DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2008.05.041
2008年5月 农 机 化 研 究 第5期
中国设施农业机械装备的现状及发展前景
张晓文，王 影，邹 岚，程存仁
（北京市农业机械研究所，北京 100096）
摘 要：设施农业装备是我国现代农业、都市型农业发展的重点，而设施农业机械装备是实现设施农业高效、高产、高品质的重要保证。为此，综述了我国设施农业中机械装备（设施附属设备、配套设备、作业机械设备及其它设备等）的概况及发展现状，并与国外设施农业机械装备使用现状及技术现状作对比，总结了目前我国设施农业机械装备使用中存在的问题及技术环节上待解决的问题；同时，讨论了我国今后设施农业机械装备的发展方向。
关键词：设施农业；机械装备；综述；现状；发展
中图分类号：S621 文献标识码：A 文章编号：1003─188X(2008)05─0229─04
0 引言
设施农业是利用现代工程技术手段和工业化生产方式，为动植物生产提供可控制的、适宜的生长环境，充分利用土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上使用较少的劳动力，以获得最高的产量、品质和经济效益的一种高效农业。设施附属设备（开窗机、卷帘机、拉幕机、遮阳网、防虫网）、配套设备（加温设备、通风降温设备、补光设备、环境调控设备）、作业机械与设备（动力机械—内燃机及电动机、耕整地机械、育苗及栽植机械、灌溉机械设备、施肥设备、植保机械）、其它机械设备（采运摘设备、花卉及蔬菜清理分检设备、包装设备、嫁接机械）等在设施农业生产中发挥着重要作用，直接影响到作业效率和作业质量。
幕电机及齿轮齿条机构、日本的卷膜器、意大利的轴流风机、美国的湿帘和以色列的灌溉产品等。荷兰、以色列、美国、日本、西班牙等国的温室栽培从整地施肥、育苗移植、中耕除草、防病管理、收获加工等全部或部分实现了机械化或半机械化，如穴盘育苗播种机、定植机、整地与土壤消毒机、整地作畦覆膜机、嫁接机器人、采摘机器人、全自动移栽机、中耕管理机、植保机具、各种作物收获机具和采后清选、分级、加工包装机具等全部配套。美国的移苗机器人甚至能够辨别苗木的好坏，把不好的苗抛到一边，只移栽好苗。自动化程度较高的温室内装备有计算机数据采集系统和室内环境监测装置，通过计算机的调控，实现温、光、湿、肥等室内环境的自动调控以及远程监控。
在产品采后处理方面，国外一般都把产品采后的商品化处理作为温室生产中十分重要的一环来抓，他们认为产品的采后处理关系到产品能否实现商品价值。因而，设施栽培的果菜产品一般全部进行清选、整理、称重、分级、包装、贴商标，注明产地、日期等，可全部净菜上市。为确保果蔬新鲜、卫生、无污染，除了要经过低温预冷外，自采收—加工—运往批发市场—零售店的时间要求在24h内完成。叶菜通过机器自动包裹塑料薄膜、切割、称重、分级、入箱后进入预冷库，运往批发市场；而所有这些环节均实现了机械化作业。
1 国外设施农业机械装备现状
国外由于劳动力成本较高，各国近20年来研发的温室装备及室内机械化作业装备及技术十分发达，自动化水平较高。国外设施农业耕作机械技术已经非常成熟，作业性能稳定，功能齐全，小巧轻便。日本、意大利、荷兰和以色列等国家的产品广泛用于旋耕、犁耕、开沟、作畦、起垄、中耕、培土、铺膜、打孔、播种、灌溉和施肥等作业项目。温室附属设备及配套设备技术成熟、性能可靠，有专门的生产厂家生产并销往世界各地，如荷兰的拉
收稿日期：2007-07-25
作者简介：张晓文（1968-）,男，内蒙古宁城人，高级工程师，
博士，(E-mail)zhbo20032002@yahoo.com.cn。
通讯作者：王 影（1978-），女，辽宁阜新人，工程师，硕士，
(E-mail)crysmileyingzi@163.com。
2 国内设施农业机械装备现状
国内温室装备技术开发相对国外起步较晚，但是发展迅速。硬件方面进行了系列现代化连栋温室的研究开发、辽沈型日光温室结构优化与改进、西
北型单跨及双跨日光温室的开发以及大型现代连栋温室冬季保温与夏季降温配套工程技术、温室配套生产设施的研究，重点进行了微雾蒸发降温、雾帘降温、集中雾化降温、覆盖材料、滴灌设备、热风补温系统的研制及相关试验，均取得了相应成果。经过科研人员和学者的不懈努力，温室内部分附属及配套设备如供热加温设备、节水灌溉设备、环境调控设备、降温设备、温室专用电机、施肥设备、育苗机械等相继开发成功并应用于生产实践中，取得了可喜的经济、社会和生态效益，为我国“菜篮子工程”的实施、农业产业化及农民增收致富做出了积极的贡献。
2.1 小型耕作机械
近几年针对温室、大棚等特殊耕作环境，国内研制生产了一些小型耕作机械，有的微耕机还设计有多种作业功能，考虑了兼顾露地作业，提高了机械的使用效率。目前，我国生产的耕作机械配套动力大多在2.2～5.9kW之间，其中以4.4kW较多。发动机有柴油机和汽油机之分，均采用强制风冷式，也有采用电动机的。但是，由于产品大多存在操作不灵便、漏耕严重、生产率低、适应性较差等问题，均未能很好的推广。
2.2 移栽机
设施内钵苗栽植技术关键是钵苗移栽机，配套机械主要有穴盘育苗及钵盘育苗设备、高效机械化制钵机等。移栽机能够保证移栽深浅一致、间距均匀，有利于作物成活和生长，促进高产。德国、意大利等国的小型移栽机广泛应用于设施内作物的栽培，动力均为2.94～4.41kW的汽油机。我国目前尚无此类小型移栽机。国家“九五”攻关课题“机械化育苗移栽工艺和机具设备的研究”已研制成功4行自动钵苗移栽机、2行半自动钵苗移栽机及配套高效机械化制钵机，并取得了较好的试验效果，但不是明确针对设施农业而研制开发的，不能进入设施内作业。
2.3 穴盘播种成套设备
地膜作物精密穴播机和施肥铺膜播种机有不少单位研究，也有成熟产品，但也仅限于露地作业。国产穴盘播种精度不高，而且大多数穴播机不能满足播种时行距和穴距可调的要求，急需开发小型精密或精量播种机，要求行距、穴距及播深可调，且控制准确，能够适应设施内的作业要求。与钵盘育苗播种成套设备配套的高效机械化制钵机生产率达5万钵/h，可依次完成钵盘装土、刮平、压窝、播种、覆土和浇水等多道工序，已由有关单位研制成功。该机大大降低了劳动强度，提高了生产率，有
利于培育健壮的钵苗。
2.4 灌溉施肥设备
温室大棚灌水施肥多采用传统的沟灌、漫灌，需水量大，劳动强度大，养分流失严重，对作物需水量难以有效控制。同时，也给棚内环境带来危害，尤其是棚内湿度大，易诱发病害。因此，有关单位开发了喷灌、滴灌、施肥等设施设备，较好地解决了上述问题。其具有投资少、成本低、省工、省水、提高灌溉质量、便于施肥、安装便捷和管理方便等优点。
2.5 温室供暖热风炉
在我国北方地区，天气寒冷，特别是大型现代连栋温室，必须营造出适合反季节瓜果蔬菜生长发育要求的环境温度，冬季不加热是不可能生产的。过去一般采用锅炉水暖加热，由于不便管理和实现自动控制，近年已逐渐用燃油热风机为温室加热。后者虽然效果好，但投资大、运行费用高，增大了生产成本，农民难以接受。因此，近年来有关厂家研制出燃煤热风炉，其投资少、运行费用低，可降低种植成本，提高经济效益，适合农村使用。 2.6 温室开窗系统
我国在20世纪80年代到20世纪90年代中期，大部分温室配套的开窗系统均为曲柄连杆开窗系统或四连杆开窗系统，主要由电机、限位机构、传动轴、曲柄连杆（四连杆）、窗边支座等部件构成，由于其制作简单、安装方便被广泛地应用在温室开窗系统中。目前，其多采用齿轮齿条机构或卷膜器进行开窗，方便可靠。
2.7 湿帘风机降温系统
夏季由于强烈的太阳辐射和温室效应，温室内的气温高达40℃甚至50℃以上，致使大批温室不能常年种植，特别是多年生苗木、花卉及组培、驯化等受到很大限制。如何有效地解决夏季降温是生产者都关心并急需解决的问题。因此，国内有关单位开发了湿帘风机降温系统。多年来的生产实践证明，该系统不但在我国北方地区降温效果极为显著，而且在长江流域以南地区及东南沿海一带的高温季节也是适用的：夏季高温天气，空气通过湿帘后一般都降低4～7℃。
2.8 常温烟雾机
有关单位借鉴国外技术研发的常温烟雾机，有大、中、小型和带静电等几个品种系列，主要用于温室大棚和农副产品储藏地，其烟雾弥漫均匀、省水省药、无油污染，是室内防治病虫害的重要机具，配套动力为0.8～2.0kW（烟雾粒度直径小于20μm，防治面积500～5000m2/台）。
2.9 大棚卷帘机
新型大棚卷帘机已经研发成功，适用于卷铺草帘、布帘等多种大棚用帘，工作长度可达60m以上，每次卷（铺）帘只需4～5min。由电机、传动系、卷轴等组成，结构紧凑，安装使用维修十分方便，比人工卷（铺）帘提高工效10倍以上。
2.10 其它机械
与耕作及栽培有关的配套设施农业机械还有地膜（残膜）回收机、农作物嫁接机等。机械回收残膜有利于降低劳动强度，提高生产率，保护设施内土质，使其符合环保要求。合理嫁接可培育优良品种，生产名优产品，提高设施栽培效益。目前，这些配套机械的研制正处于起步试验阶段。
在采后加工技术与装备方面，初步建立了蔬菜采收、预冷、分级加工、包装、贮藏、流通技术体系，完善了采后预冷、低温加工、保鲜、低温冷藏运输、空调柜销售等冷链流通系统，研究开发了压差预冷设备，建造了冷库，提出了10种主要蔬菜冷链流通操作规程，将我国采后产品处理技术提高到了一个新水平。
温室的多功能无污染小型移动式动力机械及配套机具的研发。二是主要开发以电力为动力的小型多功能作业主机及配套机具，能完成深耕、悬耕、中耕、除草、施肥、起垄、灌溉等作业，适合一家一户使用，也可多家轮流使用。三是用于大型连动温室及连栋大棚的无污染耕整地机械和土壤消毒机研发。主要针对有土栽培而言，可减少连作障碍和病虫害发生，提升产品质量和产量。四是针对日光温室、单栋大棚和小型连栋温室的植保机械研发。主要开发喷药机械、施肥机械、小型采摘及运输机械。五是用于大型连动温室及连栋大棚的无土栽培关键技术与配套装备的开发。六是苗木机械化移栽关键技术与装备的开发。主要进行苗木移栽机器人或机械手的开发，用于工厂化育苗温室。七是蔬菜采后清洗、分级、加工、包装机械装备的开发。可减少采后损失、提高产品附加值和国际市场竞争力。八是鲜切花采后自动化分级、包装机械装备的开发。九是其它配套关键技术与装备，如温室自动化扫雪装置及的研究与开发。主要用于华北、东北、西北地区，防止大雪将温室压塌以及积雪对光照的影响。十是风能、太阳能利用技术与装备的研发。可将风能、太阳能转化为电能，从而节省大量能源。
3 存在的不足
尽管上述机械在设施农业生产中发挥了巨大作用，但与国外设施农业发达国家相比，我国设施农业装备整体发展水平还很低。突出地表现在：一是设施结构简陋，加工工艺落后，尚未从资源利用、节能、高效角度进行设施材料的选择和使用；原创于我国大面积应用的日光温室土地利用率低，环境调控能力不强，劳动生产率低，温室设施整体性能有待提高，距工厂化农业精准、高效生产的技术要求相差甚远。二是设施新技术新材料的开发应用不足。三是设施栽培的作业机具和配套设备尚不完善，缺乏高新技术和成套装备。现有机械存在着适应性差、生产效率低、作业质量差的缺点，温室内耕种机具操纵方便性差。
5 发展前景
目前我国设施农业建设面积逐年递增，专家预计2～3年内，我国温室内需要的成套装备仅连栋温室就需要4300套。不难看出，借助建设社会主义新农村的契机和工业反哺农业的国策，完全可以依托我国机械工业基础较好，设施农业技术装备制造技术成熟的条件，经过产品技术组配集成和企业的适当重组与调整，制造出符合要求的设施农业技术装备，基本实现设施内全过程机械化作业，以实现减少劳动力成本，环保节能，安全可靠，适合中国设施农业特点和国情。 参考文献：
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4 发展趋势
随着设施农业种植面积的不断扩大和客户需求的增多，对设施农业中使用的机械化装备的需求，无论从数量、功能和质量上都将有更新的要求。未来的发展趋势是：由人工操作的机械化设备，将逐步向半自动化和完全自动化发展；性能可靠、结构简单、价格低廉、操作灵活的轻便微型化的机械装备将得到普遍欢迎；节能与环保受到普遍重视。
根据国情和设施农业特点，目前急需开发的产品如下：一是针对日光温室、单栋大棚和小型连栋
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Status and Trends for Machinery Equipment of
Facility Agriculture in China
ZHANG Xiao-wen, WANG Ying, ZOU Lan, CHENG Cun-ren
(Beijing Agricultural Machinery Institute, Beijing 100096, China)
Abstract: Facility agriculture is the base of modern agriculture and urban agriculture of China, and the Machinery Equipment is the important assurance for realizing the high efficiency, high quantity and high quality of facility agriculture. The status for machinery equipment of facility agriculture in China is introduced, and compared with foreign equipment, it was analyzed about the problems of Chinese facility agriculture, the solution and stratagem are put forward, and the developing trends are pointed out in order to adapt to domestic situation and characteristic of agriculture.
Key words: facility agriculture; machinery equipment; summary; status; developing
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Abstract ID: 1003-188X (2008)05-0227-EA
Develop Direction and Countermeasure of Facility
Agriculture in Jiangxi Province
LIU Yan-de, GONG Shui-quan, SUN Xu-dong
(College of Engineering, Jiangxi Agriculture University, Nanchang 330045, China)
Abstract: With the wide application in our china modern agriculture using biology technology, engineering technology and computer technology. Facility agriculture has become a new industry with the development of agricultural modernization and the adjustment of planting structure. In the past few years, facility agriculture in our country has development great. A developmental necessity of agriculture facilities was discussed, and an effect and sense in national economy construction and modernization of agriculture. On the basis of analyzed the problems of development and current situation in Jiangxi province, this paper delved into evolution tend and countermeasure of agriculture facilities.
Key words: agricultural machinery; Jiangxi province; development trend