北京設施農業節水技術應用現狀及需求分析

李瑾++郭美榮++馮獻

摘要：采用問卷調研和實地訪談相結合的方法，對北京市設施農業種植基地節水技術和設備應用情況展開調研，旨在了解目前北京市設施農業節水現狀和經營主體對節水灌溉技術的了解、使用和需求情況，調研發現政府在節水技術推廣過程中起主導作用、用戶的使用意愿較高、節水技術和設備的應用范圍和效果較好，農戶對節水技術和設備的獲取及培訓需求較高，但投入成本、認知程度、產品成熟度及維護管理和專業化服務隊伍等問題制約了設施節水技術和設備的應用推廣，從節水技術的標準化與規范化、水肥一體化和宣傳普及方面提出促進設施節水技術和設備推廣應用的對策建議。

關鍵詞：設施農業；節水技術；需求；問題；對策

中圖分類號： S275；S625.5+8文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0596-05

收稿日期：2015-10-29

基金項目：北京市農林科學院創新能力建設專項（編號：KJCX20150504）；北京市社會科學基金（編號：14JGB053）；國家社會科學基金（編號：15CXW026）。

作者簡介：李瑾（1978—），女，湖北襄樊人，博士，副研究員，主要從事農業與農村信息化研究。E-mail：lij@nercita.org.cn。

通信作者：郭美榮，碩士，工程師，主要從事農業農村信息化發展戰略研究。E-mail：guomr@nercita.org.cn。

北京農業發展與首都功能定位緊密契合，作為世界上最缺水的城市之一，水資源已成為制約北京發展的“天花板”，該問題決定農業必須走高效節水道路。北京農業用水占全市用水的比例由2004年的39%下降到2013年的25%。除生產空間壓縮帶來的用水減少外，近年來各級農業部門加大節水灌溉建設力度，集成農藝節水技術落地，加強農業用水政策管理，農業節水工作走在了全國前列，為保障全市用水安全作出了貢獻。北京是全國較早開展節水灌溉的地區，歷經3個發展階段，已形成集“設施節水、農藝節水、機制節水、科技節水”于一體的農業綜合節水技術體系。設施農業是都市型現代農業的重要組成部分，北京市統計局數據顯示，2014年北京市設施農業總面積38 115 hm2，總收入達到512 718.9萬元，具有較大的節水潛力，開展設施農業節水技術現狀調研對于指導北京市設施農業發展具有積極意義。

1北京設施農業節水技術現狀調研

本研究對北京市36家專業合作社、示范基地和專業種植園進行了問卷調研，其中合作社24家，企業7家，專業大戶3家，推廣站1家，事業單位1家（圖1）。合作社規模大小不一，所建溫室數量從2個到333個不等，單個溫室面積在 400～1 000 m2 之間，其中北京榆垡京南蔬菜產銷專業合作社溫室數量達到333個，北京泰華蘆村種植專業合作社溫室數量300個且全部種植設施蔬菜，種植面積達到30 hm2，其中220個溫室采用節水灌溉。

1.1基本情況

1.1.1設施蔬菜種植情況

調研中設施蔬菜種植單位有26家，占被調研對象的72.22%。其中使用節水灌溉技術的單位有17家。設施蔬菜平均年產量為93.82萬t，采用節水措施的設施蔬菜種植年用水量平均為3 637.95 t/hm2。

1.1.2水資源現狀

調研對象灌溉用水全部是機井水。目前在所調研對象中，大部分都不需要支付水費，但需要支付電費。只需要支付水費的有3家，只需要支付電費的有20家，水電都要付費的有12家，水電都不需要付費的有1家，電費平均0.87元/（kW·h）（圖2、圖3）。

1.1.3典型茬口調查情況

設施農業主要以種植蔬菜、草莓、西瓜和花卉為主，茬口變化與節水灌溉設備之間不配套的

問題十分突出，設施農業典型茬口見表1。微灌等設施農業節水灌溉設備不能完全適應溫室不同茬口的灌溉需要。例如茬口1，壟植的果菜類蔬菜，適合使用滴灌等微灌設備。但是到了夏季種植密植葉菜類植物，微灌不能適應。從節水灌溉設備來講，不可能有1種設備能適用于所有作物。微灌灌溉設備適應性分析表明，各茬口實際灌溉組合模式全部不符合節水標準。用得最多的模式是微灌+管灌的半節水組合模式。

1.1.4不同蔬菜種類各時期用水量分析

對番茄、黃瓜、椒等6種設施蔬果各時期的用水量進行了調研，調研數據顯示結果期用水量最大，其中草莓、椒和茄子的用水量較大，用水量達到2 100 m3/hm2以上。而葉菜類的用水量最少（表2）。

1.2節水技術和設備應用現狀

1.2.1設施農業節水現狀

[JP2]設施農業節水灌溉伴隨著農業節水灌溉整體向前發展，從土渠灌逐步發展到以微灌和低壓管道輸水灌為主。北京市設施農業節水經過近幾年的大力發展，以滴灌為主的微灌技術在京郊設施農業中得到了快速發展。設施農業微灌面積主要集中于農業示范園區、示范基地和部分散戶經營，其他灌溉形式集中于農村的一家一戶。全市設施農業用水量1.3億m3，基本上靠開采地下水，占農業用新水總量的10%。設施農業灌溉水利用系數達到了80%以上[1]。

1.2.2政府在節水技術推廣應用過程中起主導作用

在溫室節水設備初始投資主體的調查中，結果顯示，由政府投資的有15家，自籌經費建設的只有6家，其余調研對象未給出答案（注：本研究中比例計算以實際給出選擇答案的單位為分析對象，個別選題為多選題）。其中16家單位對政府投資建設內容給出了答案，結果顯示，政府投資建設的支持內容主要是節水設備、自動化設備和技術培訓。此外，被調研的23家單位的節水技術得到政府補貼。這說明，北京市政府在設施農業節水方面的資金扶持力度覆蓋范圍較廣，政府在節水灌溉推廣應用中起主導作用。

2014年9月，北京市委、市政府下發《關于調結構轉方式發展高效節水農業的意見》（京發〔2014〕16號），提出要加快推進農業節水，調整農業結構，轉變農業發展方式，著力構建與首都功能定位相一致、與二三產業發展相融合、與京津冀協同發展相銜接的農業產業結構。大力發展高效節水農業，全面推進設施節水、農藝節水、機制節水、科技節水，提高農業用水效率。2014年北京市啟動實施“2463”農業節水行動，計劃到2020年，實現農業用水從2013年的7億m3左右減少到 5億m3，達到減少2億m3的總體目標，實現蔬菜、糧經、畜牧、水產四大產業全面的節水生產[2]。

1.2.3對節水技術和設備的了解和使用意愿較高

在調查節水在生產過程中的重要性認知時，31家經營主體認為非常重要，5家認為重要，沒有人選擇一般或不重要。在傾向于哪種節水設備和技術的調研中（多選題），發現24家單位選擇了膜下滴灌、16家選擇了水肥一體化、5家選擇了微滴灌、4家選擇了微噴灌、2家選擇了膜下暗灌、1家選擇了滲水灌溉、1家填寫了有機種植。并沒有單位因為價格太高、操作復雜、對技術不了解、基地規模小、配套不健全和種植品種不耗水等原因而不采用節水設備和技術（圖4）。

[TPLJ4.tif]

在“如果政府補貼部分設備費用，您是否會添置節水設備”的調研中，28家單位選擇會，5家選擇不會，這說明大多數生產經營主體愿意使用節水技術和設備。對于不愿意采用節水技術和設備的原因調查中，發現大多是由于節水設備質量差、使用時間不長、沒有技術人員指導、設備購置后不會使用成擺設等原因造成的。

對當地節水灌溉技術推廣工作滿意度調查結果顯示，34份給出選擇問卷中，16家經營主體選擇滿意，15家經營主體選擇非常滿意，2家經營主體選擇一般，1家經營主體選擇不太滿意（圖5）。推廣農業節水技術是發展高效節水農業，打造北京市都市型現代農業的重要手段，這需要農技推廣部門加大宣傳力度，增強農業用水主體對相關先進節水技術和設備的了解程度。從調研結果看，目前設施農業節水技術和設備應用整體形勢比較樂觀，但還有比較大的提升空間。

[FK（W10][TPLJ5.tif]

1.2.4節水技術設備的應用范圍和應用效果良好

31家單位認為滴灌的綜合效益比較好，占到91.18%，其次是膜下灌的方式；采用節水設備后，有34家認為灌溉用水量減少了，平均能夠節水35.44%。在“節水灌溉技術帶來的效益”的調查上，結果顯示，有24家單位選擇了節約勞動力，21家選擇了節約成本，20家選擇了效率提高，18家選擇了省時間，9家選擇了收入增加，2家選擇了節約土地（圖6），可以看出節水省工是農戶選擇灌溉方式時的首要考慮因素。

2北京設施農業節水技術需求分析

2.1節水技術和設備使用類型以環境感知設備為主

在溫室環境感知類型的調研中（多選題），有22家單位給出了選擇，其中4家選擇沒有裝備溫室環境感知設備，此外

[TPLJ6.tif]

裝備空氣濕度感知設備的有15家，裝備空氣溫度感知設備的有14家，裝備光照度感知設備的有12家，裝備二氧化碳濃度感知設備的有10家，裝備土壤濕度感知設備的有9家，裝備光合有效輻射強度感知設備的有7家，裝備土壤溫度感知設備的有6家，裝備視頻信息感知設備的有3家（圖7）。

[JP2]目前我國生產設施農業微灌設備的主要廠家有30多家，其中有近10家工廠能生產配套的產品，其他工廠主要是生產其中的一部分產品，生產的主要產品有：滴頭間距為30、50、100 cm [JP3]的滴灌管、薄壁式孔口滴灌帶、補償式滴頭、折射式和旋轉式微噴頭、過濾器、壓差式施肥器，各種規格的滴、噴灌支管等[3]，這些產品大多屬于試生產或小批量生產階段，還沒有形成大的批量，技術性能還有待于通過實際使用來考核和提高。

[JP2]傳感器技術應用于設施農業，對設施農業的發展帶來了極大的影響和巨大的推動。近年來，國外如以色列、荷蘭等國在設施農業方面的研究和生產已達到很高水平[4-7]；發達國家已經形成了比較完善的、成套的技術和設施，并在向高度自動化、智能化發展[8]。我國在設施農業方面發展較快，已經取得了一些研究成果并投入實際應用[9-10]。但是我國設計生產的農業傳感器性能和穩定性仍然不能滿足實際生產需要。

2.2對節水技術和設備的使用培訓需求較高

調查發現，在給出選擇答案的32家單位中有86人使用了節水技術與設備，其中年齡在41～50歲之間的有63人，年齡段在31～40歲之間的有12人，18～30歲年齡段有7人，50歲以上年齡的使用人員有4人（圖8）。設施節水設備使用人員文化程度的調查結果顯示，33家給出答案的單位中共涉及79人，其中擁有大學及以上學歷的4人，大專學歷的有8人，高中學歷的有14人，初中及以下有53人（圖9）。這說明，節水技術和設備的使用主體年齡在41～50歲之間，文化程度較低，對熟練操作和使用節水設備存在一定的困難。

[JP2]關于“生產過程中是否有專業的農業技術人員指導”調查結果顯示，32家單位給出了答案，23家單位選擇了有指導，基本滿足生產需要；5家選擇指導較少，不能滿足生產需要；只有3家單位指導到位，完全滿足生產需要（圖10）。節水設備技術培訓需求迫切性的調查中，有33家單位給出了選擇，認為需求非常迫切的有13家，迫切的有14家，需求一般的有6家（圖11）。大部分經營主體很少參加或知道但沒參加過節水培訓。

2.3對節水技術獲取需求強烈

在“當地是否有設施節水灌溉技術宣傳”的調研中發現，北京市政府在節水技術方面的宣傳效果較好，投入成本較大，有33家單位選擇“是”，并且認為能經常聽到宣傳信息的有30家單位，偶爾有宣傳的有2家。

[JP2]對“使用節水灌溉技術來源”這一問題的調研結果（圖12）顯示，在33家給出選擇的單位中，15家生產經營主體選擇主動采納，13家選擇政府推廣，12家選擇項目支持，3家單位選擇周圍環境帶動。這說明，設施農業生產經營主體愿意采用節水灌溉技術，該技術能為企業帶來較明顯的經濟社會效益。

3北京設施農業節水技術推廣應用存在的問題

3.1經濟條件和投入成本制約設施農業節水技術推廣

在“設施節水設備費用是否高”的調查中有18家單位選擇“是”，10家單位選擇“否”。在“能接受的節水設備費用支付意愿”調查中，調查結果顯示經營主體愿意接受的節水技術和設備支出占生產成本比重在10%以下。

關于“認為政府補貼資金占節水灌溉改造成本支出多少時會采納節水灌溉技術”的調查中，30家單位給出了答案，10家單位選擇了>50%～80%，8家單位選擇了>30%～50%，7家單位選擇了80%以上，5家單位選擇了>20%～30%，沒有經營主體選擇0～20%（圖13）。

與發達國家相比，北京農業生產率水平仍存在一定距離，農業配套措施落后，管理水平跟不上，造成農業生產費用較高，購買節水農業設備在短期內增加了農業生產成本，對于農戶來說難以承受。部分地區農戶采用傳統農業生產方式和技術使得農產品比較效益低、缺乏市場競爭力，這種高投入、低效益的生產模式嚴重影響了農民購買水利設備的積極性。目前市場上能夠實現自動化節水的設備價格往往較高，除在重點基地進行項目示范之外很難大面積推廣，而一般的工程節水措施不但節水效果一般有時還會增加農戶的工作量，因此在推廣中也有一定的難度。

3.2生產經營主體對節水的了解程度和認知意識有待提高

對“設施蔬菜節水技術的了解程度”問題的調查顯示，35家單位給出了選擇，16家單位表示了解并可熟練應用，19家單位表示知道。對“設施節水灌溉技術掌握難易程度”的調查結果顯示，35家單位給出了選擇，23家單位表示好掌握，11家單位表示一般，1家單位表示比較難（圖14）。

[JP2]在對生產經營主體水價認知的調研結果顯示，選擇對水價認知偏高的占到39.39%，認知很高的有12.12%，還有 [JP3]18.18% 的生產經營主體表示對水價認知較低和不知道（圖15）。

由于現有節水政策體系落后和國家基于降低農民作業成本的考慮，目前我國水價特別是農業水價仍然偏低，導致水資源的浪費成本很低，農戶節水意識不強。目前，北京市農業用水基本上只交電費，農戶節水后不能獲得任何形式的獎勵，影響了節水的積極性。當前節水灌溉政策不能適應市場機制的要求，難以調動相關主體的參與積極性，政策中缺乏對節水行動的支持和鼓勵。水價偏低使得節水措施不力、節水意識不強，造成了農業用水的嚴重浪費。在節水政策文件中宏觀指導性多，但對具體操作層面和資金扶持領域的指導不足，導致現在的局面是“口號多，行動少”。節水技術投入缺少政策性扶持，由于農業用水價格較低，國家在農業扶持方面沒有針對節水技術投入的支持，農戶更愿意采用傳統方法進行灌溉。此外，在農業節水部門監管上存在不明確現象，責任落實不到位，部門間缺少相互協調，節水行動進展緩慢。有學者認為未來農業水資源向非農業轉移趨勢明顯，這種轉移在一定程度上“侵犯”了農業水權，使農業不得不通過投資節水農業來維持增長，而由此產生了利益補償機制等問題[11-12]。發展節水農業具有公益性質，在城市反哺農村的大環境下投資主體應以政府為主，城市和工業必須向農業進行補償，從而降低農民負擔，從根本上緩解農業用水浪費問題。

3.3節水產品成熟度不夠，設備維護管理制度需要完善

問卷調查結果顯示，設施節水灌溉存在的問題主要有：水質差、肥料溶解性差、過濾系統不配套，灌溉設備容易堵、設備與供水情況不符、節水設施壽命有限、沒有長效維護和改進機制等。滴灌帶或管、閥門和過濾網容易損壞是滴灌使用過程中出現的主要問題[13-14]。

節水設備使用過程農藝與工程配套差。設備利用效率較低，近50%的溫室大棚安裝過節水設備，但其中15%未使用過或者使用中途停用；配套資材和技術缺乏，存在肥料溶解性差、株行距與作物需求不符、高峰期水量不足以及設備易損壞等問題[15]。灌溉用水監測和計量有待加強。農田灌溉水的準確計量是鼓勵生產主體應用節水技術的基礎，目前40%以上的設施農業沒有安裝水表，而安裝水表的用戶，其生活用水和生產用水沒有單獨計量；56%的溫室大棚用水不需要支付水費而只支付電費，無法核定實際用水量。

蔬菜高效節水技術缺乏量化管理指標。調研發現，目前缺乏針對主要蔬菜節水灌溉的量化指標，需要根據不同類型蔬菜的生物學特點、需水規律確定灌水定額，制定針對不同灌溉方式的灌溉制度；借助土壤墑情測試儀器，實現因需灌溉，減少深層滲漏和土壤蒸發（不同蔬菜作物各生育期灌水上下限研究），此外，還缺乏簡單實用的節水灌溉技術規范。

3.4節水專業化服務隊伍有待健全

節水設備維護的服務隊伍缺乏。農民在生產中節水設備出現故障時，沒有相應的維修部門，更換設備成本高，配件不容易購置等，大部分農民因此棄用節水設備，造成資源浪費。節水技術推廣的服務隊伍缺乏。部分農戶仍然根據自己的生產經驗灌溉，造成灌水量與常規灌溉方式相比沒有減少，節水設備沒有發揮節水作用。

4對策建議

調研結果顯示，設施農業生產經營主體對設施節水技術需求強烈，但由于節水成本投入和產品質量等問題，使得節水灌溉技術難以廣泛普及。多數應用主體希望政府加大力度給予支持，建議政府補貼設備，補貼水費，普及節能節水灌溉的好處，推廣水肥一體化，推廣膜下滴灌技術等相關節水節肥技術，提高節水設備原材料質量，加大培訓力度，并提高后續跟蹤服務，降低農民成本，提高農民效益。

4.1工程節水技術不完善，應推動節水的標準化與規范化

目前，設施農業節水灌溉工程規劃不科學，系統選型不能夠滿足生產需要，保證率低，同時存在設計不合理的問題，系統組裝配套不同導致工程的適應性下降，不能夠滿足種植多樣性的需求，嚴重制約北京市設施農業節水的發展與工程效益的發揮，應當推動設施農業節水工程設計規范化與標準化。

4.2水肥利用率低，應推廣完善設施灌溉施肥技術

設施農業灌溉施肥均勻度較差，肥料利用率僅為20%左右，過量施肥導致農產品品質降低，土壤營養成分普遍超標，有的甚至超標上百倍，產生了營養過剩障礙。同時，適合農民生產特點的灌溉施肥設備體系不完善，國內部分設備產品質量不合格，施肥均勻度低，直接影響設備的使用效率。施肥問題直接關系到農產品的產量、品質與農田生態系統以及病蟲害的防治，應當大力推廣利用灌溉隨水施肥。

4.3節水灌溉制度普及率不高，應加強科學灌溉制度的推廣

農民灌水缺乏科學指導、隨意性大。農民“大水大肥”的傳統灌水經驗導致農產品質量下降與生態惡化，已經不能夠適應精品農業、有機農業發展的需求，不適應都市型現代農業發展的趨勢，應加強對農民科學灌溉的培訓和指導。

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