云贵高原种源科学研究与运用试验室创立，

设施农业成为乡村振兴“新引擎”

民族要复兴，乡村必振兴。农业是国民经济的基础，是经济社会发展中的头等大事。改革开放以来我国农业发展水平大幅提高，但同时也面临着诸如土地资源紧缺、农业产业化程度低、农产品质量安全形势严峻、农业生态环境遭到破坏等问题。如何在资源紧缺的同时稳步提高农业发展水平，实现乡村振兴，成为我国经济社会发展中面临的重大命题。

当前全球人口不断增多、资源环境支撑能力迫近饱和，高度集约化成为了现代农业必然的趋势，而发展新型的设施农业则成为了实现高度集约化和农业现代化的重要途径。

01

什么是设施农业

设施农业的本质在于通过人工干预改变环境变量，从而部分摆脱甚至完全摆脱农村对自然环境的依赖，以构建出更适宜动植物高效生长的环境。

简单来说就是将玻璃温室、水肥一体机、闸机、饲养器、农机等机械设备应用于大田或者圈养场所中，提高农业生产的自动化水平。设施农业是农业往工业化转型的最佳实践。

近30年来,我国的设施农业发展迅速，截至2022年中国设施园艺总面积280多万公顷，占世界设施总面积的80%以上。其中，日光温室81万公顷（占29%），大型连栋温室1.8万公顷（占0.6%）。在这些设施中，蔬菜（含食用菌）、果树和花卉种植面积分别占81%、11%和7%。设施种植业为中国经济社会发展和人们生活水平提高做出了重要的历史贡献。

它的出现使得人们一年四季都可以吃到新鲜蔬菜、水果。农业生产越来越离不开温室。温室不仅可以抵御自然灾害，抗旱涝，还能提早或延后栽培，延长作物的生长期，达到早熟、晚熟、增产稳产的目的，深受农民的欢迎。

当前最常见的几种温室类型

传统薄膜温室

薄膜温室蔬菜是一种具有出色的保温性能的框架覆膜结构，主要分布在我国的华东、华北地区，如山东、江苏、河北、辽宁及西南的云贵、西北新疆等地区，其温室面积占这些地区蔬菜种植面积的50%以上。

传统薄膜温室发展的主要成就：

——促进了农民增收和城乡劳动力就业

——保障了蔬菜周年供应问题

——从空间和时间上提高了资源利用率

传统薄膜温室发展的主要特征：

——以个体户低碳节能生产为主

——以相对简易低成本设施为主

——多种茬口果菜栽培为主

传统薄膜温室发展模式上存在的主要问题：

——效率偏低：土地产出的效率低下：自动化、智能化程度低，大多依靠人力，劳动强度大

——生产和食品安全保障程度低：土传病害、作物生产连作障碍、用药安全等问题

——产品力低：产品质量不高，产品安全性没有保障

——受外界影响大：容易遭受自然灾害

——效益不稳定：容易受市场行情波动影响，对农民影响较大

——品牌化程度不高：没有形成具有国际影响力的知名果蔬品牌

传统温室蔬菜产业的快速发展，解决了长期困扰我国北方地区冬(淡)季蔬菜供应问题，大幅增加了农民收入，成为许多地区的支柱产业。与此同时也面临了产业升级发展的问题。

传统温室大棚相对简陋，因其材料低成本、取用方便等因素在经济落后时期被广泛使用。但是由于其存在保温能力差、抗压能力差、通气能力差等问题，播种种植、蔬果花卉授粉、植物灌溉施肥、蔬果收获等都需要大量的人力物力、生产效率低下，无法及时满足人们的生产需求，再加上后期新型材料的出现，现代化温室的出现就成为了必然。

玻璃温室

玻璃温室指以玻璃作采光材料的温室，外观现代，新颖，结构稳定，视觉流畅，抗风雪能力强，在栽培设施中，玻璃温室作为使用寿命最长的一种形式，适合于多种地区和各种气候条件下使用。常见的玻璃温室需标配外部遮阳系统、内部遮阳保温系统、顶部开窗通风系统、水肥一体化系统、雨水回收系统、电器自动控制系统、物联网系统等。

我国玻璃温室农业设施起步较晚，但发展较快。我国玻璃温室的发展现状：

从2016年开始玻璃温室的建设一直处于增长的状态，2021年，全国温室新建面积累计3093.64公顷，其中玻璃温室718.14公顷，塑料薄膜温室1903.3公顷，PC板温室62.02公顷，日光温室127.55公顷，各类温室92.5公顷，景观温室（公园）18.37公顷，温室餐厅2.83公顷，其他温室类型252.15公顷。

与2020年相比，今年全国温室新建面积有所下降（降幅10%）。其中，玻璃温室新建面积增长明显，增幅超1倍；塑料薄膜温室面积有所下降（同比下降24.7%），日光温室新建面积下降45.4%，各类温室新建面积52.7%。

农业温室发展到今天，从薄膜温室到日光温室再到玻璃温室的迭代，温室建设无论从规模还是设计越来越成型。现在的玻璃温室，已经形成了固定设计风格。例如：独栋人字形温室和连栋的纹络型温室。

其中的代表：智慧玻璃连栋温室，源自荷兰的纹络型连栋温室，是采用工程技术手段和工业化生产方式，为植物生产提供适宜的生长环境,使其在最经济的生长空间内,实现数字化精准管控，获得最高的产量、品质和经济效益的一种高效农业。

智慧玻璃温室发展的主要特征：

——公司/集团化运营，实现规模生产，供应链中间环节少

——折旧周期30年，比传统设施抗环境风险能力更强

——产量高：年产量是传统薄膜温室的4-5倍，番茄年产量可达到80kg/㎡

——食品安全有保障：0激素，熊蜂授粉，施药量极大降低

——品质保障：多使用国内外优质种源，产出果型好，口感好

——实现周年生产，采收周期9-10个月

——自动化、数字化程度高

智慧玻璃温室发展模式上存在的主要问题：

——能源成本较高：单位面积运营管理成本约200-300元/㎡，能源成本占比30%-50%

——建设成本高，不适用于中小农户

智慧玻璃温室代表了我国智慧农业发展的一个新方向，对产业升级、两化融合、农产品品牌塑造、满足人们对于高品质产品的需求等方面，提供了新的发展思路。近些年在国内蓬勃发展，陆续出现了一批高水平的企业。

植物工厂

植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。

植物工厂是一种新兴农业生产模式，可广泛用于花卉、育苗、蔬菜、药材和食用菌种植栽培等。

不过，植物工厂也有劣势。最主要的是成本高昂，植物工厂所必需的气候室花费约是同等面积的智慧玻璃温室的3倍左右，且24小时照射的LED生长灯同样成本高昂，较之于传统农业而言，前期投入与运营经费是后者几倍。由于各种成本较高，所种植的蔬果价格也是市面上同类产品的几倍。

植物工厂使我们不再依赖土地，未来的运用场景也有很多的可能性。像航天领域，在外太空种植，或者在自然气候恶劣的地方也可以种植，比如沙漠、高原等等，日常的大楼，废弃的厂房，地下室、防空洞都可以种植。有些小的模块，类似冰箱大小的，也可以走进每户人家的家庭。

植物工厂给出了未来农业发展的一个方向，让我们对未来农业有了更多想象和期待。我们也希望植物工厂各式各样的应用场景早日到来。

02

国家大力支持发展设施农业

设施农业是发展现代农业的主要标志，是强化现代农业基础支撑的重要性举措。自2004年以来，我国中央一号文件已经连续十九年聚焦“农业、农村、农民”，农业问题是我国经济、社会发展的重中之重，而发展至今我国农业发展仍存在较大问题，与世界领先国家仍存在较大差距。

2022年中央一号文件提到，加快发展设施农业。其中涉及设施农业的四方面信息：

保障“菜篮子”产品供给中的“大力推进北方设施蔬菜、南菜北运基地建设”；

提升农机装备研发应用水平中提出的“加快大马力机械、丘陵山区和设施园艺小型机械、高端智能机械研发制造”；

加快发展设施农业中提出的“因地制宜发展塑料大棚、日光温室、连栋温室等设施”，“集中建设育苗工厂化设施”，“推动水肥一体化、饲喂自动化、环境控制智能化等设施装备技术研发应用”；

大力推进数字乡村建设中提出的“推进智慧农业发展，促进信息技术与农机农艺融合应用”。

党的二十大报告提出，树立大食物观，发展设施农业，构建多元化食物供给体系。2022年《政府工作报告》提出，加快发展现代化设施种养业。这次作为大食物观的一项内容，“发展设施农业”在党的全国代表大会报告中被单独列出，颇有深意，也更显其重要性。

03

设施农业成为乡村振兴“助推器”

近几年，国家大力实施乡村振兴战略，我国现代农业发展的各种新模式和新业态不断涌现，乡村旅游、休闲观光农业、电商农业等为现代农业发展和农村经济发展提供源源不断的动力。2021年中央一号文件提出，到2025年农业农村现代化取得重要进展，农业基础设施现代化迈上新台阶。设施农业是现代农业的主要形式之一，对发展规模化现代设施农业促进对乡村振兴具有重要意义。

中国设施农业主要包括设施蔬菜、花卉和畜牧产业，以设施蔬菜为规模最大，是中国设施农业的主导形式。规模化智慧玻璃温室作为农业现代化的重要推力，对优化农业结构，推进农业供给侧结构性改革，确保农产品质量安全，助力乡村振兴具有重要作用，能够推动一、二、三产业融合发展，使更多农民实现在家门口就业创业，为乡村振兴提供不竭动力。

设施农业的发展优势在于

促进产业升级，稳定农产品供给

“一号文件”提出要保障重要农产品有效供给，稳定粮食、蔬菜、肉类生产，作为现代农业的重要生产手段方式，设施农业需要充分发挥全年生产栽培优势，为市场提供特色鲜明，多样化、高品质化的农产品。

农业企业发挥带头作用，建立农产品国际品牌

品牌化是农业现代化的重要特征和主要抓手。去年，农业农村部办公厅印发《农业生产“三品一标”提升行动实施方案》的通知，将品牌打造提升到与品种培优、品质提升、标准化生产同等高度，统一纳入农业绿色发展国家行动总体布局。

设施农业发挥龙头企业带头作用，以质量为核心，健全品牌标准化生产，以市场开拓为导向，构建品牌营销体系。建设一批具备国际影响力的农产品品牌。

提高生产效率，保障食品安全，实现供应链重塑

我国是蔬菜种植大国，2021年中国蔬菜种植面积约为2.2千万公顷，而根据产能对比，设施农业仅需1/5的面积即可实现目前的生产水平。同时，我国整个食物供应链的食物损失和浪费量达3.5亿吨，占食物总生产量（直接供消费者食用）的27%，设施农业通过工厂化管理和生产加工，全程冷链供应，极大减少了损耗和中间流通环节。

助力“碳中和”，低碳节能，绿色环保

设施农业可实现二氧化碳“负排放”，智慧玻璃温室通过营养液闭路循环系统，对营养液的回收、过滤、消毒等技术手段，实现雨水和肥液回收再利用，节水30%～40%、节肥35%～40%，大大提高了营养液的利用效率，也减少了营养液过剩外排造成的面源污染。

促进农民本地就业，建设美丽乡村

规模化设施农业园区的工厂化工作环境和机械化生产方式有利于吸引年轻农村劳动力。目前，中国农村中从事农业劳动的农民多为50岁以上人员，传统农业生产面朝黄土背朝天，生产活动易受天气影响，对年轻农村劳动力缺乏吸引力，年轻人不会种地也不愿种地，规模化、机械化的现代温室利于吸引年轻农民和外出务工人员返乡，能够更大限度留住年轻农村劳动力。

生产经营决策“数字化”，全面提升生产效率

国内的互联网技术发展迅速，物联网、大数据、人工智能也逐渐应用到农业生产中，未来农业产业互联网发展的四个方向：移动化、IoT化、云化、智能化。

移动化：利用移动互联网的移动、实时、定位和双向互动等优势，构建的实时化、精准化的农业技术创新环境、监测管理平台、科技服务系统，提高科研效率和创新能力，快捷高效地推广农业农村实用技术，构建网络化的生产经营体系。

IOT化：通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

温室控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照度传感器、CO2传感器、机器人等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件。

云化：以云计算商业模式应用与技术（虚拟化、分布式存储和计算）为支撑，统一描述、部署异构分散的大规模农业信息服务。

云农业满足千万级农业用户数以十万计的并发请求，满足大规模农业信息服务对计算、存储的可靠性、扩展性要求。实现功能：用户可以按需部署或定制所需的农业信息服务，实现了多途径、广覆盖、低成本、个性化的农业知识普惠服务。社会效益：通过软硬件资源的聚合和动态分配、实现资源最优化和效益最大化，降低了服务的初期投入与运营成本。

智能化：也称工厂化农业，在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与陆地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。

智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对温室温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。

04

展望

人民生活富裕是乡村振兴的根本，设施农业对加快其发展有很大的作用，它对农业的产业结构，进行了合理的调整，实现了农民的增产增收，加快了农村生产力的发展，使农村的生态环境得到了改善。

随着国家政策推动返乡创业和一二三产业融合，中国将出现大批量的新型农业经济体，即农业示范园区、家庭农场、农业专业合作社等，这将是一次农业产业化的浪潮。在此产业化大潮下，农业相关的配套服务业尤其是设施农业必然迎来快速发展的契机，在绿色农业的发展大背景下，绿色农业、有机农业、无公害蔬菜将会在设施农业领域得到长足发展。