄化现象相对于其他区域更加严重（图1）。从工人生产力来看（表3），顺义最高，平均每人管理1.77 hm2，其他区域的工人平均每人管理0.50～0.62 hm2，区域间变幅相对较小。北京市顺义区蔬菜产业发展较早，基础较好，由于近十年来该区工业化速度加快，蔬菜生产比重下降，观光休闲农田面积逐渐增加。该区内被调研的一家园区以生态休闲为主，拥有大面积非常规生产田，虽然工人老龄化程度高，但由于园区不以商品生产为主，工人劳动强度并不高，每人管理的观光田面积较大，故提升了该区的工人生产力。

图1 北京市设施蔬菜园区工人年龄状况

表3 北京市设施蔬菜园区用工与工人生产力情况

工资是劳动力流动和劳动力价值的直观体现。调研结果表明，不同园区工人工资浮动范围较大，工资最高的为每人每天140 元，最低的每人每天60 元，大部分园区工人工资为每人每天80～120 元（表4）。园区工人的工资一般与园区效益呈正相关性，效益好的园区，更愿意支付高工资，也更容易招到工人；而效益不好的园区，工资低，很难招到工人，生产面临工人短缺现象，陷入非良性循环。

表4 北京市设施蔬菜园区工人的工资情况

2.2 北京市设施蔬菜园区生产与销售方式

我国蔬菜生产按产品质量评价分为无公害、绿色、有机3 种类型。无公害是最基本的要求，而绿色和有机蔬菜是经过认证的，许可使用绿色或有机食品标志的蔬菜。调研结果表明，北京市的设施蔬菜园区60%为无公害生产，30%为绿色生产，10%为有机生产。表明北京市设施蔬菜生产以无公害生产为主，绿色和有机生产还没有形成主导地位。随着城市消费水平的提高，对优质蔬菜的需求也将更多，所以优质菜生产具有较大的发展潜力。

从调研园区产品的销售方式来看，采用市场化销售的园区占调研园区总数的75%，既有市场销售又有采摘的占比为20%，而依靠采摘+观光进行销售的园区仅占5%。市场销售价格低，收益低；采摘价格高，但需要供应优质产品。这就要求生产中既要重视质量，又要提高生产效率，增加单位投入的产出，降低单位产量的成本，走优质高效的发展方式。

2.3 北京市设施蔬菜园区水肥管理现状

从表5 可以看出，北京市设施蔬菜园区中施肥罐和施肥机等水肥一体化设备应用比较普遍，占比达到95%，配套使用水溶性肥料达到了100%。但是，95%左右的园区都是凭经验施肥，无法说出具体的施肥量。园区施用的有机肥以商品有机肥为主，占比达90%，小部分直接施用鸡粪和猪粪，各占5%。虽然大部分园区都了解液体肥料，但使用新型液体肥料的占比仅为5%。说明北京市设施蔬菜生产重视有机肥的投入，也关注新型液体肥料产品，但缺少采用新产品、新技术的动力。

由于本次调研没有获得准确的施肥量，笔者通过文献整理总结了近10 年北京市设施蔬菜生产中有机肥和氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）的用量 （表6）。有机肥投入量为75～84 t · hm-2，相当于每667 m2施用5.0 t 以上，属于高量投入；化肥 中 氮 投 入 量855～1 741 kg · hm-2，磷 投 入 量360～1 375 kg · hm-2，钾 投 入 量782～1 251 kg · hm-2，分别平均为1 268、737、1 009 kg · hm-2，远远超出作物需求量，过量施肥问题仍较为严重。

表5 北京市设施蔬菜园区施肥状况

表6 北京市设施蔬菜生产施肥状况

从表7 可以看出，北京市设施蔬菜园区的水源几乎全部是通过自有水井抽取地下水，其中75%的园区采用滴灌，10%采用微喷，采用传统沟灌的仅占15%。但是对于灌水量的把控，绝大部分园区都是凭经验进行灌水，这与李钰飞等（2017）的调研结果相似，说明北京市设施蔬菜生产对于灌水量的控制仍缺乏合理的指导，虽然安装了滴灌设施设备，但高效用水、节约用水的潜力仍有较大提升 空间。

表7 北京市设施蔬菜园区灌水状况

2.4 北京市设施蔬菜园区轻简化技术（设备）应用现状

设施蔬菜生产由于空间限制，不利于大型机械设备作业，劳动力的投入较多，与使用机械相比人工作业效率低下，是制约设施蔬菜园区实现现代化发展的主要因素。

从表8 可以看出，北京市设施蔬菜生产已经采用了一部分轻简化技术（设备），如土壤处理、基质育苗、自动卷帘机、小型整地机、小型喷药机和小型播种机的拥有率均在70%以上，生产效率有了一定的提高。但是，还有许多技术和设备没有应用或相对缺乏，如设施轨道运输车、小型移栽机、小型起垄机、温室东西向栽培、自动开风口机和园区配肥站的拥有率仅为10%、0、5%、5%、5%和 5%，远不能满足需求。

从表8 还可以看出，设施蔬菜生产中对于起垄、移栽、采后运输环节的轻简化技术（设备）需求率很高，但由于成本或技术限制，这些设备目前无法普及。温室东西向栽培适合机械化作业，可以快速高效地完成起垄、滴灌铺设、果实运输等，需要进一步的示范和推广，提高园区的认识，增强对轻简化发展理念的理解和认同。

表8 北京市设施蔬菜园区轻简化技术（设备）应用状况

通过轻简化指数可以初步评价园区的轻简化生产状况。由图2 可知，本次调研的20 个设施蔬菜园区的轻简化指数介于0.31～0.57 之间；大兴（0.41）、顺义（0.40）、昌平（0.40）3 个区域的平均轻简化指数较高，但最高值仍然＜0.5。如果按照轻简化指数＞0.6 为及格标准，本次调研的20个园区都没有及格，发展轻简化技术（设备）的空间还很大。尤其是平均轻简化指数＜0.4 的房山（0.34）、通州（0.35），其工人的生产力也相应较低（表3），亟待加强。

需要说明的是：由于样本量和目前认知的限制，本次调研各园区的轻简化指数所反映的可能与实际情况有一些差距，比如一些轻简化技术和设备可能没有包括进来，或者不同时间、地点情况下一些项目的权重会有所改变。随着经验的积累和评价项目的完善，希望轻简化指数可以更加准确地反映出实际情况。除本次调研的设施蔬菜园区轻简化生产的关键技术外，还有一些好的技术值得研究推广，如温室的补光、保温技术，设施病害的科学诊断与防治技术以及熊蜂授粉技术。各种技术综合发展，才能更好地推动设施蔬菜产业高效发展。

图2 北京市设施蔬菜园区轻简化生产状况

3 结论与建议

提高设施蔬菜生产效率，推进提质增效是蔬菜产业健康和可持续发展的重要方向。本次调研结果表明，＞50 岁的工人人数占到了北京市设施蔬菜园区工人总数的78.3%；20 家园区中，工人工资在每人每天80～120 元的有14 家，占比为70%，工资最高的为每人每天140 元。工人老龄化，用工成本逐年升高，导致园区难以招聘到合适的工人，尤其是效益差、工资低的园区，由于缺乏壮劳力，一些劳动强度高的工作，如耕地、起垄等无法按时完成或无法达到预期的完成质量，进而影响最后的产出。水肥管理粗放，施肥量和灌水量95%以上凭经验把控；生产中新技术、新装备应用少；轻简化程度较低，园区轻简化指数介于0.31～0.57 之间，区域轻简化指数均＜0.5。这些人力和物力方面的问题已经成为限制园区可持续发展的重要因素。北京市设施蔬菜产业无论是要发挥优势规避劣势，还是克服弱点减少环境污染风险，都需要依托科技力量，强化科技支撑，推动技术创新。现提出以下几项轻简化技术应用建议。

3.1 温室东西向栽培技术

传统的温室生产中，作物种植方向多为南北向，这是基于人工操作沿袭而来的一种生产方式。当前设施蔬菜从业人员情况发生了较大的改变，传统的以人力为主的生产方式受到极大的挑战。改变温室内常规的南北向栽培方式，发展有利于机械化应用的东西向栽培，提高机械化程度，为应对当前的困局提供了一种新的途径。改南北向栽培为东西向栽培，小型机械得以在设施内顺利作业，可实现机械化起垄、水肥一体化、投入品和果实采收运输机器化，大幅提高生产效率并降低用工人次，邹国元等（2019）已在叶用莴苣（生菜）和番茄生产上实现了增产。改南北向栽培为东西向后，还可以增加土地利用面积，省时省力，利于标准化种植。笔者已经完成了设施生菜东西向栽培综合技术体系的建立与应用（图3），正在探索设施番茄的东西向栽培及配套技术（图4）。目前设施叶菜类蔬菜东西向栽培技术已经开始在北京地区推广，受到了专家和农户的认可，相关标准化参数正在进一步 完善。

图3 设施叶用莴苣（生菜）的东西向栽培

图4 设施番茄的东西向栽培

3.2 机械化起垄技术

机械化程度低在一定程度上制约了设施蔬菜的发展。本次调研结果表明，北京市设施蔬菜园区在轻简化技术（设备）方面应用较少，各区域平均轻简化指数均＜0.5。起垄栽培是设施蔬菜生产中一项常用技术，人工起垄劳动强度大，费工耗时。北方温室南北向距离一般为10 m 左右，使用机械需要频繁转向掉头，机械的优势几乎无法发挥。改用东西向栽培，距离一般会≥50 m，配合小型起垄 机，生产效率可以成倍提升。

3.3 液体肥料与水肥一体化技术

采用水肥一体化技术是现代设施蔬菜生产的必然趋势。本次调研的20 家园区中滴灌施肥的应用已经比较普遍，75%的园区采用了该技术，但仍有25%的园区有待改进。采用东西向栽培，滴灌施肥是必须技术。在垄长由不到10 m 变成50 m 以上的生产单元时，管灌或大水漫灌已无法完成灌溉，而滴灌施肥与长垄栽培则十分匹配，不仅能正常完成灌水施肥，而且由于采用东西向栽培，滴灌设施的主管道长度由原来的50 m 以上降到10 m 左右，安装与材料成本大幅下降。如果再配套施用液体肥料，可以使肥水浓度分布得更加均匀，降低管路、滴头堵塞的几率，减少固体肥料溶解的时间成本和劳动成本，进一步提升轻简化程度和生产效率。欧美发达国家在蔬菜生产中已较多应用液体肥料滴灌技术（Hanson et al.，2006；Farneselli et al.，2015），通过滴灌实现自动化和精准化的施肥，降低机械施肥比例，节省劳动力和灌水量（Thompson et al.，2018）。蔬菜生产单从一个方面或一种技术去改变，很难从根本上解决问题，将各种技术配套应用，从高效的栽培方式到精准的肥水管理再到绿色生产技术的综合应用，才能实现设施蔬菜提质增效与轻简化发展。

3.4 温室智能放风和智能灌溉技术

温室智能化控制是实现蔬菜产业现代化发展的重要支撑，其中应用基础较好的是智能放风和智能灌溉技术。智能放风机通过收集温室内外环境大数据，应用控制策略算法，对设备检测到的3～5 min内温度数据做出响应和预测，从而根据设定的温度自动开关风口，使设施内尽可能保持作物生长所需的温度。该技术可以明显节约人工和劳动投入，是一项轻简、适用的技术，一些园区已经采用该项技术，但应用范围较小。智能灌溉控制系统是以模型与相关数据库为基础，根据各数据库的相关参数经过决策控制系统处理，给出作物在生长期间所需肥水数量。智能灌溉技术相对智能放风更加复杂，目前北京市设施蔬菜园区中仅有很少的园区应用了这项技术，且智能化水平相对较低，建议结合当前生产实际，以园区为单位考虑智能施肥机的应用，改进技术，降低使用成本。