北京市設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其機械化發(fā)展對策

李治國 王尚君 竇 碩 李宗煦 閆子雙 李傳友 劉曉明 趙景文

（1 北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079；2 北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，北京 102200；3 北京市密云區(qū)農(nóng)機化技術(shù)推廣服務(wù)站，北京 101500）

設(shè)施蔬菜是北京市蔬菜生產(chǎn)的重要形式，2019 年設(shè)施蔬菜耕種收綜合機械化水平為35.46%，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求不相適應(yīng)，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約因素之一。本文通過梳理京郊設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化發(fā)展現(xiàn)狀，分析存在的問題及原因，從設(shè)施結(jié)構(gòu)宜機化、生產(chǎn)機械化、裝備智能化、服務(wù)社會化四個方面提出對策建議。

設(shè)施蔬菜是北京都市農(nóng)業(yè)中的重要組成部分，在“大城市小農(nóng)業(yè)”“大京郊小城區(qū)”的背景下，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，生產(chǎn)水平不斷提升。然而，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人工成本越來越高，勞動力供給越來越緊張，尤其在后疫情時代，發(fā)展設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化技術(shù)裝備已成為迫切任務(wù)之一。雖然北京市多年來非常重視機械化工作，設(shè)施蔬菜機械化水平處于逐年增長中，但離農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2020 年提出的“到2025 年設(shè)施種植機械化水平總體達(dá)到50%以上”還有很大差距。為此，筆者通過梳理北京市設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化發(fā)展現(xiàn)狀，分析原因，并提出對策建議，以期為蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和機械化水平提升提供參考和支撐。

1 設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

北京設(shè)施農(nóng)業(yè)以設(shè)施蔬菜占比最大，近年來設(shè)施面積、產(chǎn)量和產(chǎn)值呈下降趨勢。據(jù)北京市農(nóng)業(yè)機械化管理統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)顯示（圖1），2019 年北京設(shè)施農(nóng)業(yè)面積為13 392.12 hm2，比2013 年的24 308.91 hm2下降了44.91%；其中日光溫室、塑料大棚面積分別降至6 742.33、6 017.02 hm2，比2013 年分別下降57.45%和22.35%；連棟溫室基本維持在700 hm2左右。

據(jù)北京市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)（圖2、3），2019 年設(shè)施蔬菜（含食用菌）總產(chǎn)量為79.08 萬t，總產(chǎn)值為30.05 億元，分別比2013 年下降了31.40%、24.99%；其中溫室蔬菜產(chǎn)量、產(chǎn)值分別下降了42.51%、30.89%；中小棚蔬菜產(chǎn)量、產(chǎn)值分別下降了59.91%、46.71%；大棚產(chǎn)量、產(chǎn)值整體變化不明顯。

京郊設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積逐年降低，產(chǎn)量和產(chǎn)值均呈下降趨勢。分析原因：①成本投入越來越大。設(shè)施蔬菜屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)季節(jié)需要大量勞動力，而當(dāng)前隨著勞動力供給越來越緊張，勞動力成本逐年上漲，已經(jīng)占到其生產(chǎn)總成本的一半以上（宋衛(wèi)堂和李明，2020），人工、物資等生產(chǎn)成本投入越來越大，制約了設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展；②設(shè)施結(jié)構(gòu)的限制。設(shè)施內(nèi)部空間宜機化條件較差，機器換人”工作推進(jìn)緩慢，機械化程度低，一定程度上限制了其發(fā)展。③受蔬菜價格波動的影響，設(shè)施蔬菜收益不確定性很大，且成本投入高，整體效益較低。

2 設(shè)施蔬菜機械化現(xiàn)狀

據(jù)北京市農(nóng)業(yè)機械化管理統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)顯示，設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化水平2014—2019 年呈緩慢增長趨勢，2014 年設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化水平為31.35%，2019年為35.46%，年均增長0.82 百分點，但從2017 年開始，已經(jīng)落后于全國同期平均水平33.12%，且差距越來越大。按照機械化作業(yè)耕、種、管、收四大環(huán)節(jié)，結(jié)合2014—2019 年統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)，分析如下。

①耕地環(huán)節(jié)。如圖4 所示，2014—2019 年設(shè)施農(nóng)業(yè)耕整地機械化水平一直處于增長趨勢，2019年達(dá)94.14%，基本實現(xiàn)了機械化作業(yè)，但普遍存在作業(yè)質(zhì)量較差的問題，比如小型微耕機作業(yè)1 遍很難達(dá)到耕深要求，實際操作中都需要作業(yè)2 遍，后期需要對存量機具進(jìn)行提檔升級，同時要新增性能優(yōu)良的設(shè)施專用耕整地機具。目前主要應(yīng)用的機具種類有微耕機、旋耕機、深耕機、開溝機、起壟機等。

② 種植環(huán)節(jié)。2014—2019 年設(shè)施農(nóng)業(yè)種植環(huán)節(jié)機械化水平較低，且增長緩慢，2019 年僅為1.24%。主要應(yīng)用的機具種類有精量播種機、秧苗移栽機等，但是數(shù)量較少，且因機具調(diào)整難度大、專業(yè)機手少、人機配合度低等問題，作業(yè)質(zhì)量有待進(jìn)一步提升。

③管理環(huán)節(jié)。在設(shè)施施肥灌溉方面，2014—2019 年機械化水平總體呈下降趨勢，2014 年為64.33%，2019 年為44.19%；應(yīng)用的主要機具種類為水肥一體化設(shè)備等，但流量控制精度不高、自動化控制不便捷，導(dǎo)致施肥灌溉作業(yè)質(zhì)量普遍偏低。在設(shè)施環(huán)境調(diào)控方面，2014—2019 年機械化水平處于逐年上升階段，2019 年為38.10%，比2014 年增長14.26 百分點，后期上升空間較大；應(yīng)用的主要機具種類有卷簾機、開窗機、卷膜器、增溫降溫裝置等，但普遍需要人工手動操作，隨意性較大，不能達(dá)到精準(zhǔn)調(diào)控，自動化程度較低，以電為能源的增溫降溫設(shè)備普遍能耗較高。

④ 收獲環(huán)節(jié)。2014—2019 年設(shè)施農(nóng)業(yè)采運環(huán)節(jié)機械化水平增長較緩慢，2014 年為1.26%，2019年為2.68%。應(yīng)用的主要機具種類為設(shè)施內(nèi)有軌或無軌運輸車，專業(yè)化、自動化程度較低，并且普遍只有單一運輸功能，復(fù)式多功能作業(yè)平臺是發(fā)展方向，設(shè)施葉菜收獲機有極個別園區(qū)在試用，割臺仿形功能較弱、收獲效果參差不齊。

京郊設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化水平呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，但增長幅度較緩。分析原因，一是得益于國家及北京市對農(nóng)業(yè)機械化工作的重視，以及購機補貼等政策的支持，使得設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相對容易實現(xiàn)機械化作業(yè)的耕整地和田間管理的施肥灌溉、環(huán)境調(diào)控等環(huán)節(jié)機械化水平得到提升，帶動綜合機械化整體水平上升；二是設(shè)施農(nóng)業(yè)種植、采運環(huán)節(jié)機械化基本處于起步階段，成為機械化水平綜合提升的短板，而且隨著其他環(huán)節(jié)機械化水平的不斷提升，短板效應(yīng)會越來越明顯；三是設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化發(fā)展還存在設(shè)施結(jié)構(gòu)宜機化條件不足、農(nóng)機農(nóng)藝融合不深、適用農(nóng)機裝備缺乏等問題，且現(xiàn)階段發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)裝備，往往都是與某類蔬菜品種、單一作業(yè)環(huán)節(jié)配套的農(nóng)機裝備，不利于推進(jìn)全程機械化技術(shù)裝備的配套應(yīng)用。

3 設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化發(fā)展存在的問題

3.1 設(shè)施宜機化條件不足

目前，京郊現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)以日光溫室、塑料大棚為主，建造年代多為2008—2012 年間，約占70%，當(dāng)時建造標(biāo)準(zhǔn)主要考慮采光、保溫、通風(fēng)等，便于機械化作業(yè)的宜機化條件基本沒有涉及到。老舊日光溫室僅耳房有供作業(yè)人員和農(nóng)用物資進(jìn)出的普通門，而且為了避免室內(nèi)外溫差造成空氣直接對流，影響室內(nèi)靠門作物生長，耳房入戶門和棚室門是90°直角設(shè)計，不利于普通中小型農(nóng)機具進(jìn)入棚室；一般鋼骨架靠近南側(cè)的前底角設(shè)置較低，高度大多在1 m 以下，農(nóng)機具在棚室內(nèi)作業(yè)時很難耕到棚邊，造成不必要的空間浪費；棚內(nèi)采用南北向做畦或起壟，耕作長度6～7 m，導(dǎo)致農(nóng)機具作業(yè)時掉頭難度增大。老舊塑料大棚為保溫，兩端門框一般也只留有僅供人員和物資進(jìn)出的普通門，農(nóng)機作業(yè)裝備進(jìn)出費時費力；兩側(cè)鋼骨架底角高度往往也在1 m 以下，農(nóng)機作業(yè)不能到棚邊。該設(shè)施空間結(jié)構(gòu)、出入口、內(nèi)部通道和種植布局、壟向壟寬等都成為機械化作業(yè)的制約因素。

3.2 農(nóng)機農(nóng)藝融合不深

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中，基本還是以人工勞動密集型作業(yè)為主，各蔬菜品種采用的株行距、種植密度、壟向壟寬等農(nóng)藝條件都是以實現(xiàn)產(chǎn)量、品質(zhì)最佳為前提，考慮農(nóng)機裝備作業(yè)需求及便利性的基本很少，這就為選機用機抬升了門檻；受農(nóng)機結(jié)構(gòu)大小、設(shè)計要求、功能實現(xiàn)等多方面客觀因素制約，現(xiàn)階段主要是以解決設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“有機可用”的問題，而從生產(chǎn)設(shè)計上就嚴(yán)格做到農(nóng)機農(nóng)藝融合的還不多，造成蔬菜農(nóng)機裝備存在地域空間、設(shè)施結(jié)構(gòu)、農(nóng)藝要求等諸多方面的不適應(yīng)，深層次問題還是農(nóng)機農(nóng)藝融合不深、不透。

3.3 適宜農(nóng)機裝備缺乏

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)應(yīng)用水平較高的耕整地環(huán)節(jié)，借助于大田作業(yè)機械較多，缺乏專用農(nóng)機裝備，現(xiàn)在大多使用田園管理機來完成設(shè)施內(nèi)耕整地作業(yè)，但是普遍存在耕作深度不夠、多次作業(yè)等費時費力的問題，多年形成的板結(jié)層打不破，影響到種植蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量；起壟環(huán)節(jié)作業(yè)機具多為田園管理機加裝起壟裝置作業(yè)，因動力有限而取土量少，壟形、壟高達(dá)不到農(nóng)藝要求，造成后續(xù)田間管理及收獲環(huán)節(jié)作業(yè)效果較差；種植、采運環(huán)節(jié)機械化作業(yè)基本處于空白，更無適宜農(nóng)機裝備。施肥灌溉和環(huán)境調(diào)控環(huán)節(jié)雖然有一部分農(nóng)機裝備在發(fā)揮作用，但是關(guān)于噴灌噴頭、水質(zhì)過濾、藥液霧化等方面還存在很多問題，裝備作業(yè)過程中的跑冒滴漏現(xiàn)象時有發(fā)生，不僅浪費水、肥、藥、電等資源，造成不必要的污染，而且會因作業(yè)質(zhì)量沒有達(dá)到要求而使蔬菜品質(zhì)、產(chǎn)量受到影響，降低經(jīng)濟效益。

3.4 社會化農(nóng)機服務(wù)欠缺

據(jù)調(diào)研統(tǒng)計，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)多以散戶、小農(nóng)戶為主，約占80%以上，一般每戶種植棚室3～5 個，規(guī)模小、種植品種多，不利于發(fā)揮農(nóng)機集中快速作業(yè)的優(yōu)勢，需求少、難度高造成設(shè)施蔬菜社會化農(nóng)機作業(yè)服務(wù)少。近幾年，北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站在京郊扶持發(fā)展了以規(guī)模設(shè)施蔬菜生產(chǎn)園區(qū)為主體的蔬菜生產(chǎn)農(nóng)機作業(yè)服務(wù)隊，目前在京郊9個區(qū)共有26 家服務(wù)組織，可開展設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的旋耕、起壟、移栽、播種、植保等作業(yè)服務(wù)，年均作業(yè)面積近2 000 hm2（3 萬畝）。但由于單次作業(yè)面積普遍較小，農(nóng)機具作業(yè)收取的服務(wù)費往往不夠來回的運費，大大限制了作業(yè)服務(wù)范圍擴大和能力提升。從服務(wù)全市設(shè)施蔬菜生產(chǎn)作業(yè)量來看，社會化農(nóng)機服務(wù)組織的數(shù)量缺口仍較大。

4 設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)機械化發(fā)展對策

4.1 促進(jìn)設(shè)施結(jié)構(gòu)宜機化

加強設(shè)施結(jié)構(gòu)與建造標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，明確滿足農(nóng)機作業(yè)條件的空間結(jié)構(gòu)、出入口、內(nèi)部通道尺度等內(nèi)容，一般要求棚室長度不小于60 m，跨度不小于8 m，出入口高不小于2 m，寬不小于1.8 m，作物行間作業(yè)通道寬度不小于0.8 m，在分類研究的基礎(chǔ)上，形成設(shè)施宜機化改建造技術(shù)規(guī)范。新建設(shè)施要嚴(yán)格按照宜機化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，老舊設(shè)施要依照農(nóng)機通行和室內(nèi)作業(yè)條件，加快出入口、骨架、耳房、緩沖間、室內(nèi)通道等宜機化改造，優(yōu)化種植空間布局，創(chuàng)新宜機化種植模式，滿足設(shè)備安裝運轉(zhuǎn)、機械通行作業(yè)需求。建議以規(guī)模化設(shè)施生產(chǎn)園區(qū)為主，開展設(shè)施結(jié)構(gòu)宜機化改建造試點示范，以財政資金投入為主，每年每個區(qū)建設(shè)1～2 個設(shè)施宜機化改建造整體示范園區(qū)，以點帶面促進(jìn)京郊設(shè)施園區(qū)逐步完成宜機化改建造，提升宜機化生產(chǎn)水平。

4.2 推進(jìn)設(shè)施生產(chǎn)機械化

加大設(shè)施生產(chǎn)裝備科技創(chuàng)新投入力度，產(chǎn)學(xué)研推用協(xié)同攻關(guān)，突破精量播種、高效移栽和輔助采運等環(huán)節(jié)技術(shù)裝備短板。播種方面，要進(jìn)一步提升播種機具的可靠性和耐用性，提升作業(yè)質(zhì)量；移栽方面，要實現(xiàn)高密度移栽要求，進(jìn)一步擴大株行距適用范圍，向自動化、無人化方向發(fā)展；收獲方面，要加大收獲機械切割刀具入土深度的研發(fā)力度，形成帶根、不帶根收獲機系列，同時要推動果實采摘機械進(jìn)入實際作業(yè)應(yīng)用。加快提升環(huán)境調(diào)控、植保作業(yè)等環(huán)節(jié)機械化水平，推廣普及土地整理、灌溉施肥技術(shù)裝備。推動電動運輸、水肥一體化設(shè)備以及多功能作業(yè)平臺等與溫室結(jié)構(gòu)集成配套。示范推廣“東西向長壟”“窄壟寬溝”等宜機化種植技術(shù)模式，推進(jìn)各環(huán)節(jié)機具裝備的協(xié)同配套，積極構(gòu)建符合京郊特點的設(shè)施生產(chǎn)全程機械化技術(shù)體系，促使良種、良法、良地、良機配套，為機械化生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。

4.3 提升設(shè)施裝備智能化

充分利用在京農(nóng)業(yè)科研院所等機構(gòu)的智能化裝備成果，加快環(huán)境智能調(diào)控、水肥一體化，信息監(jiān)測和自動控制等技術(shù)裝備的融合應(yīng)用，減少用工數(shù)量、降低生產(chǎn)成本，提升設(shè)施裝備智能化水平。打造高標(biāo)準(zhǔn)、智能化設(shè)施蔬菜數(shù)字化農(nóng)機示范基地，集成展示全程精準(zhǔn)作業(yè)、智能控制技術(shù)裝備，在高效設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)計、建造全過程中，將智能化技術(shù)裝備融入其中，實現(xiàn)自主決策、精細(xì)管控、高效運維的全自動植物工廠蔬菜生產(chǎn)模式。建議借助國家建設(shè)第三代農(nóng)機示范園區(qū)契機，重點打造一批體現(xiàn)首都科技成果的設(shè)施智能無人作業(yè)園區(qū)，引領(lǐng)京津冀乃至全國適宜地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)向機械化、智能化、無人化方向發(fā)展。

4.4 發(fā)展作業(yè)服務(wù)社會化

以全市現(xiàn)有26 家蔬菜生產(chǎn)農(nóng)機作業(yè)服務(wù)組織為基礎(chǔ)，充分利用大數(shù)據(jù)平臺，挖掘作業(yè)類型、作業(yè)半徑、收費標(biāo)準(zhǔn)等精細(xì)化、差別化管理方式，提煉總結(jié)農(nóng)機作業(yè)運營模式等經(jīng)驗，制定蔬菜生產(chǎn)農(nóng)機專業(yè)化服務(wù)組織建設(shè)規(guī)范指引，加大蔬菜生產(chǎn)農(nóng)機專業(yè)化服務(wù)組織建設(shè)力度；力爭將全市規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜生產(chǎn)園區(qū)和有意愿建設(shè)蔬菜農(nóng)機專業(yè)化服務(wù)組織的其他服務(wù)組織納入其中，從購機補貼、作業(yè)補貼、技能培訓(xùn)等方面進(jìn)行政策資金扶持，提升社會化服務(wù)水平；鼓勵、扶持蔬菜生產(chǎn)農(nóng)機專業(yè)化服務(wù)組織開展棚室建造、維護(hù)保養(yǎng)、農(nóng)機作業(yè)、機具租賃、作業(yè)托管和加工銷售等一體式社會化服務(wù)，形成設(shè)施蔬菜生產(chǎn)“全程機械化+綜合農(nóng)事服務(wù)”新模式。