中国农业机械化科技发展报告2015-2016年（八）

资料图

八、设施园艺工程

（一）专业组工作开展情况

1.学术交流活动

2015年8月17-18日，由农业部农机化司主办，本专家组组长毛罕平教授负责承办的全国农机化科技创新研讨会在江苏镇江隆重举行。全国农机化科技创新战略咨询专家组组长、中国工程院院士罗锡文主持会议，江苏大学校长袁寿其研究员致欢迎辞。

农机部农机化司副司长胡乐鸣、调研员王国占，中国工程院院士陈学庚，农业部规划设计院院长朱明，以及其他来自全国有关高校、科研院所和行业骨干企业的领导和专家34人出席会议。

此次会议的主要任务是研讨“十三五”国家农机化发展规划和重点科研任务，为国家农机化发展指明方向。经过研讨，与会专家形成广泛共识：国家将农业机械装备列入“中国制造2025”十大领域之一，农机发展将迎来最好时机，要围绕农业部提出的“一控二减三基本”这一要求考虑未来五年农机化发展，切实解决增收和增效环节的机械化问题，加速推动全程机械化进程。

农业部农机化司副司长胡乐鸣发表重要讲话，他首先对战略咨询组专家长期对农业部工作的支持表示感谢，同时介绍了农机化司当前重点推进的工作，希望通过大家的共同努力，适应新型农业经营主体的新需求，为中国开启更高水平的全程机械化、提高农业增收增效做出新贡献。

设施园艺工程专业组于2015年7月7日在北京与2015年设施农业产业联合会联合召开“十三五”设施农业发展重点研讨会。研讨推进设施农业“十三五”发展的思路和重点，提出设施农业的创新方向和行业扶持政策措施。参与省域设施农业发展经验交流会，设施园艺工程专业组专家与各省主管部门和企业人员进行互动，给予技术支持和咨询。

2015年1月23～25日在镇江召开种养智能设施装备技术研讨会，分析了新形势下设施农业发展面临的主要、发展方向，提出未来5年我国设施农业领域的研究重点，设施园艺工程专业组组长毛罕平教授负责起草了江苏种养智能设施装备领域产业创新链“十三五”规划。

2015年1月，周长吉专家参加了上海温室制造业协会年会，做了题为“中国温室行业面临的机遇与挑战”的大会报告；2015年4月，参加在韩国举行的温室设施灾害预防国际会议，做了题为“中国温室设施灾害及预防措施”的大会报告；2015年4月，参加了第四届中国·寿光国际设施园艺高层学术论坛，做了题为“日光温室墙体轻型化理论与实践”的大会报告；同月还参加了河北省蔬菜设施结构与装备优化技术培训班，做了题为：“新型日光温室及其配套技术与装备”的学术报告。

2015年5月，张晓文专家与瑞典欧勃亚园艺实业股份有限公司签订了合作备忘录，双方就温室建设、配套装备、园艺支持等方面开展了合作；2015年6月，与因特能源签订了长期战略合作协议，双方在光伏农业领域方面达成长期合作；2015年9月，与达泽国际实业有限公司签订了长期战略合作框架协议，双方针对当前农业设施落后，农副产品安全无序等问题，将先进的农业设施与先进的农业降解技术有机结合起来，打造高起点，高技术含量、经济适用的农副产品产业链，进行市场推广。

2015年5月，由陈永生专家协助中国蔬菜协会机械化分会、农业部南京农业机械化研究所组织召开了“中国蔬菜产业大会-蔬菜生产机械化创新论坛”，邀请了6位行业专家分别就设施农业物联网技术、无土栽培技术、典型蔬菜机械化解决方案等方面作了大会报告。

2015年7月，毛罕平专家随同中国农业工程学术团队，赴以色列参加了第10届欧洲精准农业学会国际学术会议，围绕精准农业的空间变异与测图、设施农业环境精准调控、土壤和作物传感器、机器人技术等与参会专家开展了广泛研讨。

2015年7月，周长吉专家参加了设施农业联合会，做了题为“中国温室工程的标准化进程”的大会报告；2015年8月，参加了第一届设施农业与新农村发展学术论坛，做了题为“中国温室工程的标准化体系”的大会报告；2015年11月，参加了中国园艺学会设施园艺学术年会，做了题为“世界各国对中国日光温室的研究与实践”的大会报告。

2015年9月，设施园艺工程专业组组长毛罕平教授组织相关专家对“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议“种植业农业机械化薄弱环节技术装备研发与集成示范”进行了论证，提出了修改建议。

中国温室2015、2016年会分别于2015年11月、2016年11月在河南省郑州市和福建厦门成功召开，毛罕平、周长吉、杨其长等专家围绕南方温室和日光温室结构、环境控制、设施农业发展的问题做大会特邀主题报告。

2016年5月，周长吉专家参加了现代设施农业暨蔬菜标准园发展论坛，做了题为“现代农业园区规划建设的定位思考”的报告。

2016年5月，张晓文专家参加了第18届中国国际花卉园艺展会-“现代温室装备与技术创新论坛”，在论坛上做了题为“荷兰温室蔬菜高产栽培技术简析”的报告。

2016年5月，陈永生专家主持了“中国蔬菜产业大会-蔬菜生产管理与机械化报告会”，会上邀请5位专家分别就山东、江苏设施园艺机械化技术，日本先进蔬菜生产机械、土壤火焰消毒技术等作了大会报告。

2016年6月，张晓文专家与北京汇源农业股份有限公司在产品、技术研发与升级及市场渠道整合方面达成了战略合作；2016年6月，与荷兰园艺技术服务公司DELPHY B.V.签署了关于加强双方技术与服务合作的谅解备忘录。此备忘录的签署将促进依托单位与DELPHY B.V.在硬件、技术、产品、管理、服务以及互联网等多个领域达成合作，加速京津冀地区温室行业生态链系统的建设，推进中国温室项目在整个行业生态链系统的健康可持续发展，创造可盈利可复制的设施农业发展模式。

2016年7月，周长吉专家、张晓文专家参加了第二届设施农业协会年会，分别做了题为“日光温室高效生产技术模式”、“新型半封闭温室研究应用及新型覆盖材料的试验研究”的学术报告。

2016年7月，张晓文专家与荷兰GREENAGRO签订合作协议，合作温室面积不低于一公顷的中国国内及国外玻璃温室项目；2016年8月，与河北省承德市副市长在通州技术创新研发平台就发展现代农业，提高农业的品质、品味等进行了交流，希望加强京津冀地区企业的交流沟通，实现协同、跨越式发展。

2016年10月，陈永生专家主持了“中国国际农机展览会-中国蔬菜生产机械化论坛”，论坛邀请6位专家分别就蔬菜产业发展对机械化的需求、全国以及北京、江苏蔬菜机械化的发展概况、典型农机制造和流通企业推进蔬菜化的案例等作了报告。

2016年10月，张晓文专家参加了“2016北京国际农业农产品展览会”，展出了种养一体化新模式的循环农业思路，促进了产业升级发展。

2016年11月，周长吉专家参加了中国园艺学会设施园艺分会年会，做了题为：“日光温室屋脊通风技术与装备的创新发展”的报告；同月还参加了在广西百色举行的东盟博览会论坛，做了题为：“如何做好现代高科技农业示范园的落地规划”的大会报告。

2016年12月，张晓文专家与泰国工业部代表团在通州区温室示范基地进行了交流，加强了中泰两国在现代农业领域的交流合作。

2016年12月，张晓文专家组织召开了“北京市植物工厂工程技术研究中心第五次技术委员会议暨设施园艺高端技术论坛”，邀请了全国数十名知名专家进行了学术讲座及指导，围绕“植物工厂产业化、绿色智慧农业”等议题展开了深入的探讨，为植物工厂下一步的发展提供了良好的建议。周长吉专家做了题为：“国内外温室工程标准化现状与发展”的报告。

毛罕平专家发起并组织全国大学生智能农业装备创新大赛，由中国农业机械学会、中国农业工程学会、教育部农业工程类专业教学指导委员会、江苏省现代农业装备与技术协同创新中心共同主办。

毛罕平专家承办了2015和2016年二届大赛。内容包括智能农机、智能设施农业装备、果园自动对靶施药机器人等。大赛模式新：以协同体企业和行业需求为切入点，设置开放式题目、命题式题目和企业出题三大类创新作品，邀请行业骨干企业观摩竞赛，学生科技成果和企业需求的对接，企业现场发现人才、签约。将创新竞赛办成了一个集创新创业、成果转移与对接、选人和就业的育人综合平台。

毛罕平专家组织大赛59件获奖作品在2016年中国国际农业机械博览会展出（100m2展区，中国农机流通协会免费提供），接受全社会的检阅。通过大赛平台，紧密围绕农机行业智能农业装备创新，先后有40余所高校600余个项目，3000余人参与各种形式的团队协作和创新实践，近40家行业企业为大赛提供了技术需求、成果展示、实践锻炼机会等机会，助推行业技术创新。

2.调研培训

（1）调研情况

针对我国设施农业发展现状，农业部设施园艺工程科技创新专家组（以下简称专家组）到北京、上海、江苏、浙江、山东、辽宁、四川等地开展了调研工作，重点围绕设施蔬菜生产机械化、设施园艺数字化等方面对典型区域进行了深入的调研。通过实地调研、座谈等形式，专家组了解了设施园艺中机械化和智能化的应用现状，掌握了一线种植生产企业对设施园艺各环节的精准控制需求。

专家组重点考察了浙江、江苏两省的设施园艺数字农业发展现状。专家组现场考察了嘉兴市秀洲区、嘉兴市平湖市、湖州市、苏州市吴江区、南通市5个国家现代农业示范区的13个现代农业生产企业。

2015年11月，毛罕平专家赴江苏省溧阳市进行调研，参观了火龙果与紫薇设施种植基地、蝴蝶兰设施种植基地、欣龙生态农业基地、日日春和白露山生态农业公司等，并与农企负责人就特色水果设施种植的农艺要求、水肥和温湿度控制等进行了详细交流。

2016年7月，毛罕平专家赴溧阳市社渚镇、天目湖镇和溧城镇进行考察调研，针对企业生产与观赏为一体的温室规划和高档兰花智能设施生产中存在的问题，提出了异形温室设计与温室花卉环境调控等解决方案。

2015-2016年间，周长吉专家应农业部科教司的委派，参加了苹果产业体系在延安和洛川建设的苹果公园和苹果种植资源圃建设项目的调研，并形成了《中国延安苹果资源圃建设方案框架》，得到部领导的批示；应农业部计划司的委派，在崔军副院长的带领下实地考察了吉林东北生态发展有限公司开发的彩虹牌“GRS-高效节能日光温室”，并主笔起草了《对吉林东北生态农业发展有限公司“彩虹温室”的调查与评价》，上报农业部计划司，并提交到部长办公室；应UNDP的邀请，赴伊朗就中国日光温室技术在伊朗的传播进行了考察。

白义奎专家充分调研了日光温室的配套装备，包括环境调控设备、育苗设备、栽培管理设备及产品采后处理所需要的设备。其中环境调控设备包括通风降温设备、加温设备、补光设备、空气湿度调节设备和二氧化碳设备。育苗设备包括基质搅拌机、基质装盘机、播种机、基质覆土机、催芽室、苗床、喷水车、传输机和自动嫁接机等。

栽培管理设备包括微耕机、地膜覆盖机、移栽机、喷雾打药器。产品采后处理的设备包括园艺采摘设备、保鲜杀菌机、清洗机、打包机、温室运输车、蔬菜速冻机。

（2）培训情况

杨其长专家2016年度组织“发展中国家资源高效利用型植物工厂技术培训班”、“国内植物工厂技术培训班”、“设施栽培补光技术研讨会”等活动，累计培训来自巴基斯坦、伊朗、朝鲜、蒙古、尼日利亚、坦桑尼亚、泰国等7个国家的学员及国内技术人员450余人次。

2016年5月，周长吉专家组织了全国设施农业技术培训班，做了题为“塑料大棚技术标准解析”的报告；同月还参加了现代灌溉技术国际培训班，做了题为“中国温室设施的现状与发展”的学术讲座。

2016年6月和12月，周长吉专家参加全国农业机械化协会设施园艺分会分别在广州和北京两地组织的温室标准培训班以及在北京举行的全国设施农业技术培训班，并在培训班上进行了塑料大棚及其系列标准规范的宣讲和解读。

2016年11月，江苏大学组织了江苏省仪征市现代农业发展专题培训班，采用授课讲座和现场参观的相结合的方式，集中三天时间集中培训，仪征市规模经济茶果生产加工企业、合作社、家庭农场负责人、仪征市农委分管主任及相关科室站所负责人共47人参加本次培训，学员们在课堂上认真听讲，并与老师交流互动，深感受益匪浅。

2015-2016年间，张晓文专家采用线上线下相结合的方式共开展专业知识培训6场，其中与荷兰Green.Q公司和以色列AGAM公司开展了“荷兰设施园艺技术培训”和“以色列设施技术”合作，并分别派出人员至荷兰、以色列参加园艺技术培训会，并邀请以色列技术人员来华进行技术指导。

2015-2016年间，陈永生专家在石家庄、济南、成都、南京等地组织蔬菜生产机械化现场会5次，指导北京、杭州、广州、武汉等地蔬菜生产机械化示范推广活动8次，还赴山东、广东、浙江、四川等地，以菜生产农机农艺融合为主题，为各类培训班授课18场次，其中全国性培训班5场次，培训各类人员2000人次以上。

周长吉专家作为全国农业机械化协会设施园艺分会专家组组长，组织专家审查了8项协会申报的团体标准，提出5项立项建议，此外，对今后协会团体标准的体系建设、指南发布、标准编写等向分会秘书处提出了建议。

（3）取得成效

①召开了2次年度工作会议，确定了专业组工作重点和年度工作计划，征集了“十三五”重点项目建议，明确了今后几年的工作重点。

②开展了丰富多彩的学术交流活动，促进了行业的学术交流。组织举办学术交流会和研讨会10次，在各种学术会议上做学术报告20多次；通过参加国际国内学术会议及与同行的深入交流，充分了解了国际国内设施园艺的发展方向及先进科研技术手段，对于促进我国设施园艺发展具有重要的意义。

③组织现场会5次；培训8个国家的学员及国内人员3000人次以上。通过技术咨询与培训，促进了设施园艺工程技术的推广和普及，保障了专业人才业务能力的不断提升与完善，同时了解了企业生产中存在的实际困难，并提出了有效的解决方案。

④通过调研，更加清晰了我国不同地区设施园艺工程的结构、主要环节机械与装备、环控技术与装备等的现状和技术水平。

⑤设施园艺工程专业组专家通过研讨，提出“十三五”重点项目四大方面的建议：设施园艺全程轻简化生产技术与装备，温室集群网络化智慧管控技术与装备，典型区域设施结构、模式与装备研究，全封闭智能型植物工厂技术及装备等。

⑥设施园艺工程专业组组长毛罕平教授负责起草了江苏种养智能设施装备领域产业创新链“十三五”规划。围绕信息获取、结构与模式、环境调控、机械化自动化和清洁化生产四大环节，从国内的地位及主要优势与特色、科技支撑条件，前景预测、当前存在的问题、“十三五”期间发展思路和需要解决的科技问题等方面分析了产业发展现状和产业发展，提出了科技需求、平台需求、项目需求、“十三五”重点任务等的创新链规划。

⑦本专家组通过广泛调研，对江苏、上海、浙江、山东等重点省份的调研， 了解和掌握我国设施园艺轻简化装备水平基本情况，为我国设施园艺工程领域科技发展战略的顶层设计，行政管理部门制定政策法规、重大决策提供依据；针对水肥一体化、种收机械、物流系统等制约设施生产的关键装备，提出了若干亟待攻克的共性关键技术，明晰设施园艺轻简化作业的技术需求。对全面提升我国设施农业装备水平，大幅提高设施产业的经济效益和社会效益，推动设施农业快速高效和可持续发展具有指导意义。

（二）专业领域科技发展情况

1.专业领域科技发展动态

我国设施园艺经过30多年的发展，已形成了不同地域特色的设施类型。设施园艺生产按照优质、高产、高效、生态、安全的要求，发展迅速，现在已成为世界上设施面积最大的国家。

（1）设施园艺生产智能化与信息化技术进展显著

环境控制技术是现代设施园艺研究的重要内容，我国已开发了一系列的设施园艺环境控制系统，基于云技术、无线传感器的物联网技术研究也取得显著进展。

从专家组重点考察的浙江、江苏两省的设施园艺数字农业发展现状来看，总体来说，江浙两省在设施园艺数字农业应用方面走在全国的前列，在少部分高附加值园艺产品生产企业及政府扶持的蔬菜生产企业内，已经构建了包含环境参数检测、环境设备调控、水肥自动化控制、产品追溯等一整套完备的数字农业生产系统，并且在节约劳动力、提高水肥利用效率方面取得了显著效果。但是，从整体产业发展来看，受部分技术环节产品性能不稳定、初始投入大、基础设施不匹配等因素的影响，数字农业在设施园艺上的应用仍属于起步和探索阶段。

①设施环境调控

设施园艺是一种摆脱自然气候的制约，为作物提供最适宜生长环境的现代农业生产方式，温室内环境参数的波动对作物生长影响很大，调研发现绝大部分的园艺生产企业从便于指导生产的角度出发，在园区内的温室设施中选择性的布置了若干环境参数的采集装置，基本上涵盖了空气温湿度、光照强度、土壤水分、二氧化碳浓度等指标。并且近一半的企业已经做到将采集的环境参数通过无线或有线的方式传输到中央控制室或手机APP上显示。

在温室环境调控装备配置上来说，大部分连栋塑料大棚都装配了室外遮阳、风机湿帘、手动卷膜通风等基本的环控装备，小部分连栋塑料大棚和单栋塑料大棚配置了电动卷膜通风设备。从节约劳动力的角度出发，绝大部分种植企业都有将手动卷膜通风更换为自动卷膜通风设备的意愿。对作物增产效果具有明显作用的二氧化碳施肥、补光等设备，基本没有配置。

目前仅少部分企业实现了根据采集的环境参数自动决策启闭环境调控装备的功能，主要是根据室内的温湿度情况，通过上下限阈值的设定，来判断温室电动卷膜通风设备、风机湿帘的启闭，在采集-决策-控制-反馈方面，还处于较为低级的水平。

在视频监控方面，由于具有便于监督工人生产情况、防盗、更直观的向采购商推介产品的优点，几乎所有的种植企业都装配了温室内视频监控系统，少部分企业装配了360°云台高清摄像头，从而为下一步远程诊断等专家系统的应用奠定基础。

②集约化育苗

调研的蔬菜育苗温室大多不是以对外供应商品化种苗为目的，主要是企业生产自用为主，育苗规模不大，以果菜为例，约年生产30-60万株种苗。因此，育苗自动化生产设备运用较少，仅部分企业购买了半自动气吸式播种机，据反映使用效果很好。

但在基质破碎、搅拌、嫁接等环节仍然以人工操作为主，基本上没有看到催芽和愈合设施。种苗生产过程中以人工灌溉为主，少部分企业配置了自走式喷淋机，灌溉均匀性较好的潮汐式灌溉。

③采后商品化处理

生产企业收获的园艺产品大多是以给大型批发市场或中央大厨房采购商的形式进行销售，对产品的采后处理要求较为简单，绝大部分企业采用人工分拣、人工装箱的方式交由采购商拉走，缺乏自动化清洗、包装等设施设备。在调研过程中，仅发现一家以配送为主的生产企业，配置了冷库、农残检测实验室、GPS冷链运输车等产后商品化处理措施。

④产品质量安全监控

为了增加消费者对园艺产品的食品安全信息，部分生产企业配置了农产品的质量追溯系统，通过扫描二维码可以获得水肥药等投入品施用频次、农残检测结果等农产品生产过程信息，从而有利于质量安全的把控。

⑤日光温室信息化技术

辽宁研制开发的日光温室工厂化育苗技术、主要果菜抗逆境管理技术、温室综合环境控制技术、无害化植保技术、水肥一体化精确控制技术等生产技术体系，实现了在北方高寒地区不加温全季节生产果菜并获得大面积高产的成果，仅用荷兰温室1/15的能耗，实现了他们30%的产量。

存在的不足是：相关的研究开发工作薄弱，大专院校和科研机构有针对性的技术攻关较少，科技管理部门也没有这方面的科技立项支持。少数小型企业开展的研制工作不系统、技术水平不高。因此导致日光温室自动化程度低，控制精度低，劳动强度大。

对设施栽培主要作物对环境的综合需求了解不深入，栽培管理技术规程中对温度、光照、气体、水分、营养等条件的给定单一、模糊，缺乏科学严谨的综合环境控制目标和控制方案。全程质量追溯体系、物联网技术应用等方面需要持续、系统、深入地开展研究，以提高辽宁省设施农业整理管理水平。

（2）设施蔬菜生产机械化装备水平逐渐提高

进入“十三五”以来，来自蔬菜产业界对机械化生产的呼声越来越高。近二、三年来，上海、江苏、北京、山东、四川、浙江、湖北等地加大对蔬菜生产新机具引进、创新、试验、示范、推广的力度，创新工作机制，促进蔬菜生产农机和农艺融合，在推动区域性蔬菜生产机械化进程中取得了可喜成绩。

①北京市

为了进一步提高蔬菜生产机械化作业水平，在北京市农委、市农业局领导的关心和支持下，北京市农业机械试验鉴定推广站在充分调研的基础上，按照蔬菜生产全程机械化技术方案设计理念，强化农机与农艺、农机与信息化融合，重点解决蔬菜生产耕整地、移栽关键环节机械化作业技术，围绕塑料大棚蔬菜生产提出两端结构改造设计方案，引进开发、筛选配套农机装备，实现了旋耕、起垄、铺管、覆膜、移栽关键环节机械化作业，作业效率提高了75%；围绕日光温室蔬菜生产，联合企业开发了农机作业3D平台，实现了叶类蔬菜生产耕整地、起垄做畦、播种、灌溉施肥、植保环节半自动化、机械化作业以及收获省力化作业。

目前，在延庆开展露地甘蓝生产耕、种（定植）、收、管全程机械化试验示范；在平谷开展日光温室农机作业3D平台的技术性能试验；在全市示范推广塑料大棚蔬菜生产关键环节机械化技术。

北京都市型现代农业的发展，以“打造高精尖，引领京津冀”为目标，明确提出了“十三五”末蔬菜面积稳定在70万亩，实现农作物耕、种、收机械化作业水平90%，必须提高蔬菜生产机械化水平。在加强土地流转，强化园区建设的基础上，加大引进、筛选、开发适用的蔬菜生产新机具，广泛试验示范推广大棚、温室蔬菜生产耕整地、起垄作畦、种植（定植）、水肥一体化、植保、收割冷藏等技术装备，全面提升蔬菜生产农机化作业水平，为蔬菜产业提质增效提供有力技术支撑。

②上海市

为了加速绿叶蔬菜生产机械的研究开发进程，上海市支持把“蔬菜生产机械化关键技术与装备的研究”列为科技兴农重点攻关项目。

在上海市农委、市农机办领导的关心和支持下，上海市农机鉴定推广站、上海市农业机械研究所和上海市农业科学院等单位在对国外机具的选型考察和充分调研的基础上，结合上海绿叶蔬菜生产的实际，重点解决绿叶蔬菜机械化生产等关键作业机械，在2012年从意大利引进蔬菜作畦机、蔬菜播种机和自走式绿叶菜收割机等绿叶蔬菜生产机械，并进行适应性试验，筛选出适合上海地区绿叶菜生产的机械。

目前已在上海沧海桑田生态农业有限公司基地、上海市农科院庄行基地和上海农业机械鉴定推广站试验场等地结合绿叶菜生产，分别对消化吸收再创新的三种蔬菜机具进行技术性能和适应性试验。

“十三五”期间，上海市将建立若干个蔬菜机械化生产基地，推进适合管棚生产的中小型机械，提高蔬菜生产机械化水平达60%。加大新机具新技术推广力度，在规模化标准化示范园艺场推广机械化耕整地、起垄作畦、机械种植、水肥一体化、收割冷藏等技术装备。加快蔬菜机械化成果转化，研究和推广适合机械化的蔬菜新品种和新技术，加强产业技术体系支撑，示范应用各项科技成果。

③江苏省

2013年，江苏省政府制定《全省实施农业现代化工程十项行动计划》，其中的“绿色蔬菜基地建设行动计划”要求到2017年全省建设提升150万亩永久性蔬菜基地，蔬菜播种面积稳定在2200万亩以上。

有关部门在省科技支撑计划、农业科技自主创新资金、农业（农机）“三新”工程等项目中加大对设施蔬菜生产机械化技术创新、试验、示范、推广的力度，特别是2012年以来，省农机局以重大集成项目“设施蔬菜生产关键环节机械化技术集成应用”加快推进设施蔬菜生产机械化，目前已在全省18个县35个设施蔬菜基地集成应用机械化技术，蔬菜品种涵盖青菜、生菜、韭菜、包菜、秧草、甘蓝、番茄、辣椒、芋头等蔬菜，应用了撒肥、耕翻、整地、播种、移栽、植保、收获等环节生产机具，提高了基地机械化生产水平，并辐射周边园区。

目前，依托蔬菜生产基地，按照蔬菜生产各环节农艺要求，选择和优化机具配置，以徐州市沛县“日光温室茄果类机械化生产技术路线”、张家港“韭菜机械化生产技术路线”为代表，已初步探索形成了一批体现农机和农艺融合特点的蔬菜机械化生产模式。

除加强技术支撑外，江苏省还加大蔬菜生产机具购置资金扶持和机具作业社会化服务主体培育力度。全省各级农机部门积极争取财政资金，采取不同的形式对购置蔬菜生产的农业机械进行补贴。省级农机管理部门将蔬菜生产的农业机械纳入全省购机补贴政目录，按照一定金额予以补贴。

根据蔬菜生产不同的投资主体形成了不同的生产组织形式，农机部门积极培育农业专业化服务组织，引导农机社会化服务体系发展，探索专业农机服务组建设规范、机具配置、运行管理等，提高蔬菜生产机械利用率，提升农机服务组织化水平。目前已建成三种服务模式：以常熟碧溪镇为代表的自我服务；以常熟董浜镇和惠山区为代表的社会化服务；以张家港牛桥镇为代表的自我服务和提供社会化服务。

由于采购信息不对称等问题，仅少部分企业购置了自动移栽机、土壤旋耕、深松、起垄、覆膜等小型生产作业装备，但运行效果良好，大部分企业都表示下一步将考虑购置相关省力化生产作业装备。

④山东省

山东省是蔬菜大省，近年来，全省蔬菜面积一直保持稳定增长，2014年全省蔬菜（含西甜瓜）种植面积为3126万亩，约占全国的1/10，其中设施蔬菜播种面积达到1360万亩，占全国的1/4；总产1.1亿吨，约占全国的1/7；产值2061亿元，约占全省农业总产值的43%；出口353.8万吨，创汇32.69亿美元，约占全国的1/3，蔬菜已经成为山东省的支柱产业之一。

自2000年以来，山东省农机局一直把以蔬菜生产为主的设施农业列为全省农机化创新示范工程的重点项目，在蔬菜主产区示范推广温室生产机械与设备。2010年8月18日，山东省人民政府印发了《山东省人民政府关于实施蔬菜等五大产业振兴规划的指导意见》，指出蔬菜产业要大力发展设施蔬菜，提高栽培水平，加快保护地设施的更新改造和换代升级，推广新型设施和覆盖材料。

目前，全省拥有微耕机18万台套，卷帘机64万台套（卷帘面积117万亩），微灌设备17万台套（微灌面积110多万亩），育苗设备7000多套（育苗栽培面积5万多亩），移栽机械1000多台套（作业面积近15万亩），温控设备8000余套（控制面积近10万亩），二氧化碳发生器20万台套（施气肥面积25万亩），烟雾机4万台套。在部分大棚中还试验示范了声频发生器、臭氧发生器、补光灯、加温通风设备、微机控制系统和物联网系统。

（3）蔬菜生产农机和农艺融合得到加强

为推进蔬菜生产农机和农艺融合，在研发系列化精整地、精量直播、全自动移栽机械的同时，围绕规范化种植、标准化育苗等农艺技术也进行了积极探索，制定了一些适应蔬菜机械化生产的规范、规程，初步形成了江苏常熟碧溪露地青花菜、山东惠民鑫诚露地结球生菜、北京延庆露地甘蓝、四川彭州露地胡萝卜等6种典型蔬菜生产机械化解决方案，建立了一批蔬菜生产机械化试验示范基地，在行业内产生了良好的反响。

（4）设施生产水肥一体化逐渐形成

我国农业生产中过量灌溉施肥导致水肥资源浪费、土壤酸化和水体环境污染问题突出，对农业可持续发展和粮食安全生产带来严峻的挑战。目前，全国农业年用水总量约3600亿m3，仅灌区每年缺水就在300亿m3左右，而我国农业灌溉用水利用系数只有0.3-0.4，水分生产率不足1kg/m3，仅为美国、以色列等世界发达国家的1/2左右。

我国农业化肥年施用量已超过6000万吨，约占世界总消费量的1/3，单位面积施肥量是世界平均水平的3倍左右；为获得高产而盲目大量施肥，我国肥料的当季利用率平均只有30%左右，低于发达国家20个百分点以上。这种高耗低效的生产方式带来了资源浪费、生态退化和环境污染等系列问题，已经成为制约我国农业可持续发展的瓶颈。因此，农业生产中的节水节肥研究及配套装备的开发一直是一项重要而又紧迫的任务。

水肥一体化是当今世界公认的一项高效节水节肥农业新技术，主要根据土壤特性和作物生长规律，利用灌溉设备同时把水分和养分均匀、准确、定时定量地供应给作物。发达国家农业生产的经验表明，推广水肥一体化技术是实现农业可持续发展的关键。水肥一体化技术也被认为是发展高产、优质、高效、生态、安全现代农业的重大技术，是建设资源节约型、环境友好型现代农业的“一号技术”。多年实践证明，水肥一体化是“控水减肥”的重要途径。

然而，我国当前的水肥一体化技术推广仍面临着技术产品不配套、智能化程度低、稳定性差及政策支持不够全面等现实难题。自20世纪60年代，发达国家已大范围推广应用灌溉施肥技术，并借助于控制技术与传感器技术的发展，研发了具有报警功能的MICRO—WASTER系列灌溉控制器以及HYDRA灌溉管理专家系统等一系列产品。

目前已经拥有了相当成熟的灌溉施肥产品，例如：荷兰Priva公司生产的NutriFit等系列产品，以色列Eldar-Shany公司开发出的系列产品，通过装备的自动化运行实现了灌溉水和肥料的有效混合，准确调控营养液的pH和EC，从而实现精细化与智能化的灌溉施肥。

在灌溉施肥设备研发的基础上，发达国家自20世纪60年代已大范围推广应用水肥一体化技术，如今水肥一体化技术在美国玉米种植中所占比例为25%，马铃薯为60%，果树为32.8%；以色列90%以上农业采用了水肥一体化技术。

而我国水肥一体化技术推广应用相对滞后，农业种植中该技术所占比例仅为3%左右。我国现代化设施栽培中采用的先进灌溉设备几乎都引自设施农业发达的欧美国家，系统设备成本较高，控制策略相对单一，不能适应我国的栽培模式多样化、品种多样化、区域多样化、季节多样化的复杂生长特点，在我国推广应用时不能或难以达到预期的智能化程度。

为推进水肥一体化技术的发展，我国近年来相继出台了一系列政策：国务院印发了《国家农业节水纲要（2012-2020）》，提出加强水肥一体化的集成应用；农业部下发《关于推进农田节水工作的意见》，将水肥一体化列为主推技术，要求强化技术集成与示范推广；尤其是2013年和2016年农业部办公厅相继印发了《水肥一体化技术指导意见》和《推进水肥一体化实施方案（2016-2020年）》，对中国水肥一体化的发展做出了战略部署，着力推进水肥一体化技术的本土化、轻型化和产业化。在国家政策导向下，国内众多科研机构与企业也自主开发了一些自动化灌溉与施肥控制系统。

例如，国家节水灌溉北京工程技术研究中心开发的田间闸管灌溉系统，中国农业机械化研究院研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，以及天津市水利科学研究所研制的FICS-1和FICS-2型滴灌施肥智能化控制系统，这对我国的水肥一体化设备的开发推广发挥了积极的作用。但目前国内应用的众多灌溉施肥装备还缺乏水肥的智能决策及配套系统技术，且基于时间控制策略与作物环境相关性不强，水肥决策的智能水平低，普及性并不乐观。现有的灌溉施肥设备大部分还只是在一些农业科技示范园进行示范应用，离实用化和大面积推广还有距离。

国家农业智能装备工程技术研究中心借助于在农业应用物联网技术研究开发方面优势，同时在国家重点研究计划、北京市科委、北京市农委、北京市农林科学院及大兴农委等项目支持下，累积投入1000万元以上，针对不同栽培作物、栽培模式开发多种型号的水肥一体化装备系统，基于物联网技术构建可适用于设施作物、大田粮食作物和作物的农田水肥综合管理系统，通过实时自动采集农田小气候环境和生物信息关键参数，智能分析和决策水肥施用时间与施用量，继而实现田间作物水肥一体的精准施入。

借助于物联网技术搭建的设施集群水肥综合管理系统，可通过中央控制系统实现对20栋以上温室水肥分布式控制与的智能化管理。

目前已在北京郊区主要设施园区推广应用百余套，与农民经验管理相比较，水肥一体化智能装备系统在节肥10%-20%、节水15%-25%的前提下，可增产8%-15%，减少用工近20-25个/亩，节约人工成本1600-2000元/亩（80元/人.天），实现灌溉水利用效率提高35%以上，化肥利用效率提高30%以上的效果，具有显著的生态、经济和社会效益。水肥一体化装备技术的开发及应用大力推动了我国设施农业的信息化与智能化发展进度。

（5）低碳节能技术和产品应用于设施园艺

①太阳能薄膜光伏发电系统

薄膜太阳能温室技术是指将半穿透式薄膜太阳能电池和农业温室大棚结合起来，利用薄膜太阳能电池的光电效应将太阳的光能转换成电能，以满足温室大棚中的植物对光、温度的需要。它是现代农业技术、现代发电技术、能源技术、环境工程等高新技术的综合集成产物，能实现太阳能的高效利用，代表未来设施农业的发展方向。

北京市农业机械研究所结合我国国情，通过试验改进和技术提升，重点完成了太阳能光伏发电系统的选型设计、光伏组件铺设与建筑一体化设计和微网系统设计等，推出节能环保、绿色安全、价格适中的薄膜太阳能温室并进行示范应用，提升我国设施农业的整体水平，推动我国设施农业的现代化进程。

②太阳能平板集热系统

平板集热系统工作原理，绝大部分太阳辐射透过盖板被吸热板吸收转化成热能并传向流体通道，流体介质流经流体通道时，介质本身温度迅速上升，热能储存在流体介质内，从流体通道的出口流出，太阳能以热能的形式储存在储热水箱中，转变成了有用能量收益。

北京市农业机械研究所在充分调研的基础上，结合我国国情，设计开发了太阳能平板集热系统，主要完成了太阳能平板集热系统的设计计算及太阳能平板集热系统关键部件优化设计及选型。

③低碳物联网温室

针对目前我国设施生产环境控制、生产效率、能源利用、产品产量等整体水平低，关键技术装备缺乏的现状，北京市农业机械研究所结合我国国情，建设了低碳示范物联网连栋温室。该温室将再生能源、现代农业装备及物联网技术有机融合，是一种低耗能、高效能、生态环保的智慧型温室。

2.主要科研成果

针对中国设施园艺装备落后、设施自动化和智能化程度低、能源短缺、设施专用品种缺乏等问题，开展多学科联合攻关，均取得了一定的成果，主要如下：

（1）园艺作物生产全程机械化关键技术

研发了蔬菜系列化精整地、精量播种、膜上移栽和全自动移栽设备7台套；完成《蔬菜生产机械化技术与模式》、《蔬菜生产机械化范例和机具选型》等2本专著书稿；在江苏、山东等地的6个基地开展蔬菜机械化生产试验示范，示范面积4300多亩。完成了农作物生产从基质处理、育苗播种、穴盘移栽、营养液灌溉、栽培管理、植保管理、收获、分级包装、农资运输等一系列作业环节的自动化装备的设计、样机研制以及示范推广。

①基质蒸汽消毒机

完成了基质蒸汽消毒机的样机研制，并进行了示范推广，该机主要由加热系统，搅拌系统，控制系统3大部分组成。用于无土栽培基质的消毒，采用高温蒸汽方法进行消毒，具有消毒率高、安全无污染等特点。

②精确育苗播种机成套装备

完成了育苗播种成套装备的样机研制，该设备由土壤基质搅拌机、基质填盘机、全自动步进系统输送装置、穴盘基质打孔机、气吸针式播种机、基质覆土机、淋水机、无动力滚动输送架等部分组成。育苗播种成套设备具有多种功能，从基质原料的破碎，不同基质的混合到基质自动填盘、精量播种、覆料淋水，使播种速度大大提高，劳动强度显著降低。

完成了育苗播种成套装备的样机优化设计及测试应用。并委托北京市农业机械试验鉴定推广站对育苗播种生产线的空穴率、重播率及生产率进行了测试，测试结果表明：该机的空穴率为3.2%，重播率为3.4%，生产率为26170 穴/h，该机大大降低了劳动强度，提高了劳动效率。

③移栽机

江苏大学发明了一种凸轮-连杆组合式取苗机构，具有“L”形最短取苗规划路径，可实现取苗爪垂直取苗、直立投苗；并列6个或8个针式取苗爪，实现低速高效取苗；采用机、电、液、气一体化，控制取苗机构、植苗机构、栽植器及穴盘输送机构的协调运动，实现取苗爪、秧箱和栽植器三者的精确定位和配合；基于地面仿形轮感应、高灵敏度弹簧反馈控制液压回路及平面连杆升降机构，创制了一种移栽机地面仿形系统。创制了一种自走式四行蔬菜穴盘苗全自动移栽机。取苗成功率达到92%以上。创制了自走式2行、4行蔬菜穴盘苗全自动移栽机，整机结构紧凑，自动化程度高。

密穴盘移栽到疏穴盘的移栽机：完成了穴盘苗自动移栽机的研发与改造，并在通州植物工厂内进行了示范应用，该穴盘苗自动移栽机主要由穴盘输送装置、移植驱动机构、夹持机构、控制机构等4 部分组成。可实现苗木幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作，节省人工，提高劳动效率，填补国内空白。

同时进行了穴盘苗移栽机的样机优化设计及测试应用，委托北京市农业机械试验鉴定推广站对穴盘苗移栽机的夹持爪数、移栽频率等进行了测试，测试结果表明：该机的夹持爪数为4个，生产率为1528穴/h，该机可实现苗木幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作，节省人工，提高劳动效率。

蔬菜小苗移栽机：进行了蔬菜小苗移栽机的方案设计及主要部件选型；完成了蔬菜小苗移栽机送苗装置、取苗装置、栽苗装置等核心部件的设计，使开发的蔬菜小苗移栽系统能够实现电力驱动定时、自动攫取穴盘秧苗。

进行了侧挂式蔬菜小苗移栽机的样机试制，该移栽机主要由送苗装置、取苗装置、栽苗装置、覆土装置、支撑轮、移箱机构、机架、悬挂装置、传动机构等部分组成，其核心部件是送苗装置、取苗装置、栽苗装置。

④营养液灌溉设备

开发出适应于不同栽培作物（设施作物、大田作物和果园果树等）、栽培模式（土壤栽培、岩棉栽培、椰糠有机栽培及水培等）的水肥一体化装备类型8-10种，

有机栽培水肥一体化装备系统：由有机液肥发酵子系统和有机灌溉液肥管理子系统两部分组成，与微灌灌溉系统结合，应用于有机农业生产的水肥智能管理。有机液肥发酵子系统主要包括发酵罐体、循环系统、供氧系统和多级过滤系统等，用于制备有机液肥；有机灌溉液肥管理子系统包括有机灌溉液浓度控制系统和灌溉管理系统，根据灌溉控制策略实现有机生产的水肥一体化、精细化和自动化管理。

基于物联网的大型园区水肥一体化管控平台：针对大型种植园区的水肥管理，基于物联网技术构建了可适用于设施作物、大田粮食作物和果树等10余种作物的农田水肥综合管理信息服务平台，通过实时自动采集农田小气候环境和生物信息关键参数，智能分析和决策水肥施用时间与施用量，继而实现大型园区规模化栽培作物的水肥一体分布式管控与精准施入。

封闭式基质高产栽培水肥智能管控系统：系统由密闭式岩棉栽培槽、水肥药一体化装备、营养液循环消毒装置、智能水肥控制决策系统构成。升级配套装备有多功能基质栽培槽、支架系统、吊蔓绕蔓系统、热泵环境调控装备、CO2补充装备、臭氧消毒装置、果菜补光装置。将环境调控、水肥管理、通风换气、清洁生产融为一体。

根据作物生长发育的需水需肥规律、生长环境条件变化以及基质水分和养分状况进行设计，引入植物生长模型理论，采用先进的计算机、自动控制及物联网技术，可实现营养液的全自动检测、配比、灌溉，通过可控制管道及滴灌系统，均匀、定时、定量地直接供应给植株。并结合营养液的回收、消毒技术，实现营养液的循环利用。实现作物的高产、优质、环保栽培。

提出了能依据温室主要环境和生长信息精确控制灌溉时机、灌溉量和营养配比的作物施肥灌溉技术，开发了6通道、4通道和3通道母液的自动灌溉施肥机，完成了与作物生长信息和环境检测装置、设施园艺物联网应用平台和环境优化控制系统之间的联调，实现了基于作物生长和环境综合信息的水肥精量优化决策和智能管控，系列样机已在江苏农科院基地、广州绿康公司生产基地等地进行了水肥精确调控供应装备的试验示范。

营养液循环再利用装备：营养液循环再利用装备主要包括营养液消毒装备和营养液监测调控系统两个方面。营养液消毒装备采用的是紫外线消毒技术。主要由不锈钢筒体、紫外灯、石英套管、滑动清洗部件、进水口、出水口等组成。采用多段式消毒处理，前段采用慢砂过滤法去除营养液中的组织老化残留物、浮游物，提高营养液的透明度。

营养液监测调控系统的操作控制系统由软件程序来控制水流和各阀的营养配比。整套系统是由软件、硬件、传输设备、传感器、环境控制、灌溉控制及营养控制组成。

混合施肥机：针对传统施肥机采用管道式施肥系统，施肥液体一般在管道内混合，配肥后EC值波动大，不稳定等问题，改进开发了混合型施肥机，该施肥机通过将肥液和清水在混合桶内混合后再向作物进行灌溉或施肥，由于配置了储液罐，且配合精准控制技术，测定的EC值较为稳定，更有利于灌溉使用。

鲜花潮汐灌溉自动生产装备：完成了鲜花栽培传输灌溉一体化系统的样机研制，并在京鹏智慧温室内进行了应用推广，该系统实现了设施内盆栽植物从幼苗到收获整个过程的栽培、灌溉、传输一体化，实现了作物生产全过程的机械化、标准化操作。解决了盆栽植物在工厂化生产时设施利用率低、人工劳动强度大、工作效率低、灌溉不均、作物品质不一致等方面的问题。

智能喷灌机：进行了具有自动转移装置的喷灌机系统的应用示范，该喷灌机悬挂在温室桁架上的双轨道管上，可以在温室各跨之间自动转移，一台喷灌机可以实现对多跨温室的灌溉，以降低投资。采用带有自动转移装置的智能喷灌机系统，单台喷灌机的控制面积可由人工手动转移的1000 ㎡左右提升至6000 ㎡以上，极大地提高了工作效率，降低了用户的劳动强度，实现了温室灌溉的真正意义上的自动化。

进行了自动转移装置跨间定位运行磁脉冲计数升级为射频识别系统的工作。为了解决喷灌机自动识别跨度问题，增加了一个读卡器和三个标签，即射频系统，每一跨度都粘贴了一个标签，标签内写入当前位置跨度，通过触摸屏界面设置参数每一跨喷灌次数，系统自动准确执行计划要求，无论设备起始位置在第几跨都能按要求执行，如果设备在第一跨，第二跨设置喷灌10次，那么设备自动运行到第二跨位置，让后执行10次喷灌后在回到第一跨位置。如果设备在第二跨，那么会直接执行10次喷灌后在回到第一跨位置，如果设备在第三跨，那么设备会忽略第二跨的设置，认为无效。即执行当前跨度和当前以后跨度的喷灌要求。经过数月的实际使用，程序稳定没有错误产生。

基于低温等离子体消毒技术的营养液循环再利用装置：进行了基于低温等离子体消毒技术的营养液循环再利用装置的研发，可实现光源可调式立体栽培装置营养液的循环、消毒及在线监测，提升基地植物工厂内立体栽培装置的智能化、自动化水平；

通过对低温等离子体灭菌原理和装置的调研，制定了低温等离子体消毒技术营养液循环技术方案，建立营养液在线检测系统总体技术方案，实现基地植物工厂多层立体栽培系统营养液消毒、在线检测、循环供给的智能化管理。

⑤无土栽培技术与装备

果菜岩棉栽培装备：完成了几字型栽培槽无土栽培系统的研发及推广应用，几字型栽培槽无土栽培系统由槽体、集液槽、吊钩组成，截面呈“几”字形。几字形栽培槽适合于番茄、黄瓜等茄果类蔬菜的岩棉培，其即可采取地面支撑的形式，又可悬挂使用，与岩棉栽培技术相配合，应用于京鹏智慧温室内，有效的提高了栽培空间的利用率。

叶菜无土栽培装备：闭锁型育苗车间是由采用聚苯乙烯泡沫夹芯彩钢板的绝热壁板围成的空间，此空间可将室内外的物质和热能的交换控制在最小范围内，形成一个高精度环境控制的全封闭的种苗周年生长系统。

该车间内部主要组成部分有：闭锁育苗床架、空调机组、空气搅拌风机、促进光合成的CO2施用装置、营养液循环再利用系统、紫外消毒系统等。

闭锁育苗车间使育苗环境免受外界因子的影响，实现了温度、湿度、CO2浓度、光照、营养液等因子综合调控，而且可以精确模拟出最佳的种苗生长发育环境，使苗的生根生长与枝叶生长得整齐一致，生长周期可以大大缩短，可以完成商品化的种苗生产。

循环式栽培床包括栽培床架、分段式栽培槽、开间支撑导轨、横向位移驱动装置、纵向位移驱动装置、气动驱动装置等，通过PLC控制器和传感器控制纵向位移驱动装置实现栽培床纵向自动输送，横向位移驱动装置实现栽培床横向自动输送，气动驱动装置实现栽培床横向和纵向输送的自动转换。

循环式栽培床内配置栽培槽，采用潮汐式营养液循环灌溉。栽培槽分为三段，分别为供水段、循环中间段、回水段。栽培槽回水段尾部设有两个下凹的池形结构作为营养液回流池，池形结构的底面还装有营养液回流阀，池形结构的上方覆盖有栅状过滤网壳。循环中间段用于连接供水段与回水段。供水段与供水管道相连接，用于供给营养液和水。目前，该循环式栽培床已在通州植物工厂内进行了应用推广。并在哈尔滨市农科院进行了潮汐苗床育苗系统的推广，该项目潮汐灌溉栽培床为分段拼接式栽培床。栽培床床面分为三段，分别为首段、中间段、尾段，并采用专用胶粘接的安装工艺。此栽培床为同一端给水和回水的灌溉方式，此端覆盖有栅状过滤网壳，以及快速给回液阀，快速给回液阀分别连接给回水主管路。

多层立体栽培系统由栽培架、植物生长灯组、分段式栽培槽等组成。多层立体栽培装置采用荧光灯、LED灯等用于植物的补光，同时在每层的最里端设有可手动升降栽培床高度的旋转手柄。

进行了省力化光源可调式立体栽培装置的研发，开发了新型多层可移动式立体栽培床，通过机械设备实现栽培床的运送，实现省力化生产；尽可能减少苗床间的过道，提高设施内面积的利用率和作业效率。

草莓立体栽培技术装备：开发了适合植物工厂化生产的A字型草莓立体栽培架和可调角度栽培架，充分利用立体栽培模式，实现空间的充分利