设施农业发展正当时

策划/本刊编辑部 文/本刊记者 樊 洁

入冬以来，随着气温逐渐降低，我国农业也进入“闲时”，但人们餐桌上的各类瓜果蔬菜却并没有减少，还是一样的新鲜丰富。而在以前，我国北方冬天人们只能吃到大白菜。现在，我们一年四季都能吃到黄瓜、青椒、西红柿等新鲜蔬菜，这得益于近年来我国设施农业的大发展。人们借助温室大棚等种植方式，在冬季也可以产出新鲜的蔬菜。为适应现代农业发展需要，增强农业抗风险的能力，促进农业增产农民增收，近些年，国家大力推广设施农业的发展普及，时至今日，设施农业已经成为新农民增收、现代化农业发展必不可少的部分。

我国设施农业发展现状

设施农业是指在采用各种材料建成的、具有环境因子调控设施的半封闭式空间里进行农业生产的方法。它利用人工建造的设施提高对太阳能的利用率、提高对生物能的转化率来提高生物产品的产量和质量，使传统农业逐步摆脱自然的束缚。设施农业是走向现代工厂化农业生产的必由之路，同时也是农产品打破传统农业的季节性，实现农产品反季节上市，进一步满足多元化、多层次消费需求的有效方法。设施农业具有高投入、高附加值、高经济效益、高科技含量等特点，从种类上分，主要包括设施园艺和设施养殖两大部分。设施养殖主要有水产养殖和畜牧养殖两大类。

设施园艺

我国设施园艺发展呈现以下六个特点：

一是设施规模大。全国大中拱棚以上的设施面积达370万hm2，占世界设施园艺面积的80%。连栋温室面积100万hm2，占全国设施面积的27%。玻璃温室被称为装备水平最高的温室，我国有9 000 hm2，仅次于荷兰，位居世界第二。

二是产业作用大。设施蔬菜播种面积400万hm2，占蔬菜播种面积的17%。产量近3亿t，占蔬菜总产量的38%，产值9 800 亿元，占农业总产值的17.9%。就业人员7 000 万人，创人均增收993 元。设施花卉面积11.6 万hm2，占花卉种植面积的8.7%。设施果树6.7万hm2（不含草莓）。

三是装备需求大。设施蔬菜和设施花卉的单产均不足荷兰等发达国家的15%，设施蔬菜集约化经营盈利水平低下，装备和装备集成不足是主要瓶颈之一（其二、三、四分别是劳动力、投入品成本、生产技术与经营管理水平）。这体现着设施装备水平与经营效益之间不正常的相关关系，甚至出现负相关。按同口径计，2017年，全国设施园艺总面积为204万hm2（农机部门统计），机耕设施面积为150 万hm2，达74%，机播设施面积为34万hm2，达17%，机采运设施面积为18 万hm2，达9%，机械灌溉施肥设施面积为115万hm2，达56%，机械环控设施面积为52万hm2，达25%。按耕、播、收、灌溉、环控五环节综合测算，设施园艺机械化水平33.12%，比2016年提高1.34个百分点。江苏最高，达48%，海南最低，为17%。从机械化水平现状与产业需求对比看，装备升级需求很大。

四是装备技术进步明显。生产作业机具、环境调控设备、水肥一体化设备、植保设备、设施生产配套集成技术等装备技术持续推出并且迅速投入应用。装备设备类比重上升明显，节能、结构和机械、灌溉、控制四类增速较大。标准体系日益完善，目前已颁布实施的设施园艺相关标准，内容涉及温室设计建造，蔬菜、花卉、食用菌等栽培技术，温室资材，设施装备，节水灌溉等。

五是新趋势影响大。信息化数字化、自动化智能化、规模化集约化、绿色化生态化、全程化全面化五个方面的趋势明显，对装备创新和应用升级推动大。以规模化集约化为例，2017年全国新建设单体5 hm2以上、装备完整的玻璃温室就达400 hm2，投资总额超过80亿元。

六是装备行业发展速度快。当前全国拥有技术队伍的设施工程企业556 家，拥有生产设备的温室材料和设备企业471家。全国性的设施园艺装备社团和联盟4个（中国农业机械化协会设施农业分会、农机工业协会设施园艺装备分会、蔬菜协会机械化分会、设施园艺科技与产业创新联盟，不含学会），区域性的12 个。其中中国农业机械化协会设施农业分会（由农业农村部规划设计研究院设施农业研究所负责人担任主任委员）有会员220家，占规模以上（年收入2 000万元以上）企业数量的70%，在团体标准、行业培训、信息交流、创新引导等方面发挥着越来越大的作用。

设施养殖

设施养殖主要有水产养殖和畜牧养殖两大类。水产养殖按技术分类有围网养殖和网箱养殖技术。在水产养殖方面，围网养殖和网箱养殖技术已经得到普遍应用。网箱养殖具有节省土地、可充分利用水域资源、设备简单、管理方便、效益高和机动灵活等优点。安徽的水产养殖较多使用的是网箱和增氧机。广西农民主要是采用网箱养殖的方式。天津推广适合本地发展的池塘水底铺膜养殖技术，解决了池塘清淤的问题，减少了水的流失。上海提出了“实用型水产大棚温室”的构想，采取简易、低成本的保温、增氧、净水等措施，解决了部分名贵鱼类越冬难题。陆基水产养殖也是上海近年来推广的一项新兴的水产养殖方式，但是投入成本高，回收周期长，较难被养殖场（户）接受。

在畜牧养殖方面，大型养殖场或养殖试验示范基地的养殖设施主要是开放（敞）式和有窗式，封闭式养殖以农户分散经营为主。开放（敞）式养殖设备造价低，通风透气，可节约能源。有窗式养殖优点是可为畜、禽类创造良好的环境条件，但投资比较大。安徽、山东等省以开放式养殖和有窗式养殖为主，封闭式相对较少；青海设施养殖中绝大多数为有窗式畜棚。贵州目前的养殖设施主要用于猪、牛、羊、禽养殖的各种圈舍，以有窗式为主，开敞式占有少部分，密闭式的圈舍比较少。

总体现状

在2019 年8 月举行的中国设施农业产业大会上，据农业农村部规划设计研究院院长张辉介绍，40多年来，我国设施农业在探索中谋求进步，产业规模不断扩大，截至2018年末，我国各类设施面积达300多万hm2，大棚、日光温室、连栋温室等使用年限10年以上的设施总面积达到180 多万hm2，居世界第一。同时，在栽培技术、装备技术、温室工程技术等方面取得了大量成果，产业链条不断延伸，冷链运输、产后加工、线上线下流通等功能进一步完善，设施农业已成为农业多种功能拓展的重要载体，并产生了显著的社会经济效益，据统计，设施蔬菜产量占我国蔬菜总产量的30%，全国人均设施蔬菜占有量近200 kg，实现了常年均衡供给；设施农业年产值9 800亿元，提供就业岗位4 000万个。

随着我国国民对优质特色农产品需求日益增长，设施农业发展迎来新机遇，正在经历着深刻的变革。“设施农业呈现出信息化推动显著增强，融合化发展明显加速，绿色化发展迫在眉睫，国际化影响日益增强四个明显特征。”张辉说。

我国大力支持设施农业发展

加大用地支持力度

为改进设施农业用地管理，建立长效机制，促进现代农业健康发展，近日，自然资源部、农业农村部印发的《关于设施农业用地管理有关问题的通知》（以下简称《通知》）明确，设施农业可以使用一般耕地，不需落实占补平衡。设施农业用地不再使用的，必须恢复原用途。设施农业用地被非农建设占用的，应依法办理建设用地审批手续，原地类为耕地的，应落实占补平衡。

在原有设施农业用地管理方式、使用耕地和用地程序等支持政策基础上，《通知》在用地划分、使用永久基本农田范围、用地规模、用地取得等方面进一步改进突破。改进后的政策归纳起来有5个突出的方面：

一是设施农业用地纳入农业内部结构调整范围。考虑到设施农业是从事农产品生产的特点，有别于公路、铁路等基础设施用地，因此明确，设施农业包括作物种植设施（含规模化大田种植配建的设施）和畜禽水产养殖设施，可以使用一般耕地，不需办理建设用地审批手续，不需落实耕地占补平衡。

二是对一些设施使用永久基本农田作出规定。考虑到兴建设施有利于提高农业生产力，因此，对于作物种植中一些设施建设破坏耕地耕作层、又难以避让永久基本农田的，养殖设施中涉及少量永久基本农田确实难以避让的，在补划同等数量、质量永久基本农田的前提下，允许使用永久基本农田，同时也确保永久基本农田不减少。

三是用地规模实行差别化政策。如前所述，全国各地、各类设施农业用地差异较大，国家层面不再对各类设施农业用地规模作出统一规定，由各省（区、市）自然资源主管部门会同农业农村主管部门根据生产规模和建设标准合理确定，合理确定设施用地规模，体现各地差别化政策。需要注意的是，为了巩固今年刚刚开展的“大棚房”问题专项清理整治成果，保持政策衔接，《通知》明确“看护房”继续执行“大棚房”整治整改标准，即南方地区控制在“单层、15 m2以内”，北方地区控制在“单层、22.5 m2以内”，其中严寒地区控制在“单层、30 m2以内”（占地面积超过0.13 hm2的农业大棚，其看护房控制在“单层、40 m2以内”）。

四是允许养殖设施建设多层建筑。随着技术的进步与规模化经营，近年来一些地方出现建设多层建筑从事养殖生产的情况，从节约资源、集约经营出发，《通知》明确养殖设施允许建设多层建筑。但各地在实施中，建多层养殖设施一定要符合相关规划、建设安全和生物防疫等方面要求。

五是简化用地取得方式。设施农业用地不需要审批，设施农业经营者与农村集体经济组织就用地事宜协商一致后即可动工建设，由农村集体经济组织或经营者向乡镇政府备案，乡镇政府定期汇总情况后汇交至县级自然资源主管部门。当然，涉及使用并补划永久基本农田的，须事先经县级自然资源主管部门同意后方可动工建设，始终坚持严格的永久基本农田保护制度。

加快机械化进程

2019 年12 月17 日，全国设施农业机械化推进会在浙江湖州召开，农业农村部农机化司司长张兴旺出席会议并讲话。会议强调，要深入贯彻落实《国务院关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》，着力推进农机装备与种养工艺、工程设施融合发展，加快提升设施栽培、养殖机械化水平，到2025 年机械化率达到50%以上，推动设施农业高质量发展。

推进设施农业机械化是农业机械化全程全面高质高效发展的重要内容，是推进设施农业高质量发展的重要举措和重要保障，要加快破解当前设施装备总体水平不高、机械化程度低、生产成本攀升、废弃物处理利用难等问题，推动我国由设施农业大国向强国转变。

会议强调，当前和今后一段时期，各级农机化系统要把推进设施农业机械化列入重要日程，推进机械装备与种养工艺、工程设施融合发展，加快提升设施农业机械化水平，为设施农业高质高效发展、服务乡村振兴战略实施提供有力支撑。一要推进科技创新，引领有关重点研发计划专项加大对设施园艺、设施畜牧和设施水产的基础研究和关键技术装备研发支持力度，增强设施农业新技术新装备的供给能力；推动建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的设施农业工程技术创新体系，构建一主多元合作推广的新机制。二要推进全程机械化，设施园艺方面加快突破育苗嫁接、移栽和收获机械化瓶颈，设施畜牧方面加快构建区域化、规模化、标准化、信息化的全程机械化生产模式，设施水产方面加快补齐清淤、起捕收获环节机械化短板，提升育苗繁育、水环境监测控制、吸污清塘、饲料投喂、水体增氧等机械化水平。三要推进机械化信息化融合，加快物联网、大数据、云计算和人工智能技术在设施农业生产中的推广应用，充分发挥数字农业等项目的引导作用，支持有条件的地方建设智慧农场、智慧牧场、智慧渔场。四要推进社会化服务，在设施农业生产上，推广主要环节机械化作业托管服务；在加工上，推广清洗、分级、杀菌、仓储等社会化服务，探索建立“龙头企业+合作社+种植养殖场（户）”的设施装备租赁服务。五要完善扶持政策，稳步开展标准化大棚骨架补贴试点，探索成套设施装备补贴路径，加快设施栽培、设施畜牧和设施渔业等三个用地标准的制定工作，加快完善设施农业多元化投入机制。六要完善公共服务，加快完善设施农业机械化标准体系，加强设施农业装备试验鉴定能力建设和设施农业安全监理，支持建设一批设施农业技能人才培养基地。

设施农业发展趋势

无土栽培技术

无土栽培是现代设施农业中最常采用的栽培方式。可以分为基质栽培、水培、雾培和有机生态型无土栽培等方式。从资源的角度看，耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用，所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题，有着深远的意义。

水资源问题，也是世界上日益严重威胁人类生存发展的大问题。所以控制农业用水是节水的措施之一，而无土栽培，避免了水分大量的渗漏和流失，使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。

水肥一体化技术

水肥一体化技术作为将灌溉与施肥两者合二为一的农业新技术，其应用领域涉及农田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面，水肥一体化的核心技术包括四个方面，即滴灌系统搭建、施肥系统搭建、适宜肥料种类选择及灌溉施肥的操作。水肥一体化技术是一项先进的节本增效的实用技术，在有条件的农区只要前期的投资解决，又有技术力量支持，推广应用起来将成为助农增收的一项有效措施。

植物工厂技术

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。植物工厂的核心技术装备包括四个方面，即立体多层无土栽培技术装备、人工光照明技术装备、智能环境控制技术装备、植物生产空间自动化管控技术装备。近几年，这些核心技术装备得到了很大的发展，正在被逐渐地标准化和大规模应用。植物工厂的外围护结构设计、功能分区、各区域密闭性保证都很重要，直接关系到植物工厂初装成本和运行成本及能耗，也关系着生产效率。

农业物联网

运用物联网、云计算等信息技术，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。由于这项技术能有效提高农业资源的利用效率，比如智能灌溉、水肥一体化等，发展农业物联网也将有利于推动我国农业的绿色发展，保护生态环境。未来我国农业规模化发展、居民消费升级等都将从需求方面为农业物联网的发展提供有力推动。未来我国农业规模化、企业化经营将得到加速发展，这样会催生出一大批新的经营主体，在对农业互联网的服务提出更高需求的同时，也将为接受或参与实施农业物联网提供重要支持。

设施农业机器人

2017—2021年期间，人工智能在农业中应用快速增长，年复合增长率（CAGR）为22.68%，主要在大田种植、设施园艺、户内种植、畜牧业养殖等领域应用。应用最活跃的是农业机器人技术，主要包括农业无人机、无人拖拉机、智能收获机、收获自动化、机器人收获、除草机器人、挤奶机器人、农业自动化与控制系统、农业传感器与监测装置。

设施内环境控制向智能化、网络化、无线化发展

设施农业的核心是对设施内各环境因子能够有效地调控，使作物生长在最佳的环境条件下，最大限度地发挥其优良遗传潜力，并且在调控过程中完全能够实现智能化、网络化和自动化。随着物联网、环境调控专家系统的深入研究，设施内环境控制向智能化、网络化、无线化发展已变为现实，并在不断的完善和创新过程中。

发展节能型现代设施

优化设施结构和覆盖材料，增加设施自身的蓄热能力和加强农业设施维护结构自身的保温措施等，均能充分利用自然光热资源。同时，利用浅层地能采集技术，可实现设施内冬季供暖、夏季制冷，以降低环境调控能耗。

大力发展设施生态农业模式与技术

自“绿色革命”以来，以“高肥、高药、大水”为特征的现代农业在保障我国粮食安全方面做出了巨大的贡献，同时也带来了严峻的生态环境问题。设施农业是我国农业的重要组成部分，我国当前设施农业的发展模式仍以高投入高消耗为主。“种养结合”是我国传统农业的精华，在我国设施农业的发展过程中，涌现出了一些典型的设施种养结合模式，如北方的“四位一体”、西北的五配套等。这些设施生态农业模式不仅能够大量减少农药、化肥的投入，同时还能增加作物产量，改善农产品品质，对于保障我国的粮食安全和可持续性发展具有重要的意义。

设施农业未来展望

经过多年的发展，我国已成为设施农业大国，温室面积占世界比重超过80%。设施农业已成为发展现代农业、促进农民增收、繁荣农村经济的“朝阳产业”“民生产业”和“富民产业”。据不完全统计，2018 年我国温室面积达 196.37 万 hm2，畜禽设施规模化养殖率达到60.5%，工厂化水产养殖面积达8 187.9万m3。设施农业育苗育种、生产、加工、冷链物流、销售等产前、产中、产后全产业链条基本形成。设施农业建设和运行维护还有效带动农村建筑、材料、机械、化工等相关产业的发展，拓宽了农民就业增收渠道。除了拓宽农民就业增收渠道，发展设施农业还有哪些好处呢？

消费升级：其实，消费升级在很多领域都会被提及。作为与民生息息相关的农业，消费升级也不能少。设施农业能够防止农产品污染，提高农产品的品质。这一点完全符合消费升级的方向，品质农产品或者高端农产品将会成为农产品消费市场的主流。

提高生产效率：中国农业落后在生产工具与生产效率上，因此在生产工具同等的情况下，如何提高生产效率就成为我们跑赢竞争对手的关键点。设施农业将会在物联网、互联网等方面应用，为农业生产带来便捷与帮助，从而提高了农业生产效率，加快了农产品疾病防治、农作物成长。

提高利用率：设施农业可以破解种植与养殖面积上的弱点，通过设施农业的光合作用、空间作用，为农业经营者争取了更多的空间利用。比如：设施农业可以设置上下层或者多层，在固定的面积上，进行空间优化，提高种植、养殖的规模。

符合国家现代农业发展方向：设施农业是农业现代化的一个方向与支点，通过设施农业的布局破解传统农业的痛点。

科技、政策、文化是产业发展的助推器，这三者的交汇便是一个产业的引爆点，意味着一个产业创新变革机遇的来临。纵观我国当下设施农业，在科技层面：物联网、智能技术、信息技术、生物技术等现代农业新技术的应用和推广使设施农业精准化、标准化、低成本化、高效益化、高品质化生产成为可能，同时也增强了人对环境及自然灾害的可控性；在政策层面：加快推动现代农业发展已经成为国家战略方针，中央及各地方相继出台的各种助推现代农业发展的政策、规划，为设施农业的发展提供可靠的制度和政策保障；在文化层面：伴随着人们消费水平、消费观念的转变，对农产品安全、品质、便捷的高要求呼之欲出，为设施农业的发展带来市场机遇。

我国设施农业虽然起步比较晚，但是发展速度非常快，有业内人士认为，未来我国设施农业将会朝着智慧农业的方向升级发展。随着设施农业以及物联网智能化技术的发展，将催热智慧农业。

国家农业信息化工程技术研究中心赵春江院士表示，随着设施农业的大型化、规模化发展，在新一代信息技术推动下，我国设施农业正进入转型升级的新阶段，步入厚积薄发的新时代，能耗、机械化、结构安全、精准化环境调控和综合智慧管控平台等关键技术问题亟待攻克，智能、清洁、绿色、高效将成为我国设施农业产业发展的新航标。

那么，我国设施农业产业的发展引擎和突破口在哪里？专家表示，以绿色生态为导向，聚集资源要素，实现多态融合，强化产学研用协同创新引领，联合攻克一批农业领域关键技术成为现代农业发展的重中之重。大尺度的信息采集、点位信息采集、群体信息采集、综合性信息采集以及采集的信息直接控制设备进行适时调控，将成为未来智慧设施农业的发展方向，计算机的机器视觉也有巨大的开发潜力，二维、三维技术将在未来得到更广泛的应用。

我国设施农业发展前景广阔，相信在不远的将来，智慧农业将更加普及，设施农业向着精准农业方向发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。