設施農業是集工程技術、信息技術、生物技術、環境技術為一體的現代農業生產方式，具有機械與農藝融合、生產自動化與信息化融合的特點，可有效增強農業綜合生產能力，抗風險能力和市場競爭力，顯著提高土地產出率、資源利用率和勞動生產率。

國外設施園藝生產技術的發展現狀

日本

日本設施園藝生產的主要經驗在于集約化、產業化、土地節約型。為提高土地利用率和創造最佳生產環境，在植物工廠技術開發研究方面，日本政府從2008年開始啟動植物工廠發展計劃，由農林水產省出資1000億日元、經濟貿易工業省出資500億日元補助科研單位、企業和農戶，5年間新增了100多座植物工廠，在閉鎖式植物工廠栽培技術方面，日本的技術與理念達到世界領先水平。

歐洲

荷蘭設施園藝生產技術代表了歐洲的先進水平，其主要經驗在于資源節約和資本技術密集規模化、集約化、環境優化控制、周年生產。荷蘭耕地資源短缺，以提高土地單位面積產量和發展高附加值的溫室園藝作物為主要特色。荷蘭溫室面積為11000公頃。玻璃溫室占溫室總面積的99%。荷蘭現代化溫室蔬菜生產配套設施包括：計算機管理系統、溫室加溫系統、營養液循環系統、CO2補給系統、灌溉水收集和貯存與水處理系統，蔬菜產品采收大多配套溫室內部物流輸送系統，包括采摘車、地面鏈條動力輸送線、產品自動分級生產線、采后包裝裝備等，生產企業還設有產品短期儲存預冷系統、保溫防寒設備和溫室補光設備等。

荷蘭為克服不利生產氣候條件、勞動力成本上漲、國際競爭壓力等問題，在設施園藝生產方面大力引入工業生產自動化技術，借鑒工業生產線使勞動生產率提高、降低勞動力成本，在溫室盆栽花卉、切花、蔬菜生產中，開發研制出種苗自動移植機、機器視覺分級系統、產品包裝設備，特別是降低勞動強度、減少用工量的生產資料、提高作業效率的生產資料物流化生產系統。隨著設施園藝生產現代化水平的提高，以荷蘭為核心涌現出一大批設施園藝現代化生產裝備生產廠家，這其中包括荷蘭Visser公司和荷蘭Flier Systems公司，以生產播種機為主的意大利Mosa公司，以生產基質填充機為主的荷蘭Jova公司和德國Mayer公司，以生產織布基質缽的丹麥Ellegaard公司和意大利Techmek公司，以生產盆栽花卉種苗移植機為主的荷蘭TTA公司、意大利DaRos公司和意大利TEA公司等，以生產設施園藝生產物流化生產系統的荷蘭Codema、Van Zaal公司和WPS公司，以生產蔬菜和切花分級設備為主的荷蘭Aweta公司。這些公司的產品不僅在歐洲使用，還銷售到世界各地，我國也有引進部分產品。

北美

美國設施園藝生產的主要經驗在于規模化、機械化、高技術密集型。設施園藝生產方面近年逐漸形成向大、小兩個規模方向發展，小規模主要生產特色產品，而大型溫室企業主要靠自動化物流與先進的自動化生產和環境控制系統進行規模化生產。

我國設施農業自動化生產技術的發展現狀

以荷蘭為核心的歐洲設施農業生產的現代化發展模式，對我國起到了重要的借鑒作用。目前，國內大專院校科研單位與相關技術開發公司針對現代園藝生產裝備系統也進行了技術研究與產品開發。華南農業大學在現代化園藝裝備方面進行了多方面的研究和探索，現在開發出2JC-600B型插接式嫁接機、簡易型嫁接切削器、嫁接生產線、花卉種苗移植機器人、溫室苗床輸送物流系統、盆花陣列平臺、植物生長無損檢測物流輸送系統、立體栽培生產線等。中國農業大學率先在國內開發出自動嫁接機、蔬菜水果采摘機器人，并進行了組培工廠自動化生產裝備相關研究。東北農業大學進行了瓜類蔬菜全自動嫁接機的相關研究。浙江大學進行了種苗移栽機器人、插接式嫁接機相關研究。浙江理工大學針對插接式嫁接機、蔬菜水果采摘機器人、種苗移栽機器人等方面也進行了相關研究。

北京華農農業工程技術有限公司開發出溫室懸吊式噴淋系統、苗床物流輸送系統和盆花陣列平臺等盆栽花卉與種苗穴盤自動化輸送裝備等。北京京鵬環球科技股份有限公司開發了現代植物工廠生產系統、移植機器人、溫室內穴盤輸送系統等。國家農業智能裝備工程技術研究中心開展了蔬菜嫁接機、嫁接切削器、水果蔬菜采摘機器人、水果蔬菜移栽機器人、溫室引導運輸車等方面的研究與開發。2006年起中國農業科學院對植物工廠技術進行了廣泛研究，目前，北京通州、山東壽光、遼寧沈陽、廣東珠海、江蘇南京等地相繼建成了20多座人工光和太陽光利用型植物工廠。

在國內隨著花卉生產規模的不斷擴大，園藝生產企業為克服勞動力短缺、人員管理繁雜和提高勞動生產率發揮規模化生產的優勢，2011年天津濱海國際花卉科技園區股份有限公司首開先河，整套引進了荷蘭Codema集團Hawe公司的盆栽花卉物流化生產系統，北京華農農業工程技術有限公司提供相關配套設備，主體溫室采用陣列平臺與叉車配合進行溫室與作業車間的盆花運送，作業車間上設置二層溫室培育區作為成品盆栽花卉緩存區域，采用苗床輸送形式運送盆花，作業車間以輸送帶和苗床輸送系統混合運送盆花，實現了30 公頃溫室的物流化生產，生產中基質塊加工、種苗移植、分級、灌溉和生產物料運送均實現了自動化（圖7），年產盆栽花卉可達1000 萬盆，天津濱海國際花卉科技園區股份有限公司整套引進入的設備也為國內企業近距離觀摩、學習、消化和創新性國產化溫室自動化生產裝備提供了便利條件。2013年上海大地園藝種苗有限公司基于花卉組培苗生產，依托北京華農農業工程技術有限公司研制開發出溫室種苗物流化苗床輸送生產系統，其中基質攪拌機、精量播種機、不織布基質缽生產線、種苗移植機、種苗分級系統、苗床清洗設備等分別由荷蘭Van Zaal公司、荷蘭Flier Systems公司，丹麥Ellegaard公司、德國Mayer公司和意大利Mosa公司引進，2015年項目完成后將實現1.8 公頃溫室組培種苗的自動化生產（圖8）；另外，上海大地園藝種苗有限公司還依托廣州實凱機電科技有限公司與蘇州恒潔特種工程技術公司研制開發出組培工廠物流化生產系統，在組培工廠凈化條件下實現生產物料的自動化運送，項目2015年開始實施，將在2016年完成。以上大型項目的實施將預示著我國設施園藝生產自動化生產技術將進入一個新的水平，將縮小我國設施園藝裝備技術與先進國家的差距。 近年來，在北京、天津、上海等城郊型農業中，物聯網技術在農業環境數據采集發布調控、設施農業水肥自動化控制等方面應用加快。以國家農業信息化工程技術研究中心為核心的科研機構和研發企業開發了設施物聯網綜合服務平臺、短信息服務和設施環境監測系統等管理信息系統。其中設施物聯網綜合服務平臺包括溫室測控系統、溫室環境綜合調控物聯網系統和設施農業綜合服務系統，實現了圍繞設施農業生產環境監控、肥水一體化控制管理和蔬菜質量安全管理等方面的示范應用。基于物聯網技術的智能化生產管理技術的應用大大降低了勞動力成本，提高了資源利用率和農產品產量。

我國設施農業自動化生產裝備發展中存在的問題

科技成果轉化率低

中國每年產生的農業科技成果6000多項，但轉化率只有30%～40%，真正形成規模的不到20%。其原因是科研單位的科技開發與企業實際生產應用脫節，科研產品未能以實際生產條件為依據，評價指標多為科研人員根據經驗設定，成果驗收條件簡單，驗收專家不了解實際生產的復雜因素，致使科研成果無法構成生產力。

自動化裝備開發力量不足

設施農業體系內開發研究方向不均衡，早期多以溫室結構為主，近年主要集中在溫室環境調節和自動控制方面，對自動化生產裝備方面的觸及不多，致使目前我國設施農業生產裝備技術的開發與應用水平大大落后于先進國家的設施農業裝備發展水平，導致國內設施農業生產機械化程度低、勞動強度大、生產率不高，最終表現出設施農業生產人均作業面積低下、單位產出率過低，難以形成國際競爭力。

內部物流裝備開發滯后，影響自動化裝備效率的發揮  傳統設施農業生產裝備主要指栽培作業流程中某個節點作業的自動化生產設備，如基質填充機、播種機、嫁接機、花卉種苗移植機、機器視覺分級裝置、花卉包裝機等，目前國外設施農業生產裝備開發中，引入了工業自動化生產線的理念，在開發節點作業設備的同時，同樣重視開發連接這些節點設備的物流化生產物料輸送設備，二者的協調發展才能真正實現高效生產。我國目前僅在設施農業節點作業環節上進行了多種設備的開發研制與應用，但是，在連接節點的物流化生產物料輸送設備的開發與應用方面重視不夠。設施園藝生產中，溫室內節點作業設備完成機械作業后，仍然采用人工搬運的方式連接節點作業設備，因此，自動化節點作業裝備的效率難以發揮，總體生產效率并沒有得到有效提高。

生產對象栽培模型研究不到位

近年，我國溫室發展迅速，環境控制、水肥灌溉裝備與技術得到推廣應用，但是，由于對生產作物的最佳栽培模型研究不到位，栽培環境控制與水肥灌溉沒有栽培模型可依，仍靠人工管控，生產中難以實現真正的環境與灌溉自動化控制，這使得栽培環境仍未達到作物的最佳環境需求，影響單位面積產出率，導致生產中施肥過量，造成浪費，形成污染。

發展現代設施農業智能化生產裝備的建議

連棟溫室用自動化裝備與簡易溫室用輕簡化裝備并行開發

設施農業生產模式轉變的核心是實現作業的機械化、管理信息化，目標是大力提高土地產出率、提升人均生產管理面積、降低生產成本和勞動強度，縮小與國外設施農業生產的差距，增強我國設施農業生產的競爭力，因此需要下大力氣開發研制智能化生產裝備，構建設施農業智能化生產裝備體系。另一方面，我國設施農業生產主要以小拱棚、大中棚和日光溫室為主，分別占設施總面積的28%、46%和24%，因此，在大力發展連棟溫室用自動化裝備的同時，還要針對占我國設施面積90%以上的簡易溫室開發輕簡化生產裝備，實質性提高我國主要農業設施生產的作業生產率、降低勞動強度、提升人均生產管理面積、降低生產成本。

依托高附加值作物開發設施園藝生產裝備體系

設施園藝生產流程是一個復雜系統，真正構建一個具有實際生產功能的高效生產裝備體系難度相當大，它需要充足資金的投入、持續的技術支持、實際生產對象的檢驗和不斷的改進。因此，構建施園藝生產裝備體系應優先針對高附加值作物生產企業，依托企業強勁的資金優勢、對智能裝備的緊迫需求及實際生產作業流程，推動新產品的開發，構建完善的智能生產裝備系統，在智能裝備系統改進、完善的基礎上，再進一步推動向其它種植作物領域。歐洲的設施園藝智能化生產裝備體系開發歷程，也是先在附加值高的花卉生產領域首先實現自動化生產后，蔬菜生產領域根據自身需要引入在花卉生產中成熟的自動化生產技術。

通過行業協會促進設施農業良性發展

行業協會是設施農業專家與生產企業結合、農業栽培技術與工程技術結合的平臺，有利于裝備的開發研制需要農業工程技術與農藝技術的結合。通過設施農業行業協會，組織行業專家調查生產中存在的問題與對自動化生產的要求，為新設備研制、新技術開發提供指導性建議，協調與平衡專業設備生產企業的開發與生產，推廣新技術新裝備，結合智能裝備體系的開發，制定栽培生產規范、產品鑒定標準，規范市場上新技術與新產品，促進有序、可持續性發展。 重視開發溫室內生產物料物流化輸送裝備  在大力開發溫室節點作業設備的基礎上，引進、集成工業生產線技術，開發研制連接節點作業設備的溫室內物流化生產物料輸送設備，輸送、轉移完成節點作業的生產物料，真正提高自動化作業裝備的生產率、全面減小勞動強度、降低生產成本，提升人均生產管理面積。 加大發展溫室生產軟件建設力度  加大生產作物栽培模型開發研究力度，構建種植植物的專家栽培系統軟件，實現圍繞栽培對象的專一的環境調節、機械生產自動化控制軟件系統，為植物提供最佳栽培環境，提高水肥利用率，減少過量施肥造成的污染和食品安全問題，降低勞動強度，提高生產率，提升溫室生產人均管理面積和單位面積產出率。

設施農業的智能化生產的發展趨勢

隨著農村勞動力向城市轉移，以及我國工資水平的不斷提高，農業生產到了進行生產模式轉換的轉折點，設施農業集工程技術、信息技術、生物技術、環境技術為一體，是現代農業生產方式的重要標志之一，在國家提出工業化、城鎮化與農業現代化協調同步的形勢下，設施農業應兩條腿走路，分別針對簡易型溫室和連棟溫室構建相應的生產裝備體系。

針對國內占設施園藝面積最大的大中小棚和日光溫室，開發構建輕簡化生產裝備體系，實現溫室環境監測、肥水灌溉智能化管理系統；在節點作業方面，播種環節基本實現機械化作業，部分實現自動嫁接作業，溫室內部生產物料實現半自動輸送、搬運。提高關鍵作業環節的生產率，降低勞動強度，顯著提高人均生產管理面積與單位面積產出率，降低成本，最終提高經濟效益。

針對連棟溫室，實現大部分作業環節的機械化作業，節點作業設備之間實現物流化自動輸送作業，溫室內部作業整體實現節點作業和輸送作業的智能化協調運行，溫室內部環境控制與肥水灌溉根據不同作物的栽培系統，實現自動控制與灌溉管理，人工僅完成智能化生產系統的管理、設備維修及個別機械難以完成環節的作業，基本上達到溫室內部生產全程機械化作業水平。在部分高水平企業基于物聯網技術，實現環境水肥控制系統、作業裝備控制系統及生產資源管理系統集成運作生產，達到訂單生產、病害預警、栽培速度調控的智能化、高效益生產模式，縮小或達到國際先水平，切實增強我國設施園藝生產在國際上的競爭力。

來源：北京新型智慧農業研究院