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荷兰设施园艺智能化生产技术装备考察及启示 2018年部农机化司、中国农业科学院、11月11~24日，由农业农村农业农村部规划设计研究院等14家单位16人组成的“农业农村部蔬菜生产机械化智能化生产培训团”一行，赴荷兰开展了为期14天的培训活动，农业农村部农机推广总站副站长徐振兴任团长。培训形式主要采取课堂讲座和实地考察两种。其中，课堂讲座内容涉及荷兰农业及蔬菜产业概况、温室产业政策、蔬菜产业发展模式、设施温室建设与配套装备技术等领域，师资来自荷兰欧中贸易集团培训中心、荷兰国家企业监督局、荷兰瓦赫宁根大学、荷兰应用科技大学、荷兰世界园艺研究中心、拜耳农业公司等机构；实地考察覆盖蔬菜花卉育种、栽培、病虫害防治、水肥管理、收获、物流运输、温室建设、设备生产等全产业链，考察地点包括荷兰瓦赫宁根大学研究中心、Vincon农业食品公司、Axia种子中心、Lans番茄温室种植园、荷兰世界园艺研究中心等14家机构和企业。   培训期间，培训团通过与荷兰有关专家、农场主的交流互动和实地考察，了解了荷兰设施园艺产业的基本概况、产业政策、发展理念、设施装备和技术新进展。 产业概况 荷兰是世界上第二大农产品出口国，2017年农产品出口值高达1000亿美元1，其竞争优势主要体现在设施蔬菜花卉产业上。荷兰用于蔬菜生产的玻璃连栋温室约4700hm2，其中番茄、甜椒、黄瓜三种作物总生产面积占到蔬菜面积的85%以上。 荷兰设施园艺产业发展有5个特点：一是专业化程度高。荷兰国土面积小，耕地少，有1/4的耕地面积低于海平面，且面临低洼潮湿、光照不足，为提高生产效益，荷兰农业一般都是专业化生产，产业分工明确，大多企业都采用集约化、规模化的生产方式，而且传承性的家族企业较多。二是科技水平高。自动化、智能化控制技术与配套装备在设施园艺产业广泛应用，实现了区域种植专业化、农艺制度标准化、温室结构大型化、作业机具多样化、生产全程机械化、生产管理智能化，代表了世界领先水平。三是单位产值高。土地利用率高，是典型的高投入高产出模式，设施园艺产业年产值56亿欧元2，每公顷平均年产值60万欧元，人均年产值4.67万欧元，设施大果型番茄每平米产量可高达70kg以上，是我国平均的3倍以上。四是贸易量大。农业出口产值世界第二，是世界最大的土豆和洋葱出口国，第二大蔬菜出口国（欧洲第一），番茄出口全球领先，鲜花出口占世界份额60%以上。蔬菜种子贸易量占全球的1/3以上。五是注重技术的输出。荷兰凭借其在设施园艺先进的技术和完备的管理经验，积极开拓全球市场，目前在俄罗斯、法国、乌克兰、墨西哥、美国、中国都进行了大量技术输出。 产业政策 在欧盟框架层面，荷兰作为欧盟国家,其农业政策和管理制度必须遵循欧盟的共同农业政策（CAP）及相关法律法规，多项农业补贴政策与环境保护直接挂钩。在园艺产业装备研发领域，企业新机械新装备等产品必须通过安全性、环保、电气规格等相关认证后，才可在市场上销售。在荷兰国家层面，荷兰政府将园艺产业作为九大优先发展领域（TopSector）之一。政府成立创新创业基金鼓励企业创新研发，包括可用于支持科研机构或专家的技术服务费（最高支付50%）、可行性研究费用（最高支付50%）、科技研发费用（100万欧元以内支付35%）等。在具体产业调控方面，温室面积、设备价格、温室建造等方面主要依靠市场调节，政府不直接进行管理，更多通过减免税收等手段引导发展。例如，对农场主购买经过节能环保认证的产品（如采用地热、太阳能的设备），可申请高达30%的企业所得税减免。 产业发展的先进理念 注重全产业链协同。荷兰蔬菜花卉产业从产业链可分为育种、种苗生产、栽培种植、采收、分拣、加工、销售、物流、收购、服务组织等，各环节分工明确，却又紧密协作。每个环节专注将负责领域做好，并做到极致。以荷兰某蝴蝶兰盆花生产公司为例，该公司从建造施工到运营生产，共采购接近30家公司的产品，其先进化的温室盆花智能调度软件更是集合了10余家公司协同共同开发完成。 注重生态环保可持续。荷兰蔬菜生产中充分体现生态环保的理念，从政府到生产者均高度重视。具体体现在植保、光污染防控、营养液排放、节能等方面，以及天敌、熊蜂授粉和生物防治等领域。温室中黄板、杀虫灯以及天敌等物理、生物防控方法的应用非常普遍，物理和生物防控比例基本在60％~80％。化学农药使用比例较小，且以矿物源、植物源药剂为主。培训团参观的Koppert公司就是绿色防控的一个典型代表，已形成了天敌防治、雄蜂授粉、微生物细菌防治三种模式，形成了从土壤到植株的立体绿色防控体系。同时，荷兰很注重信息化技术在植保中的应用。大多数温室基地对什么时间可能出现的病虫害进行大数据搜集，一旦出现病害，根据大数据进行防控。而对于光污染的防范规定，是由于温室补光较多，为防止光泄露于温室以外，要求温室补光时需要有一定的遮挡。温室营养液需经过N、P等元素去除达标后才能排放，目前采用营养液封闭循环比较普遍。 注重政产学研结合。荷兰政府在农业产业方面主要发挥两个重要作用，一方面大力投资教育，提高农业从业人员的技术和科研水平。另一方面加大培训农民，提高其生产技能，促进农业生产力的不断提升。与政府作用相配合，荷兰农业取得成功的另一个关键原因是科技的支撑，其中荷兰瓦赫宁根大学与研究中心(WUR)是其中杰出代表。荷兰高度注重基础研究与应用教育的紧密结合，该模式为荷兰设施园艺的发展输出了不同层次的农业科技人才，支撑了产业向更高层次迈进。 创新农产品分销方式。荷兰之所以能成为全球第二大农产品出口国，还与其高效的分销模式密不可分，主要有拍卖方式、农民合作社集体议价、成立一体化集团进行内部收购等模式。其中拍卖是荷兰极具特色的模式，80%的花卉出口通过拍卖市场进行。全世界最大的荷兰阿斯米尔（Aalsmeer）花卉拍卖市场相当于125个足球场面积，拥有产品质量检验处、冷藏库、存放库、拍卖厅、发货厅。每天06:30，买卖商人在专用的席位通过电子讯息显示公开进行每笔交易，而一旦完成每笔交易后，包装、运载、通关、检疫一气呵成。先进的拍卖过程，先进的高科技与高效的拍卖方式，是荷兰园艺产品交易市场异常蓬勃旺盛的原因之一。 温室建造技术 荷兰温室经过多年发展，结构已非常成熟，主要以文洛型和大屋面型为主，天沟走向既有南北走向，也有东西走向，其中文洛型温室是主流。大屋面温室可适应光照要求更高的作物，主要应用在立体盆花生产中。连栋温室按照覆盖材料划分主要有玻璃、PC板和塑料薄膜等三种，其中玻璃温室约占90%。随着自动化控制和作业装备的不断完善，温室逐步呈现大型和超大型发展趋势，其中在荷兰的东北地区单个温室的面积更大，大都在10hm2以上。培训团参观的AxiaSeeds番茄育种公司、ChrysantArcadia等花卉生产公司温室结构均呈现这种特点（图1）。该类型温室脊高可达7m，跨度为8m，温室立柱间距为5m，其主要作用是增大缓冲空间，有利于维持和调控保持室内环境稳定，同时也便于实现规模化、机械化生产。温室设施成本每平米大约180欧元（不包括买地成本）。 荷兰温室的设计有完善的标准，主要由温室公司设计完成，设计软件主要由代尔夫特理工大学研发。由于荷兰属于温带海洋性气候，冬季遭遇风雪较大，因此温室的风雪载荷是重要的考虑因素。温室的承受载荷主要为独立基础，温室结构承受的最大风载荷不低于14级，其建筑结构均可以实现20~30年的寿命。此外，玻璃温室大部分都没有外部遮阳系统、风机水帘降温系统，顶开窗一般设计为半连续交错开窗，这是与中国温室最大的区别。 温室环境调控技术 智能、节能、可持续的环境综合环境控制体系是荷兰设施园艺产业保持市场竞争力的关键。 光照管理。荷兰非常注重温室光照条件的改善，尽最大努力增加光的透射量。部分先进温室屋面采用高透光、高散射材料，如可见光透射比97.5%、散射率雾度值75的玻璃；四周墙体采用保温散射光中空玻璃，节约能源。荷兰温室生产补光普遍采用高压钠灯（图2），通过计算机设定定时定点补光，补光时间16:00~次日5:00，长达13h，补光灯安装位置基本都在栽培株间的顶部。为了使得光照更加均匀，荷兰植物工厂开始使用转光板生产技术。培训团在参观的RoyalBrinkman公司看到，为了保证覆盖玻璃的透光效果，该公司研发了温室屋顶清洗机。清洗机以天沟为轨道，高压水为清洗水，毛刷可以很方便地把玻璃上的灰尘清洗干净。同时，也可以以此为平台，为玻璃喷洒涂层或可降解遮光剂，在温度较高的时候进行适当遮阳。 温度管理。荷兰温室加温主要采用接近地面的热水管道（兼升降作业车轨道）加温，另在栽培槽的上部设有辅助加温管，主要热源为天然气和地热。荷兰现代化的连栋温室可根据时间、室内温度、外界光照、室内湿度等条件因子来控制天窗是否开启及开启角度；为保证温室内气候均稳，荷兰温室内一般设有空气内环系统，该系统根据温室内不同位置温度变化情况开启或关闭，使温室内的气候保持在稳定平衡的状态；为防止夏季温室内温度过高，一般荷兰温室还配有内遮阳，兼做冬季时保温幕，在夏季光照强度高、温度高时开启，防止温室内温度过高。 CO2管理。荷兰温室生产基本普遍设有CO2增施系统，主要采用塑料膜管道均匀打孔模式，定时定量给植物补充CO2气肥进行施肥，能够维持温室内CO2浓度在900μmol/mol左右。增施CO2气体肥料的增产效果十分显着，一般可增产30%~40%。CO2气体来源主要通过天然气锅炉加热产生，是温室加热的附属品，也有采用热电联产模式取得气源。 水肥管理。荷兰温室的水主要采用雨水收集系统，净化后作为温室的生产用水。温室生产用肥既有固体肥料，也有液体肥料，可以做到配方施肥。在植物不同生长阶段间配制不同营养液，作物水肥灌溉控制主要借助光辐射量和蒸腾作用来确定灌溉量和灌溉时间，不但可以根据植物不同时期调整灌水量，而且可以在一天当中，根据太阳辐射的情况及时调整供水量，以保证在满足植物需求的同时，避免水的浪费（图3）。 基质研发。荷兰设施蔬菜花卉生产一般是采用岩棉作为生产基质，主要优点是保水性更好，生产成本较低。但以梵代糠公司（VenDerKnaapGroup）为代表的企业，近年来研发利用椰壳（椰糠）作为基质，成本与岩棉相近，但更加富含有机质，更加符合可循环发展的理念，颇受市场青睐。 LansTomato公司岩棉基质栽培番茄工厂 位于荷兰西南部的LansTomato公司，专业生产番茄，采用岩棉栽培和多头生长模式（图4）。温室设施是文洛型结构，脊高达7.5m以上，空间开阔，配备先进的自动化控制系统，能够调控温室内的环境因子，作物上下空气流动顺畅。进入该温室后，给大家带来最大震撼的是温室上方无数的高压钠灯，柔和的淡黄色光线把温室内部照得通亮，非常壮观。当地因为冬天弱光的原因，为保证高产量需在每年的11月~次年的2月，0:00~6:00进行补光。输入到岩棉中的营养液配方主要补充两种复合肥料，并要注意肥料的反应产生沉淀，降低肥料效果。可根据水质分析、番茄生长阶段、回液反馈进行调节。水肥利用率高，一般生产1kg番茄需水量在15L或者更少。据了解，该工厂实现了自动化管理，作业机械化程度高。种植过程中除绕蔓（包括打叉、疏花等）、落蔓、打叶、采收需人工外，其余都实现了机械化。该公司60hm2温室通常有10个生产管理人员，冬季采收时临时用工200人，夏季临时用工300人，配置多个温室劳动管理系统，有温室操作者分析劳动成本，提高管理水平。每年每平方米可产45kg樱桃番茄，是中国日光温室的3~4倍。 威斯康（Viscon）公司水培蔬菜工厂 荷兰威斯康集团开发的水培蔬菜工厂化生产系统代表了水培蔬菜的世界先进水平，整个生产过程全部在智能温室系统中进行。该系统适于生菜、小白菜等绿叶类蔬菜栽培。内部配置有智能播种、立体催芽、移栽育苗、水肥管理、水循环控制、收割输送系统等，从而实现蔬菜种植的标准化、智能化、规模化。由育苗盘移栽到生长盘后的蔬菜苗随盘从苗床的一端开始向另一端缓慢移动完成生长过程，达到采收标准时，被输送到固定的采收工位。该系统每年生产生菜可达30~40t/667m2，是一般露地的10~20倍，可以产生很高的经济效益。类似的系统已在国内上海市示范推广。 VanDenBorne大田作物精准生产农场 位于荷兰西南部的VanDenBorne农场，耕地面积1000hm2左右，主要种植马铃薯、甜菜、小麦、玉米等，借助于信息传感系统、机械化装备、智能化决策系统，7个人就可以实现整个农场的生产和管理，是典型的数字精准农场。该农场的全部农机装备价值2000万欧元，不仅实了耕整地、播种、除草、施肥、灌溉、植保、收获所有作业的全程机械化，更是在很多环节都是借助土壤水肥传感器、气象数据站、光谱分析等实现了作业的精准化，决策的科学化。如对土壤地力的评估，该农场认为这是数字农场最重要的环节，借助快速土壤电导率传感器以及计算机系统，可准确显示每一片地的肥沃程度，这样可以把肥料更多施用到贫瘠的地块上，提高农场总产量；在灌溉环节，不需要铺设太多管路，可借助移动喷灌车进行灌溉，降低了生产成本；在储藏环节，借助于精准自动化传感器，可实现环境的精准调控，马铃薯存储时间可达200天。 ChrysantArcadia公司温室鲜切菊花生产工厂 该公司是欧洲第一大鲜切菊花生产公司。长340m、宽200多m的大型连栋玻璃温室被分割成若干个种植单元，每天都会在不同的单元定植和采收。可实现从菊苗定植、生长管理、花蕾套兜、采收输送到分选包装一年四季的均衡生产。定植所需的苗是采购自非洲基地生产的方体基质块菊花苗，大型移栽机在温室内沿固定道缓慢移动，可实现块苗的自动出盘、分苗、夹取和摆放，完成定植过程（图5）。后续生产过程除了花蕾初现时的套网兜、机械采收后的向输送带转移、分选后的包膜装箱等少数环节需要人工外，其它收获、传送、分拣、除叶、包膜环节都全由自动化机械完成。
 荷兰作为欧洲小国，陆地面积仅4.15万km2，人口仅1700万，在资源有限的情况下却能创造出先进农业奇迹，对同样人多地少、资源不足的我国来说，非常具有借鉴意义。 ★既专业分工，又协同融合，把专业和融合都做到极致，使科技始终保持世界领先，努力追求生产效率、市场效益最大化，荷兰设施园艺全产业链精准发展模式值得学习借鉴。与飞利浦、皇家壳牌等荷兰的国际巨头企业一样，荷兰温室相关企业也多是具有全球视野的家族公司，并且几十年甚至上百年只专注于产业链中的一件事情，力求做到最好。如Certhon公司专注温室建设、Priva公司专注水肥一体化管理、Axia公司专注番茄育种等。这些专注、执着的企业构成了良好的温室蔬菜全产业链，通过市场化竞争模式走向全球，并在技术、经营方式上遥遥领先于国际同行，实现了蔬菜生产及出口的奇迹。我国在温室、蔬菜产业方面缺少这些执着专业的国际知名企业，种植企业和种植户也常常追逐动荡的蔬菜价格市场，哪种蔬菜年度售价高、利润大就种植它，缺乏专业积累。因此，我们应学习借鉴荷兰经验，按照全产业链的思路，培育发展设施园艺生产优势区和龙头企业。 ★应因地制宜发展中国的设施园艺产业，根据不同区域经济发展水平、生态条件、科技支撑等发展设施，不能一味追求高大上而忽略市场效益，否则只能成为不可持续的面子工程。荷兰设施园艺虽然技术发达，生产装备高度机械化自动化，但整体而言是一种高投入、高产出的农业模式。我国各个地区自然条件经济发展水平差异大，从业人员素质也大为不同，新技术新设施的引用推广不能盲目，必须要因地制宜地进行。在土地资源有限但市场较大，且有消费能力的经济发达地区，种植高附加值的蔬菜、花卉、水果、中草药等，可引进示范并推广应用。但对于经济条件相对落后，自然禀赋不够优越的地区（如我国东北、西北部分严寒地区，温室能耗严重高于荷兰），在引进前需进行可行性研究，充分论证投资与销售收入平衡关系，避免盲目引入。荷兰的温室结构主要适应本国的气候田间，温室的开间跨度尺寸会和种植槽的间距相吻合，一般情况只适合单一植物的高产。中国在引进荷兰生产模式时，需要系统考虑当地气候条件和生产品种，切记盲目照抄照搬。我们要学习借鉴荷兰经验，有关政府职能部门应加强规划引导，做好水电、道路等配套基础设施建设，为设施园艺发展营造良好环境，但在具体引进操作上，应以企业自主决策、自主经营为主，政府部门不可过度干预。 ★推动设施园艺生产机械化、智能化，是降低成本、提高效率，进而提升农产品市场竞争力的有效举措，但机械化、智能化是渐进过程，要充分考虑经济效益的因素。荷兰温室生产的最大特点是专业化（专注番茄、黄瓜、蝴蝶兰或海棠等一种作物）、标准化（设施结构、种植要求、作业质量等方面统一规范）、规模化（一年几百万甚至上千万盆花卉）以及生产机械化（能用机械的地方就不用人工）。培训团参观到荷兰温室番茄的运输、分拣、包装，以及花卉的采收、传输、分拣均由机械化装备自动完成，并且温度、湿度、感光等传感器收集的数据，经计算机系统处理后自动采取加温、遮阳、补光等控制措施，可做到定量、定位、定时、保质完成生产作业任务，实现了人工所不能达到的高效率和高精度。但涉及到番茄吊蔓、果菜采收、菊花套兜等操作复杂环节，还是靠人工为主。如荷兰的番茄果实采摘，平均每个工人可采360kg/h（大果型），每小时工资10~16欧元。荷兰人嫌工资低、强度大，不愿意从事果实采摘，主要是雇佣波兰人来完成。鲜食西红柿的机械采收机械还处于研发阶段，采摘精准度不够，效率也低，至今没有得到大面积应用。因此，我国要学习借鉴荷兰经验，大力推进园艺生产机械化、智能化，但要根据我国的国情和农业劳动力成本等实际需求，以经济效益为导向，因地制宜选择机械操作还是人工操作。 ★全面提高农业生产者的素质，是促进荷兰设施园艺产业发展的基础和关键。推动我国乡村产业兴旺，必须采取有效措施，切实提高我国农民素质。荷兰政府对职业农民要求高，需要达到一定要求（职业技能考核评估）才能从事温室生产经营，不是简单付钱购置土地就可随便投资建设温室并从事温室生产。现代信息化技术的大量应用，也需要高素质的职业农民。荷兰大多数拥有温室和从事蔬菜花卉生产的人员均掌握积累了丰富的园艺技术，并通过新技术应用不断提高生产效率和促进产业可持续发展。如，采用绿色热泵节能技术，减少能源消耗；采用生物防控技术，减少农药使用；使用无土栽培技术并对营养液排放严格控制，实现可持续发展。目前我国温室生产缺乏高素质的从业队伍，多为流动性务工人员，且年长者较多。而温室拥有者也多是跨行进入农业的土地流转企业，经营模式、栽培管理技术落后。因此，中国要学习借鉴荷兰经验，采取引进来和走出去相结合的办法，强化农村实用人才培训，努力提高我国设施园艺产业从业人员的整体水平。 我国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国，蔬菜播种面积和产量分别约占世界总量的40%和50%以上。随着我国工业化和城镇化的进程不断加快，农村劳动力加快转移，农业生产成本不断攀升，农民劳动观念深刻变化，蔬菜生产“用工难”“用工贵”问题日益突出，对蔬菜生产机械化的需求十分旺盛。近年来，随着农业调结构提质增效和开展扶贫攻坚，很多地方已把蔬菜产业列入当地现代农业的优先发展方向，迫切需要以蔬菜机械和设施装备作为产业支撑。但由于我国的蔬菜种类多、农艺不规范、装备水平低等问题，我国蔬菜生产机械化进程总体上还处在起步阶段，发展缓慢。结合此行对荷兰蔬菜生产机械化智能化技术发展的学习和考察，我们对加速推进我国蔬菜生产机械化提出如下对策建议。 加强规划引领 蔬菜生产是设施农业的重要内容，推进蔬菜生产机械化是全面农业机械化的重要着力点。借鉴荷兰支持发展园艺作为支柱产业的经验，结合我国实际，建议组织专家编制“全国设施农业发展规划”，明确我国园艺温室设施、配套装备和作业机械的发展思路、主要目标、区域布局和发展目标等，重点加强蔬菜生产机械化的顶层设计，统筹考虑设施和露地、区域和种类、环节和全程等关系，有重点、有步骤地协调推进蔬菜生产机械化。 加强标准指导 蔬菜生产机械化离不开设施的标准化和农艺的规范化。在当前我国蔬菜种类繁多、种植农艺多样，设施结构不规范严重制约机械化发展的形势下，要积极借荷兰园艺生产标准化、规模化的经验，积极支持和推动蔬菜机械化生产国家、行业、地方和团体标准的制定和实施。在蔬菜园区建设、设施结构设计、生产农艺规范、作业质量统一等方面的标准中，要将适宜机械作业作为重要评价内容，充分发挥标准在蔬菜生产中的指导作用。 加强协同攻关 提升蔬菜机械化水平是一项系统工程，需要园区规划和设施技术、栽培农艺技术、农机装备技术相结合相配套，需要多部门、多学科间进行协同攻关。我们既要积极引进消化荷兰先进的设施园艺生产技术，同时也要加强自主创新，加大蔬菜生产装备研发和栽培农艺技术的示范，推动蔬菜生产农机和农艺相结合，形成可复制、可推广的蔬菜生产机械化技术模式和解决方案。 加强机制创新 蔬菜生产环节多，作业要求高，装备投入大。我国蔬菜生产领域依然是小规模、分散经营方式为主，应借鉴荷兰设施园艺专业化分工的模式，大力发展规模化新型蔬菜生产经营主体和专业化农机服务经营主体，积极探索多种形式的农机社会化服务模式，着力解决蔬菜生产播种、移栽、收获、分拣、包装等机械化程度不高问题。 加强政策保障 要借鉴荷兰将园艺产业纳入优先发展领域的经验，采取多项措施扶持我国蔬菜生产机械化发展，为实施乡镇振兴战略提供支撑。建议将先进适用的温室设施、机械装备纳入购机补贴资金支持范畴，可先在江、浙等东部沿海地区和重点城市郊区开展试点，总结经验后在全国范围内实施；在金融保险、库棚建设、人员培训等方面，为蔬菜机械化专业化服务组织提供更多扶持政策，吸引各方资源向设施园艺产业投入，形成新的发展动力。 |
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