设施蔬菜生产“机器换人”还有几道坎？
设施、农机、农艺三者之间深度融合才能实现设施蔬菜的全程全面机械化。
食物不仅能果腹，满足我们的味蕾，也能反映一个时代的变迁。
过去，在冬季，人们将白菜、萝卜、土豆“老三样”储藏在地窖里、埋在土里，供一家人吃一整个冬天；西红柿大量上市的时节，人们将西红柿切碎，装进开水烫过的瓶里，用盖封好，偶尔拿出一瓶，炒俩鸡蛋，“奢侈”一把；北方每到冬天还要腌制酸菜，一腌一大缸……那是个蔬菜匮乏的年代。
今时今日，餐桌上各种新鲜蔬菜应有尽有，你丝毫感受不到冬季与夏季蔬菜的不同，人们不只关注“吃得饱”，更关注“吃得好”，这要归功于我国设施农业的发展。设施农业有效打破了靠天吃饭、露天种养的农业生产格局，保障“菜篮子”有效供给，促进农业生产方式的转变。
今年42岁的梁贵龙是辽宁省北票市凉水河乡周家沟村的农户，他享受过设施蔬菜的恩惠，同时也是一名设施蔬菜的种植户。设施蔬菜让人们在冬季吃上新鲜蔬菜，大幅提升蔬菜产量，增加农户收入。据不完全统计，2023年，我国设施园艺总面积约4200万亩，其中设施蔬菜占80%以上，设施蔬菜年产量占蔬菜总产量的三分之一。2023年，农业农村部发布《关于发展现代设施农业的指导意见》指出，到2030年，设施蔬菜产量占蔬菜总产量比重提升到40%。
随着城镇化的发展、老龄化社会的到来，谁来种、用工贵、用工难等问题日益显现，农业“机器换人”成为必然。当前我国设施蔬菜机械化发展情况如何？有哪些短板需要破解？如何促进设施蔬菜机械化发展？日前，记者深入辽宁、江苏等设施蔬菜大省进行调研。
设施蔬菜机械化亟待破题
北票市是全国温室蔬菜生产大县、全国日光温室番茄重要生产基地。冬季，梁贵龙和父母在田里忙活着。除了15个温室里种的西红柿外，梁贵龙和父母合计着也不能浪费两个棚之间的面积，种了些白菜、芥菜。他是当地为数不多选择种地的年轻人。梁贵龙说：“就我们北票来说，我这个年龄种大棚的算是年轻的了！”
小农经营依然是我国主要的农业经营方式。北票市有2.1万多个设施种植农户，大多为五六十岁，大户占不到20%，小户约占80%。由于人工成本高，像梁贵龙一样的种植大户对机械化需求迫切。1~2亩地的小农户对机械需求小，但3亩以上就需要雇人工，仍然对机械化作业有需求。北票市台吉镇西台吉村农户张志平种了6亩地，他告诉记者：“日常需要3~4个人打理，农忙时节还需再请俩人，每人每小时12元工钱，每天10小时就得120元！”
这些年，张志平在耕整地、旋耕、卷帘等环节使用了简单机具。但这些机具属于小马力农机，效率和质量低，例如深翻只能翻20公分左右，土壤易形成犁底层、板结等。受温室结构限制，不能全棚作业，一些边边角角还需人工操作，在撒肥、起垄、铺滴灌带等环节还不能使用机具。张志平准备将棚内南北垄改成东西垄，实现起垄、移栽、打药等环节机械化，以此节省成本。
辽宁省北票市台吉镇现代设施农业产业园的第三代日光温室内，农机手正在开展起垄覆膜作业。
与大田作物相比，我国设施种植机械化还处于初级阶段。2022年，全国小麦、水稻、玉米综合机械化率分别为97.55%、86.86%、90.6%，而设施种植机械化率在2022年刚超过44%。伴随着农村劳动力的减少，倒逼园艺类作物机械化向前迈进。目前设施蔬菜专用机具少，大多是从大田机具小型化而来，或者引进、借鉴国外的产品，难免水土不服，研发专用小型机具成为必然要求。一方面，专业机具普适性小，作物不同、种植方式不同，就得换不同机具，设施蔬菜种类多达100多种，农户花钱买了机械，应用不多，闲置多；另一方面，受购机成本和种植规模影响，大户用得多，散户用得少。因此，受需求、面积、前景不乐观、难度大等因素影响，设施种植机械研发和推广举步维艰。
近年来，我国越来越重视设施种植机械化发展，将其列入重点研发项目中，农业农村部多次召开现代设施农业推进会，发布促进设施种植机械化的文件，还成立设施种植全程机械化专家指导组，遴选推介设施种植全程机械化典型案例和先进适用农机化技术装备等。设施蔬菜科研力量不断壮大，一些企业由过去只研发生产大田机械，开始逐步开发设施蔬菜机械。
目前，设施蔬菜机械化有一定发展，但不同区域、作物、生产环节间发展不平衡。国家大宗蔬菜产业技术体系岗位科学家、中国农业大学教授宋卫堂说，从生产环节看，撒肥、耕整地、植保、水肥管理等与农艺关联度不紧密的生产环节，机械化率较高，温室环境调控自动化、水肥一体灌溉、精准打药装备越来越多。这些机具有的用、有的选，但还不是优选优用，不能完全满足老百姓需求，还需进一步改进优化，提高稳定性、可靠性。而移栽、植株管理、收获等与农艺关联度高的生产环节则面临“无机可用”“无好机用”，嫁接、整枝打杈、授粉、疏花疏果、收获等环节基本以人工为主，劳动强度大，人工成本高。
从最重要的收获环节来看，目前叶菜收获机具已经研制应用，可以做到一次性采收，基本实现了耕种管收全程机械化，这也是近些年我国在绿叶菜、甘蓝、大葱、韭菜、萝卜等单一采收类蔬菜机械化上取得突破的原因。但番茄、黄瓜等果菜类蔬菜，需多次、连续采收，不能直接切割，采收难度大，目前国内外都“无机可用”。比较普遍的做法是人工摘、机器运，依靠轨道运输车来降低劳动强度。
辽宁省北票市日光温室里的轨道运输车。
这些年，北票市政府联合农业农村部设施种植全程机械化专家指导组组长、中国工程院院士、沈阳农业大学教授李天来及其团队，在29个乡镇开展蔬菜宜机化种植模式试验示范和推广，梁贵龙的基地便是示范点之一。
从规模主体入手，李天来院士团队研制设施蔬菜成套农机装备，支持规模化园区和大户优先使用，建立起全程轻简化与机械化技术体系，逐步带动小农户。为加快推动机械化技术装备推广，北票市农业农村局通过项目资金购置相关配套急需农机具，政府和高校联手，成立设施蔬菜农机作业服务队，农户只要愿意，就能免费用农机，旋耕、起垄、铺膜、铺管一次性完成，20~30分钟两个来回完活。
“我的棚多点，其他邻居就一两个棚，不可能每家每户都买农机，成本太高了！现在，政府让我们免费用农机，只要掏点油钱、管顿饭，我们也乐意用，同时我们也为相关部门提供试验基地，这是一个合作双赢的事情，如果不这么做，农户们根本不可能自己花钱雇机器、买机器。”梁贵龙告诉记者，“现在一说我家有15栋棚，大家都不信，都认为活儿根本干不过来，目前大棚中的耕整地、秸秆粉碎、深松、撒粪、起垄铺膜、铺滴灌带、栽苗都实现了机械化。”
机械得进得了棚
设施蔬菜生产机械化，不能只解决农机单方面的事情，机械得先进得了棚。在我国，设施蔬菜种植大体分为两种棚体，一种是北方为抵御寒冬而建立的日光温室，温室一侧需砌上厚墙用于蓄热保温；另一种是塑料大棚，主要用于天气较暖和的南方。但过去，大棚都是基于人工劳动建设的，没有预留机械通道，棚内立柱多，棚和棚尺寸不一致、高矮不一样，缺乏标准化，对机械的需求也不一样，必须改造或建设适合机械通过和作业的设施，依靠设施建设的标准化促进机械化。目前，我国北方正逐步改建宜机化的日光温室，江苏、浙江等南方地区正在建设宜机化的单栋或连栋塑料大棚。
江苏省常熟市碧溪街道现代设施农业科技示范园区，建有4万平方米连栋大棚。“我们通过反复试验发现，将原来6米宽的大棚改成8米，正好适合机械作业，一般建成4连栋、6连栋、8连栋或12连栋。”江苏省苏州市农业科学院副研究员牟建梅表示。
江苏省常熟市碧溪街道现代设施农业科技示范园区适合机械化作业的连栋大棚。
相较于南方塑料大棚，北方的日光温室改造成本更高、更复杂。过去，山东省寿光市日光温室建造特点是琴弦式，要向下挖80公分左右厚土墙，棚内立柱林立，难以机械化作业。这些年，当地一些企业逐步将温室改成拱圆形，跨度扩大，立柱减少，但大多仍然是下挖式，要通过修建大的斜坡通道，让农机具进来。如今，当地在水肥一体、自动放风、耕整地、植保等环节实现了机械化与自动化，正在往全程轻简化与机械化方向发展。
辽宁省日光温室建设较早。20世纪80年代初期，北票市建设了土墙竹木结构的跨度小、矢高（即大棚主拱圈从拱顶到拱脚的高差）低的第一代温室，这是我国日光温室的雏形。2000年开始发展以砖墙结构为主的第二代温室。2015年，北票市开始示范和推广李天来院士团队设计的第三代宜机化高效节能日光温室，该温室无立柱钢筋骨架，跨度8~10米、矢高4.6~6米，配备自动放风器、机械卷帘机，并进行轻简化宜机化种植模式的探索与试验示范。
梁贵龙的日光温室属于第二代温室，也是北票市存在最多的棚体，有7米、8米、9米、10米跨度的，还有6.5米跨度的，机械进入难，不好作业。北票市通过改造第二代、建设第三代，使温室满足机械化作业标准。
如何改建？“先有房，后期去装修。”北票市农业农村局农业发展服务中心设施农业部部长刘长春说，2015年开始，李天来院士团队和北票市蔬菜站合作，设计、绘制第三代宜机化高效节能日光温室图纸，所有乡镇按照一张图纸建棚。如果不按照图纸建设，不予验收和补贴。第二代也按照图纸改造，既能解决用地难题，还能借助原有水电、修路基础，减少投入。
但在温室建设上，出现了一些不一致的声音。一些种植户认为，第二代温室成本低，能满足生产，只要在棚体开个门也能实现机械化。而第三代温室一个棚就得花20多万元，现在整个机械化水平还没发展起来，没有必要弄第三代温室。
“第二代温室前屋面底脚偏低，前面有1.5米，后面有1米，只有中间剩下的那点面积能用机械，但有时还有柱子，所以二代温室用机械还是有局限。为长远考虑，第三代温室是未来的方向。”刘长春说。
2020年开始，北票市每年以大约3000~4000亩速度新建、改建温室，目前已建1.2万多个第三代温室。台吉镇现代农业产业园区有400亩第三代日光温室示范区，记者看到，每一个日光温室入口处开了一个门，农机可以直接开进去，耕整地机械整完地后，装有北斗导航系统的智能起垄覆膜机进行作业，移栽机将西红柿秧苗整齐地栽进土里，到地头轻松转弯，作业无死角……
“将来，整个北票市日光温室尺寸都是一致的，每家棚宽、长、高都一样，机械上谁家都能用，不用再去调试农机，有利于实现全程全面机械化。”刘长春很有信心地说，“第三代日光温室，截获太阳能量比第二代温室增加5%，使温室内有效积温增高，西红柿成熟早一些，上市就早，价格也越好！”
为解决成本高的问题，北票市从2012年开始为农户提供设施建设补贴，每亩1万元，虽然补贴不高，但依然能调动农户积极性。本地财政部门无偿配水配电，农户资金不足，政府与银行对接，帮助协调贷款，提供2年利息补贴，即20万元的建设成本，农户不用花费利息，就能建好棚，两年回本，极大提升了老百姓的积极性。
“我们充分尊重农民意愿，通过政策引导提高农户建棚意愿，哪怕一年少建一点，质量提上去，争取建一个成一个！”刘长春说。
国家大宗蔬菜产业技术体系机械化研究室主任、农业农村部设施种植全程机械化专家指导组设施蔬菜专业组组长、沈阳农业大学教授孙周平表示：“温室空间大了后，生产效率高，收入也高，总体方向是对的，这中间可能存在一些问题需耐心克服，不能怠慢，也不能着急。”
机艺融合才能高质量作业
农艺标准化，农机才能标准化。栽培模式确定后，机械集成配套就能确定，温室建造也能确定，但现实存在农艺农机分离，造成“机不好用”。目前，“南北向种植”与“机具尺寸大”是制约机械化生产的核心矛盾。在农机装备尺寸不能再缩小的情况下，需要从矛盾体的另一方——农艺寻找突破口。
过去，我国日光温室基本是南北垄种植，但是南北垄长度，相当于大棚的宽度，机械行走距离太短，根本无法作业，要么撞到前面的铁架子，要么撞后墙。
江苏省沛县根据西红柿和辣椒种植农艺要求，率先尝试日光温室蔬菜东西垄机械化秧苗移栽，试验发现，东西向种植可以发挥设施农机具优势。可以说，南北垄改东西垄是日光温室蔬菜机械化的必经之路。
2012年，李天来院士带领团队首先开展日光温室蔬菜东西垄栽培模式探索，系统研究了日光温室光环境变化对东西垄栽培作物生长影响，进一步深化“设施-农机-农艺”融合，形成日光温室蔬菜全程宜机化生产模式。今年，北票市有1000多亩温室进行东西垄栽培。
“东西垄种植，怎么可能！南边一行会挡住北边一行光照，导致北边一行在弱光下生长，产量、品质就会相对差一些，特别是冬季，太阳高度角降低，遮光更明显！在光照不一致的环境条件下，还要保障植株生长和产量提高，怎么可能呢！”一些农户对东西垄产生质疑。因此，要让农户看见东西垄种植的产量和效益等于或高于南北垄才行。
孙周平说，这需要从栽培措施上解决光的问题。东西垄作物是否遮光，不能一概而论，要分作物来看，像番茄叶片多、大，内部比较封闭，影响大一些，黄瓜叶片稀疏，影响小一些，所以可选择长势不能太旺、节短、叶片中小、结果集中的品种；也可进行矮化栽培，南北不等高栽培、错位栽培，因为南侧挡北侧光，让南侧矮一点，北侧光照就多一点。在茬口的安排上，冬季光照弱，应减少定植密度，增加单株光截获量，保证作物生长和产量，否则，植株密度过大，都长不好。为了让植株吸收足够阳光，科研人员还在日光温室的后坡上设置反光膜或使用反光涂料，将后坡的光照反射到植株上，使得北侧行光照增加20%左右。
这些年，李天来院士团队做了所有果菜类蔬菜作物比对，大部分作物的南北垄和东西垄种植产量差别并不大，西瓜几乎没影响，茄子的产量还显著提高。看到效果，北票市开始在全市推广设施番茄东西垄种植。“全市设施蔬菜种植户、合作社、公司，只要做东西垄栽植的，全部免费使用农机。”刘长春说。
但对于农户来说，改起来很费力。梁贵龙家有3个温室已经改为东西垄。“一年改一个，很费功夫。”他说，吊柿子秧绳和铁丝网都得改成东西向，特别繁琐，70米棚，每米10根铁丝，就得改700米。一个棚2000棵苗，重新拴2000根绳子。滴灌带管道也得改，原先南北垄，都是小管、短管，改成东西垄后，原先那些管道都不能用了。
“温室结构和种植模式标准化，农机具的通用性就强，比如黄瓜、茄子、辣椒等都是同样的垄距、行距，机具作业面积变大，企业研发积极性自然提升很多，机械化水平也会越来越高，这是一个良性循环。”孙周平说。
推进“设施-农机-农艺”深度融合
“设施蔬菜机械化发展，首先要转变观念和思路。”李天来院士认为，尽管目前一家一户设施蔬菜生产效益相对较高，但面对未来农村人口巨大的短缺压力，必须从长远考虑谋划设施蔬菜机械化发展。
“要想改变农民的种植习惯和观念、让种植户接受设施蔬菜种植宜机化模式目前是件比较难的事，必须做好典型示范引领和推广工作，让种植户眼见为实，看到实际效果才好推广。”农业农村部农业机械化总站加工设施处处长何丽虹表示。近些年，虽然国家逐步加强设施种植机械化发展，但与大田作物比，我国在设施种植关键技术装备研制、试验示范和推广应用等方面政策和资金支持力度不够，还需进一步完善加强。设施蔬菜机械化是个系统工程，农机发展要加强与种植业、科技、农田建设等方面的协同配合，互相支持，形成合力。同时，还要争取财政、科技部门的支持。要充分调动科研单位、企业、农户的积极性，加大科研部门支持力度，加大装备补贴力度，鼓励大户购买使用农机并开展社会化服务，生产企业享受一定的优惠政策，让更多的人参与到这项工作中来。
在具体工作上，要加强科技创新，重点加快突破育苗嫁接、移栽、收获等环节机械化瓶颈，建立以企业为主体、市场为导向、产学研推协同攻关的深度融合机制。重点支持高效节能宜机化日光温室和塑料大棚建设、老旧棚室升级改造等设施建设与装备应用。
在政策、资金支持的基础上，还要做好规划。“机械化要有超前性和引导性，要面向未来7-10年左右的需求，国家、省、市、县要做好5年、10年的整体发展规划，提早谋划，在设施、农艺建设上，必须将农机提前考虑进去，以免拆除重建或改造，浪费资金和人力。”李天来院士说。
设施、农机、农艺三者之间深度融合才能实现设施蔬菜的全程全面机械化。“要搞清楚主次关系。”宋卫堂说，农艺出题目，农机来解决，要构建宜机化的农艺模式，农艺也要适应农机。他提出“三步走”方法，先构建宜机化的标准化栽培模式，然后筛选改制、研究开发适配的农机装备，之后改造、建造宜机化的日光温室。
“农艺的种植方式太多样化，从国外农机化和我国大田作物机械化发展进程看，农艺适当服务于农机，要统一利于机械化作业的株距、行距等农艺要求，这样才有助于农机产品研制、提升农机稳定性和适用性，否则要研发多少个农机啊！”何丽虹表示，要立足主要品种规模种植与关键环节，分区域、分设施类型、分作物品种构建全程机械化生产技术模式并加快推广应用。
“设施蔬菜宜机化的生产模式，要尽可能制定统一的标准并应用，为农机研发提供比较一致的技术与较大的市场需求。”李天来院士说。他建议，设立集设施、农机、农艺于一体的设施蔬菜生产机械化科技创新专项和协作网，统一考虑科技创新问题；构建三者融合的设施蔬菜机械化生产技术体系；建立“研推用”一体化长效发展机制，建立全国统一协作的示范基地进行相应设施、设备、品种、技术、模式等的试验示范与推广。
人才缺乏导致“用不好机”。刘长春说：“一些机械，农户不会用，需要专业的人员来操作。”他认为，要加强设施农业机械化人才培养和队伍建设，加强农机手培育，要从上到下，不同部门合力推动设施、农机、农艺三方面人才融合。
近几年，在全国设施种植机械化现场会上，越来越多的人对设施蔬菜机械化感兴趣，尤其是五六十岁的人对于劳动强度大的机械替代非常向往。伴随着劳动力的短缺和机械化的需求，眼下，设施蔬菜机械化正是加快发展的关键时期。“十四五”规划提出，围绕设施种植产业优势区域，积极推进设施布局标准化、建造宜机化、作业机械化、装备智能化、服务社会化。
“这两年开现场会，我都去了，有很多我没见过的先进机具都用上了！”梁贵龙感叹道。“今年，我种的柿子好，好多领导、专家都来了，他们让我去北京当技术员呢，我没去，人一走棚就扔下来了，种菜必须天天跟进，走不开！”梁贵龙说，以后有了机械化，他可以种更多的西红柿，再去北京搭上大市场，到时带领其他农户一起种！
作者：农民日报·中国农网记者崔建玲文/图