福建省温室园艺设施与装备发展现状及思考

熊征 刘霓红 蒋先平

|摘要|福建省用工业化理念发展现代设施农业，突破土地资源制约，走出一条现代化农业发展之路，有力地促进了设施园艺和装备科技创新。笔者于2019年12月下旬实地考察了福建4家设施农业企业，从现代设施农业产业园、农光旅三产融合示范园、大型智能植物工厂和小型园艺装备制造4个层面进行调研，文章重点介绍了福建省温室园艺设施与装备的发展现状以及相关思考。

前言

“八山一水一分田”的福建，因土地资源匮乏、自然灾害频发，传统农业发展一直受限。近年来，福建省设施农业发展迅速。据不完全统计，2018年福建省设施园艺种植面积为12735 hm2，年增长率约8%，有力地促进了设施园艺和装备科技创新[1-2]。2019年底，笔者对福建当地4家设施园艺代表企业进行调研，提出了福建省温室园艺设施与装备发展现状总结及相关思考。

现代设施农业产业园

厦门海沧现代设施农业产业园是厦门市首家以设施农业为主题的现代农业产业园，由厦门海沧城建园林公司负责建设、运营。位于厦门海沧区东孚贞岱村海翔大道西北侧，总占地面积约8万m2，建设有11栋连栋温室，其中有1栋智能化玻璃温室、3栋智能化薄膜温室和7栋钢架连栋大棚，配备水肥一体化设备房和仓储管理房。

智能玻璃温室采用连栋小尖顶屋面文洛型热镀锌轻钢结构（图1），配有外部电动遮阳系统、内部保温幕布系统、顶部电动交错开窗系统、风机-湿帘强制通风降温系统、湿帘外连片电动外翻窗系统，可实现自动集成控制（图2）。薄膜温室全部为连栋装配式圆拱型热镀锌骨架结构，温室跨度大。室内无内遮阳网，宽敞明亮;室外设双层黑色遮阳网，可独立控制（图3）;四周设双层卷膜侧窗，自然通风效果好（图4）。

园区蔬菜全部采用基质栽培，其中番茄采用袋式基质栽培，高密度种植，每袋种植2颗，双干整枝（图5）;温室内配有轨道及升降采摘车，便于工人吊蔓、剪枝和修花作业。草莓采用高架基质栽培

（图6）。高架1.5 m左右，由镀锌管、泡沫槽和外白内黑PE膜组成，施工方便，成本低廉（图7）。该高架栽培搭载有滴管灌溉系统，降低了劳动强度，同时可避免土传病害，效果明显（图8）。整个园区使用荷兰豪根道（hoogendoorn）生长管理系统对温室温度、湿度、植物所需营养、病虫害等进行监测和管理，实现了全园区智能无公害种植（图9）。

作为厦门海沧区现代设施农业示范基地，该园区可发挥种植示范、技术推广、科普教育等作用，引导传统农业向现代农业、传统农耕产品向高优农业产品转型，为传播与科普农业发展历史、展示传统农耕与现代科技农业提供平台。园区第一批种植的主要品种有番茄、草莓、辣椒、彩椒及叶菜（水培）等，已经在2020年元旦前上市。

农光旅三产融合示范园

罗汉山农、光、旅三产融合项目是由国家电力投资集团公司投资建设，厦门迈信智农物联科技股份有限公司运营。位于同安区莲花镇美埔村，占地规划约1500亩（100 hm2），总投资约10亿元。

一期项目已经完成310亩（21 hm2），全部为光伏温室

（图10）。其中光伏玻璃温室设计上全部采用文洛型镀锌钢结构，温室屋面光伏板铺设方式主要采用“隔二铺一”（屋面见顶两面均由2块光伏板与1块散射玻璃组合而成）和“南光伏北玻璃”（屋面只向南面隔二铺一，北面全散射玻璃，且南屋面较北屋面长）两种方式（图11）。室内均设有植物补光系统、风机-湿帘强制通风降温系统，四周设有电动外翻窗系统。整个园区光伏发电和种植由迈信物联智农技术智能控制。

目前园区以水培香菜为主（图12）。建立单层和多层立体2种浅液流栽培体系（图13），均是采用模块化高密度泡沫定植，且定植板依靠种植槽两边支撑，在推力下向前递进，末端配有移动轨道+

多自由度采收机器人，可自动化跨间对定植板整体采收（图14）。此外园区采用温室墙边种植盆栽花卉，种植床下种菌菇以及开展鱼菜共生等方式提升土地价值和加强资源循环利用，其中鱼菜共生则将水产养殖区和种植区排出的水体通过管道互联互通，水体在循环过程中实现营养成分的生产、分解、吸收、净化，蔬菜、菌菇和鱼苗能够在系统中各取所需，形成高密度、高节水的生态循环圈（图15）。

该项目的最大特点就是一地三用，农、光、旅三产融合在一块土地上，同时实现了农业生产、光伏发电和农业休闲旅游三大产业，通过三产之间融合互补，实现土地的综合利用。

大型智能植物工厂

中科三安植物工厂项目是由中国科学院植物研究所与福建三安集团，结合各自在植物学与光生物学基础科学研究和先进半导体光学系统的研发制造两方面优势联合成立。该项目总投资达到70亿元，由福建省中科生物股份有限公司运营。目前中科三安利用LED光谱技术，自动化环境控制及智能化装备，已经建立2栋十万级净化的植物工厂，约10万m2，是国内最大的植物工厂项目（图16）。

植物工厂主要采取多层立体水培系统，其最大的特点是种植装置模组化和生产系统自动化（图17）[4]。种植装置包括种植盒和种植板、营养液进液口和出液口，可一体化整体运输，避免了营养液滴漏问题。该装置模组化可根據叶菜、花卉、香料、茄果和中草药等作物的不同形态及建筑空间特点，对种植装置进行多面拼装，灵活搭配，满足农业生产、商业展示、科学研究及校园科普等需求。生产系统自动化包括从播种、育苗、分栽、种植到采收的全过程自动化垂直生产，适用于大型自动化植物工厂多层、高密度种植，高自动化生产管理（图18）。解决了传统植物工厂高层立体栽培在供液、自动化操作、栽培装置及管路清洁、环境控制等方面存在的难题。

植物工厂生产的安全蔬菜，除常见的生菜、圣女果和樱桃萝卜外（图19），还生产高品质的嫩芽菜、水晶冰菜、特色香料植物（欧芹和罗勒），以及抗肿瘤等重大疾病的特种药用植物，如金线莲（图20）、霍山石斛（图21）和蛇足石杉（图22）[6]。该基地将建设成集科研、生产、示范、孵化等功能于一体的产业化示范基地。

小型园艺装备制造

芭芭拉（厦门）农业科技有限公司是由一家专注家庭农业、阳台园艺、庭院绿化的园艺设施、配套辅料及其相关小型温室自动控制技术开发的创新公司，成立于2014年。该公司在国外注册Pro-Leaf商标，主要面向海外销售（图23）。

该公司主营产品有水肥一体化施肥机，CO2发生器、pH-EC系列控制器（图24），多区灌溉控制器，家庭智能垂直菜园（图25）、智能水培生态绿墙（图26）。其中智能水培生态绿墙由一种模块化立式水培装置组成，包含柱状的种植管和引漏式定植篮（图27）。种植管顶部集成智能滴管装置，底部设有残液观测窗和排出口[7];定植篮呈可展开拢合结构，装入不易散开的基质苗后，倾斜插入种植管内（图28）[8]。由于种植篮上部设有营养液接受漏斗，底部设有营养液引流柱，因此，当营养液从种植管顶部滴灌时，营养液接受漏斗及营养液引流柱配合使用，方便定植植物营养液供给充分，整体结构合理，使用方便。该公司的产品设计比较符合都市中产群体的消费观念：“绿色环保、简单易用、快乐收获”。

总结与思考

福建省与广东省在地理气候方面类似，也是一个多山的省份，丘陵山地较多，平地较少，且地形复杂，夏秋季高温，台风较多。当前，福建省温室园艺设施与装备发展趋势为：

规模化、机械化、多元化

由国有企业和上市公司主导，依托自身科技、生态、文创等优势大力推进设施农业一二三产融合发展，以现代设施农业产业园、植物工厂为代表的都市农业和以乡村旅游为代表的休闲农业正逐步发展壮大。已经成为福建省经济发展新的增长点。

小型化、智能化、艺术化

由科技型中小企业依托卓越的细节设计能力，借助电子商务大力推进海外出口业务，引领国内消费新观念。如中科三安和芭芭拉提出产品化、模块化的设计思路，呈现科学艺术化，将小型设施园艺作为一种健康生活方式和科学技术普及，已经受到一些家庭和中小学校的重视。

需要指出的是，设施农业的特点是资金、技术、劳动力密集[9]。与以荷兰为代表的欧洲先进温室园艺设施和装备强国相比，以及与以山东、江苏为代表的国内设施农业强省相比，福建省的设施农业无论在科技含量还是规模上都还存在较大的差距，但是福建省利用自身的工业优势，在一些领域，如植物工厂产业化领域，已经形成了头部企业，成为创新生态的领导者。同时，头部企业也带动了农业产业链上下游企业协同发展，形成了包含化工、电子、种植、畜牧、农副产品与食品加工、乡村旅游与生态休闲在内的产业集群，促进了温室园艺设施和装备创新。有鉴于此，广东省温室园艺设施和装备发展应开展以下工作：

进一步学习用工业化理念创新研究促进温室园艺设施和装备发展

在农业全球化的背景下，温室园艺设施与装备的科技创新是新一轮农业竞争的焦点之一[10，11]。福建省近几年依托其半导体、集成电路和信息软件工业基础，在光生物技术、新型光伏温室结构、温室模块化自动化装备、环境智能控制等方面的研究成果丰厚。学习工业理念关键在于学习智能制造和工业设计理念。广东省有着深厚的智能制造和工业设计基础，承担着粤港澳大湾区的产业创新、社会转型、消费升级和生态需要的重任，智能制造和工业设计正是其关键着力点。对此，应当用工业理念率先在温室园艺这一生产参数可控度和相对效益较高的行业先行先试，以提高工农业技术协同进步效率和发挥示范引领作用。

进一步引导重大项目实施促进温室园艺设施和装备发展

福建省通过政府推动与市场选择有机结合，对涉及温室园艺设施与装备的创新技术的类型、特点及需求等因素进行综合分析，区别对待不同分类的设施农业重大项目，进行精准扶持。近几年，广东省通过现代农业“五位一体”示范基地项目、省级乡村振兴项目和重点领域研发计划项目，已经在设施农业方面积累了一些成果，但成果转化效率不高[12]。对此，应该发挥政府的统筹和资源配置能力，引导大型国有企业和上市公司结合自身产业升级需求，与科研院所成果对接，形成和落地一批设施农业重大项目，促进广东省温室园艺设施和装备方面的科技成果转化，加快科技产品的快速迭代。

进一步加强设施农业专项政策资金支持促进温室园艺设施和装备发展

设施农业属于高投入、高产出行业，福建省市两级均重视设施农业补贴，其中2019省级设施农业专项资金补贴达到19亿元[13];2016～2019年厦门市对智能化玻璃（PC）温室建设补贴达到36万元/667 m2，对智能化薄膜温室建设补贴也达到24万元/667 m2[14]。目前，厦门正大力培育都市现代农业产业链和集群，2019年相关产业链已经实现收入900亿元以上[15]。广东是经济大省，也是消费大省。珠三角城市蔬菜自给率不足，其中香港、澳门、深圳、东莞、珠海蔬菜自给率均不足30%，很多农产品要从外省输入，特别是优质果蔬结构性缺口很大，人多地少的情况非常突出。同时，广东也缺少类似山东、河北拱卫京津冀，江苏、浙江拱卫长三角的设施蔬菜产业带，因此，加强设施农业专项政策资金支持促进温室园艺设施和装备发展，既是城市和区域生产力的重要组成部分，也是经济社会发展的必要条件和物质基础。

参 考 文 献

[1] 王涛， 郑回勇， 陳永快， 等. 福建省设施农业智能化研究进展[J]. 福建农业科技， 2018， 334（6）：63-67.

[2] 设施园艺信息网. 全国温室面积分布[EB/OL]. [2020-02-14]. http：//data.sheshiyuanyi.com/AreaData/.

[3] 腾讯大闽网. 中科三安植物梦工厂都市田园梦的缔造者 [EB/OL]. 2019-09-08[2020-02-14]. http：//www.sananbio.com/index.html.

[4] 福建省中科生物股份有限公司. 栽培装置、多层立体栽培系统及植物工厂种植系统： 中国， 201710936585.1[P/OL]. 2018-03-06[2020-02-14].

[5] 中科三安. 解决方案：高自动化植物工厂[EB/OL]. [2020-02-14]. http：//www.sananbio.com/zhineng/fangan/.

[6] 中科三安. 生物工程：藥用植物[EB/OL]. [2020-02-14]. http：//www.sananbio.com/yuliu/baojianpin/.

[7] 芭芭拉（厦门）农业科技有限公司. 立式水培系统： 中国， 201811518545.6[P/OL]. 2019-02-12[2020-02-14].

[8] 芭芭拉（厦门）农业科技有限公司. 可展开引漏式定植装置： 中国， 201811518630.2[P/OL]. 2019-02-12[2020-02-14].

[9] 齐飞，李恺，李邵，等.世界设施园艺智能化装备发展对中国的启示研究[J].农业工程学报，2019，35（2）：183-195.

[10] Autonomous greenhouses. Autonomous Greenhouses [EB/OL]. 2018-03-21[2020-02-14].https：//www.autonomousgreenhouses.com/en/autonomousgreenhouses.htm.

[11] EURACTIV. Farming 4.0： The future of agriculture？ [EB/OL]. 2016-11-08[2020-02-14]. https：//www.euractiv.com/section/agriculture-food/infographic/farming-4-0-the-future-of-agriculture/.

[12] 刘建峰，骆浩文，段洪洋，等.基于“五位一体”现代农业示范基地的农业科技服务模式研究[J].广东农业科学，2017，44（3）：158-163.

[13] 福建省财政厅， 福建省农业农村厅.关于下达2019年设施农业等特色现代农业发展专项资金的通知[EB/OL]. 2019-06-11[2020-02-14]. http：//czt.fujian.gov.cn/zwgk/czzj/201906/U020190725626256368724.

[14] 厦门市农业局， 厦门市财政局. 关于印发加快都市现代设施农业建设实施办法的通知[EB/OL]. 2016-07-28[2020-02-14]. http：//www.xm.gov.cn/zfxxgk/xxgkznml/szfgz/bmgfwj/201611/t20161125_1382636.htm.

[15] 陈乃嘉. 2019年厦门将大力推进都市现代农业建设：全产业链力争实现收入900亿元[EB/OL]. 2019-04-16[2020-02-14].

*项目支持：广东弘科农业机械研究开发有限公司“广州市院士专家工作站”项目（h2020-3-01）;2019年省级乡村振兴战略专项——良种良法设施农业示范基地（番茄采摘机器人）项目（粤财农 [2019]73号）;2018年省级乡村振兴战略专项——设施园艺机械化需求的水培叶菜关键环节自动化技术及装备的研发与应用（粤财农[2018]125号）。

作者简介：熊征（1979-），男，博士，工程师，主要从事设施农业人工智能装备及有机设施园艺研究。E-mail： xiongz109@qq.com。

**通信作者：刘霓红（1972-），男，高级工程师，主要从事现代农业设施及装备的科研开发和推广应用工作。E-mail：  93226078@qq.com。

[引用信息]熊征，刘霓红，蒋先平，等.福建省温室园艺设施与装备发展现状及启示[J].农业工程技术，2020，40（07）：26-31.