北京市设施蔬菜产业现状及其机械化发展对策

李治国 王尚君 窦 硕 李宗煦 闫子双 李传友 刘晓明 赵景文

（1 北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079；2 北京市昌平区农业机械化技术推广站，北京 102200；3 北京市密云区农机化技术推广服务站，北京 101500）

设施蔬菜是北京市蔬菜生产的重要形式，2019 年设施蔬菜耕种收综合机械化水平为35.46%，与产业发展需求不相适应，已成为产业发展的制约因素之一。本文通过梳理京郊设施蔬菜产业机械化发展现状，分析存在的问题及原因，从设施结构宜机化、生产机械化、装备智能化、服务社会化四个方面提出对策建议。

设施蔬菜是北京都市农业中的重要组成部分，在“大城市小农业”“大京郊小城区”的背景下，设施蔬菜产业结构不断优化，生产水平不断提升。然而，随着社会经济的发展，人工成本越来越高，劳动力供给越来越紧张，尤其在后疫情时代，发展设施蔬菜产业机械化技术装备已成为迫切任务之一。虽然北京市多年来非常重视机械化工作，设施蔬菜机械化水平处于逐年增长中，但离农业农村部2020 年提出的“到2025 年设施种植机械化水平总体达到50%以上”还有很大差距。为此，笔者通过梳理北京市设施蔬菜产业机械化发展现状，分析原因，并提出对策建议，以期为蔬菜产业发展和机械化水平提升提供参考和支撑。

1 设施蔬菜产业发展现状

北京设施农业以设施蔬菜占比最大，近年来设施面积、产量和产值呈下降趋势。据北京市农业机械化管理统计年报数据显示（图1），2019 年北京设施农业面积为13 392.12 hm2，比2013 年的24 308.91 hm2下降了44.91%；其中日光温室、塑料大棚面积分别降至6 742.33、6 017.02 hm2，比2013 年分别下降57.45%和22.35%；连栋温室基本维持在700 hm2左右。

据北京市统计年鉴数据（图2、3），2019 年设施蔬菜（含食用菌）总产量为79.08 万t，总产值为30.05 亿元，分别比2013 年下降了31.40%、24.99%；其中温室蔬菜产量、产值分别下降了42.51%、30.89%；中小棚蔬菜产量、产值分别下降了59.91%、46.71%；大棚产量、产值整体变化不明显。

京郊设施农业生产面积逐年降低，产量和产值均呈下降趋势。分析原因：①成本投入越来越大。设施蔬菜属于劳动密集型产业，生产季节需要大量劳动力，而当前随着劳动力供给越来越紧张，劳动力成本逐年上涨，已经占到其生产总成本的一半以上（宋卫堂和李明，2020），人工、物资等生产成本投入越来越大，制约了设施蔬菜产业发展；②设施结构的限制。设施内部空间宜机化条件较差，机器换人”工作推进缓慢，机械化程度低，一定程度上限制了其发展。③受蔬菜价格波动的影响，设施蔬菜收益不确定性很大，且成本投入高，整体效益较低。

2 设施蔬菜机械化现状

据北京市农业机械化管理统计年报数据显示，设施农业机械化水平2014—2019 年呈缓慢增长趋势，2014 年设施农业机械化水平为31.35%，2019年为35.46%，年均增长0.82 百分点，但从2017 年开始，已经落后于全国同期平均水平33.12%，且差距越来越大。按照机械化作业耕、种、管、收四大环节，结合2014—2019 年统计年报数据，分析如下。

①耕地环节。如图4 所示，2014—2019 年设施农业耕整地机械化水平一直处于增长趋势，2019年达94.14%，基本实现了机械化作业，但普遍存在作业质量较差的问题，比如小型微耕机作业1 遍很难达到耕深要求，实际操作中都需要作业2 遍，后期需要对存量机具进行提档升级，同时要新增性能优良的设施专用耕整地机具。目前主要应用的机具种类有微耕机、旋耕机、深耕机、开沟机、起垄机等。

② 种植环节。2014—2019 年设施农业种植环节机械化水平较低，且增长缓慢，2019 年仅为1.24%。主要应用的机具种类有精量播种机、秧苗移栽机等，但是数量较少，且因机具调整难度大、专业机手少、人机配合度低等问题，作业质量有待进一步提升。

③管理环节。在设施施肥灌溉方面，2014—2019 年机械化水平总体呈下降趋势，2014 年为64.33%，2019 年为44.19%；应用的主要机具种类为水肥一体化设备等，但流量控制精度不高、自动化控制不便捷，导致施肥灌溉作业质量普遍偏低。在设施环境调控方面，2014—2019 年机械化水平处于逐年上升阶段，2019 年为38.10%，比2014 年增长14.26 百分点，后期上升空间较大；应用的主要机具种类有卷帘机、开窗机、卷膜器、增温降温装置等，但普遍需要人工手动操作，随意性较大，不能达到精准调控，自动化程度较低，以电为能源的增温降温设备普遍能耗较高。

④ 收获环节。2014—2019 年设施农业采运环节机械化水平增长较缓慢，2014 年为1.26%，2019年为2.68%。应用的主要机具种类为设施内有轨或无轨运输车，专业化、自动化程度较低，并且普遍只有单一运输功能，复式多功能作业平台是发展方向，设施叶菜收获机有极个别园区在试用，割台仿形功能较弱、收获效果参差不齐。

京郊设施农业机械化水平呈现逐年上升的趋势，但增长幅度较缓。分析原因，一是得益于国家及北京市对农业机械化工作的重视，以及购机补贴等政策的支持，使得设施农业生产中相对容易实现机械化作业的耕整地和田间管理的施肥灌溉、环境调控等环节机械化水平得到提升，带动综合机械化整体水平上升；二是设施农业种植、采运环节机械化基本处于起步阶段，成为机械化水平综合提升的短板，而且随着其他环节机械化水平的不断提升，短板效应会越来越明显；三是设施蔬菜产业机械化发展还存在设施结构宜机化条件不足、农机农艺融合不深、适用农机装备缺乏等问题，且现阶段发展设施农业机械化技术装备，往往都是与某类蔬菜品种、单一作业环节配套的农机装备，不利于推进全程机械化技术装备的配套应用。

3 设施蔬菜产业机械化发展存在的问题

3.1 设施宜机化条件不足

目前，京郊现有设施农业以日光温室、塑料大棚为主，建造年代多为2008—2012 年间，约占70%，当时建造标准主要考虑采光、保温、通风等，便于机械化作业的宜机化条件基本没有涉及到。老旧日光温室仅耳房有供作业人员和农用物资进出的普通门，而且为了避免室内外温差造成空气直接对流，影响室内靠门作物生长，耳房入户门和棚室门是90°直角设计，不利于普通中小型农机具进入棚室；一般钢骨架靠近南侧的前底角设置较低，高度大多在1 m 以下，农机具在棚室内作业时很难耕到棚边，造成不必要的空间浪费；棚内采用南北向做畦或起垄，耕作长度6～7 m，导致农机具作业时掉头难度增大。老旧塑料大棚为保温，两端门框一般也只留有仅供人员和物资进出的普通门，农机作业装备进出费时费力；两侧钢骨架底角高度往往也在1 m 以下，农机作业不能到棚边。该设施空间结构、出入口、内部通道和种植布局、垄向垄宽等都成为机械化作业的制约因素。

3.2 农机农艺融合不深

设施蔬菜生产过程中，基本还是以人工劳动密集型作业为主，各蔬菜品种采用的株行距、种植密度、垄向垄宽等农艺条件都是以实现产量、品质最佳为前提，考虑农机装备作业需求及便利性的基本很少，这就为选机用机抬升了门槛；受农机结构大小、设计要求、功能实现等多方面客观因素制约，现阶段主要是以解决设施农业生产“有机可用”的问题，而从生产设计上就严格做到农机农艺融合的还不多，造成蔬菜农机装备存在地域空间、设施结构、农艺要求等诸多方面的不适应，深层次问题还是农机农艺融合不深、不透。

3.3 适宜农机装备缺乏

设施蔬菜生产应用水平较高的耕整地环节，借助于大田作业机械较多，缺乏专用农机装备，现在大多使用田园管理机来完成设施内耕整地作业，但是普遍存在耕作深度不够、多次作业等费时费力的问题，多年形成的板结层打不破，影响到种植蔬菜的品质和产量；起垄环节作业机具多为田园管理机加装起垄装置作业，因动力有限而取土量少，垄形、垄高达不到农艺要求，造成后续田间管理及收获环节作业效果较差；种植、采运环节机械化作业基本处于空白，更无适宜农机装备。施肥灌溉和环境调控环节虽然有一部分农机装备在发挥作用，但是关于喷灌喷头、水质过滤、药液雾化等方面还存在很多问题，装备作业过程中的跑冒滴漏现象时有发生，不仅浪费水、肥、药、电等资源，造成不必要的污染，而且会因作业质量没有达到要求而使蔬菜品质、产量受到影响，降低经济效益。

3.4 社会化农机服务欠缺

据调研统计，设施蔬菜生产多以散户、小农户为主，约占80%以上，一般每户种植棚室3～5 个，规模小、种植品种多，不利于发挥农机集中快速作业的优势，需求少、难度高造成设施蔬菜社会化农机作业服务少。近几年，北京市农业机械试验鉴定推广站在京郊扶持发展了以规模设施蔬菜生产园区为主体的蔬菜生产农机作业服务队，目前在京郊9个区共有26 家服务组织，可开展设施蔬菜生产的旋耕、起垄、移栽、播种、植保等作业服务，年均作业面积近2 000 hm2（3 万亩）。但由于单次作业面积普遍较小，农机具作业收取的服务费往往不够来回的运费，大大限制了作业服务范围扩大和能力提升。从服务全市设施蔬菜生产作业量来看，社会化农机服务组织的数量缺口仍较大。

4 设施蔬菜产业机械化发展对策

4.1 促进设施结构宜机化

加强设施结构与建造标准的制修订，明确满足农机作业条件的空间结构、出入口、内部通道尺度等内容，一般要求棚室长度不小于60 m，跨度不小于8 m，出入口高不小于2 m，宽不小于1.8 m，作物行间作业通道宽度不小于0.8 m，在分类研究的基础上，形成设施宜机化改建造技术规范。新建设施要严格按照宜机化标准建设，老旧设施要依照农机通行和室内作业条件，加快出入口、骨架、耳房、缓冲间、室内通道等宜机化改造，优化种植空间布局，创新宜机化种植模式，满足设备安装运转、机械通行作业需求。建议以规模化设施生产园区为主，开展设施结构宜机化改建造试点示范，以财政资金投入为主，每年每个区建设1～2 个设施宜机化改建造整体示范园区，以点带面促进京郊设施园区逐步完成宜机化改建造，提升宜机化生产水平。

4.2 推进设施生产机械化

加大设施生产装备科技创新投入力度，产学研推用协同攻关，突破精量播种、高效移栽和辅助采运等环节技术装备短板。播种方面，要进一步提升播种机具的可靠性和耐用性，提升作业质量；移栽方面，要实现高密度移栽要求，进一步扩大株行距适用范围，向自动化、无人化方向发展；收获方面，要加大收获机械切割刀具入土深度的研发力度，形成带根、不带根收获机系列，同时要推动果实采摘机械进入实际作业应用。加快提升环境调控、植保作业等环节机械化水平，推广普及土地整理、灌溉施肥技术装备。推动电动运输、水肥一体化设备以及多功能作业平台等与温室结构集成配套。示范推广“东西向长垄”“窄垄宽沟”等宜机化种植技术模式，推进各环节机具装备的协同配套，积极构建符合京郊特点的设施生产全程机械化技术体系，促使良种、良法、良地、良机配套，为机械化生产创造良好条件。

4.3 提升设施装备智能化

充分利用在京农业科研院所等机构的智能化装备成果，加快环境智能调控、水肥一体化，信息监测和自动控制等技术装备的融合应用，减少用工数量、降低生产成本，提升设施装备智能化水平。打造高标准、智能化设施蔬菜数字化农机示范基地，集成展示全程精准作业、智能控制技术装备，在高效设施农业设计、建造全过程中，将智能化技术装备融入其中，实现自主决策、精细管控、高效运维的全自动植物工厂蔬菜生产模式。建议借助国家建设第三代农机示范园区契机，重点打造一批体现首都科技成果的设施智能无人作业园区，引领京津冀乃至全国适宜地区设施蔬菜生产向机械化、智能化、无人化方向发展。

4.4 发展作业服务社会化

以全市现有26 家蔬菜生产农机作业服务组织为基础，充分利用大数据平台，挖掘作业类型、作业半径、收费标准等精细化、差别化管理方式，提炼总结农机作业运营模式等经验，制定蔬菜生产农机专业化服务组织建设规范指引，加大蔬菜生产农机专业化服务组织建设力度；力争将全市规模化、标准化蔬菜生产园区和有意愿建设蔬菜农机专业化服务组织的其他服务组织纳入其中，从购机补贴、作业补贴、技能培训等方面进行政策资金扶持，提升社会化服务水平；鼓励、扶持蔬菜生产农机专业化服务组织开展棚室建造、维护保养、农机作业、机具租赁、作业托管和加工销售等一体式社会化服务，形成设施蔬菜生产“全程机械化+综合农事服务”新模式。