陳蕾，聶瑩，趙繼春

(1. 北京市農(nóng)林科學院，北京市，100097； 2. 北京市農(nóng)村遠程信息服務工程技術研究中心，北京市，100097)

0 引言

設施農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的顯著標志[1]，是一種高投入、高產(chǎn)出、勞動力和資金、技術密集型產(chǎn)業(yè)[2-3]，是農(nóng)業(yè)科技成果的合集與轉(zhuǎn)化，對實施全面鄉(xiāng)村振興、推動農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化具有重要意義。參考已有學者觀點，廣義的設施農(nóng)業(yè)包括設施種植業(yè)和設施養(yǎng)殖業(yè)，狹義的設施農(nóng)業(yè)泛指設施種植業(yè)[3]。設施種植業(yè)在種植蔬菜、水果、花卉常規(guī)設施作物基礎上，擴展至香料、藥用植物、食用菌、觀賞植物等高附加值作物。

國內(nèi)外技術研究和應用主要集中在物聯(lián)網(wǎng)技術[4-5]、綜合環(huán)境采集和控制技術[6-8]、自動化控制技術[9-10]、作物生長監(jiān)測技術[11-12]、水肥一體化滴灌技術[13-14]等方面。植物工廠[15]和相關智慧農(nóng)業(yè)裝備研發(fā)[8, 16]也逐漸成為該領域的熱點。國外設施種植業(yè)在耕整、種植環(huán)節(jié)機械化作業(yè)普及程度較高[17]，在采摘、包裝、運輸環(huán)節(jié)已實現(xiàn)大規(guī)模自動化作業(yè)[18-19]。環(huán)境因子協(xié)同監(jiān)測、溫室管理機器人和高度集成化的信息技術日趨成熟并市場化應用[20]。與之相比，我國設施種植業(yè)起步較晚，在硬件產(chǎn)品使用性能、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性與科學性、智能設備協(xié)調(diào)性，以及外部應用環(huán)境、行業(yè)管理服務規(guī)范等方面存在差距。

關注設施種植業(yè)高質(zhì)量發(fā)展已成為共識，本文通過分析我國設施種植業(yè)機械化到智能化的變遷過程、階段性特征，依托鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提出設施種植業(yè)發(fā)展的對策建議，為設施種植業(yè)朝著綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、智慧方向發(fā)展提供思路。

1 設施種植業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 設施類型

我國設施種植業(yè)以塑料大棚、日光溫室和連棟溫室為主要類型[3]。塑料大棚主要通過卷膜調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度，一般不進行越冬種植，是建造簡易實用、投入較低、易于操作的拱形設施結構。作為國內(nèi)普遍適用棚型，其建設的高效性、實用性和可持續(xù)性得到廣大農(nóng)戶的肯定[21]，約占我國設施種植業(yè)面積的66%[22]。日光溫室為我國獨具特色的農(nóng)業(yè)設施產(chǎn)物，日間通過后墻吸收日照輻射蓄熱，夜間釋放后墻蓄熱層熱量升高室內(nèi)氣溫，實現(xiàn)我國北緯40°左右區(qū)域在冬季不加溫狀態(tài)下也能進行作物生產(chǎn)，一般配備電動卷簾機用來保溫隔熱，是我國北方設施種植業(yè)的主體，約占我國設施種植業(yè)面積的31%[22]。連棟溫室是一種規(guī)模較大，建造成本高，形成連跨的單體溫室，內(nèi)部配有栽培床、濕簾風機系統(tǒng)、內(nèi)外遮陽系統(tǒng)、開窗系統(tǒng)、補光系統(tǒng)等設備，整體機械化程度高，可以實現(xiàn)設施種植業(yè)高效、精準管理。在我國，連棟溫室數(shù)量和規(guī)模最小，僅占設施種植業(yè)面積的3%[22]。

我國設施種植業(yè)設施類型呈現(xiàn)區(qū)域差異性發(fā)展。在設施種植業(yè)發(fā)達的山東壽光，《壽光市2020年統(tǒng)計年鑒》顯示2020年設施蔬菜總面積為27.7 khm2，其中塑料大棚面積為24.0 khm2，占比87%；日光溫室面積為3.5 khm2，占比13%；連棟溫室面積僅為0.2 khm2，占比1%。塑料大棚生產(chǎn)優(yōu)勢明顯，高于全國平均水平32%，而溫室規(guī)模卻低于全國59%。在重點發(fā)展宜機化、智能化高效設施的北京，《北京統(tǒng)計年鑒2021》顯示2020年設施種植業(yè)總面積為29.0 khm2，其中塑料大棚面積為15.0 khm2，占比52%；溫室面積(含日光溫室和連棟溫室)為14.0 khm2，占比48%。技術含量高的溫室與規(guī)模化的塑料大棚生產(chǎn)基本實現(xiàn)均衡發(fā)展。

1.2 設施規(guī)模

我國設施種植業(yè)規(guī)模整體呈升中有降趨勢。參考中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料、中國農(nóng)業(yè)工業(yè)機械年鑒和地區(qū)統(tǒng)計年鑒，從全局看，2010—2019年的10年間設施種植業(yè)面積年增率為5.6%。2015年設施種植業(yè)規(guī)模達到2 168.4 khm2的頂峰后開始逐年縮減，2019年規(guī)模降至1 854.3 khm2，如圖1所示。從局部看，山東壽光設施蔬菜規(guī)模2020年為27.7 khm2，相比2018年28.1 khm2略有縮減。北京設施種植業(yè)面積自2015年達到41.1 khm2后也逐年縮減，2020年降至29.0 khm2。

圖1 我國設施種植面積發(fā)展規(guī)模

綜合考慮縮減原因有4方面：一是設施種植業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，受人工成本、用地成本、物資成本、環(huán)境成本上升，以及設施產(chǎn)能增加帶來的銷售價格下降等綜合因素影響，制約設施種植業(yè)的發(fā)展。二是設施種植業(yè)機械化、智能化程度偏低，“機器換人”進度緩慢，設施種植業(yè)裝備落后限制其擴大發(fā)展。三是設施種植業(yè)內(nèi)部正在進行自我優(yōu)化，淘汰落后設施，處于產(chǎn)業(yè)優(yōu)化、作業(yè)結構與空間調(diào)整過程中。四是政府進一步嚴格設施種植業(yè)農(nóng)用地管理，引導設施種植業(yè)科學合理布局和發(fā)展。

1.3 設施產(chǎn)業(yè)布局

設施種植業(yè)產(chǎn)業(yè)布局逐漸呈現(xiàn)出規(guī)?；⒕奂厔?。2017年末，江蘇、山東、遼寧和河北4省設施種植業(yè)面積分別達到3 614.6、3 170.5、2 322.1、2 135.1 km2，如圖2所示。屬于東部地區(qū)的江蘇、山東和河北三省設施種植業(yè)面積占全國總面積的42.5%，屬于環(huán)渤海圈的山東、河北和遼寧三省面積占全國總面積的46.4%。屬于西部地區(qū)的甘肅、陜西、內(nèi)蒙古三省面積增幅較快，特別是甘肅省增幅達到71.6%。相反，屬于東北地區(qū)的遼寧面積大幅縮減，降幅達42.7%。

設施種植業(yè)發(fā)達省份產(chǎn)業(yè)集群化特色明顯。江蘇設施種植面積占全國首位，離不開微耕機、起壟覆膜機、育苗移栽機、田園管理機等設施農(nóng)機的大力推廣[21]。設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、三產(chǎn)融合示范園、智能化植物工廠的建設為無土栽培、精準農(nóng)業(yè)提供契機，在連云港、徐州、淮安等蘇北地區(qū)形成龐大的高效設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)群。甘肅起步雖晚但面積增幅最快，逐步構建起產(chǎn)業(yè)化發(fā)展格局，基本形成以河西走廊灌區(qū)、沿黃灌區(qū)為核心的日光溫室蔬菜優(yōu)勢帶，以隴東南、河西走廊部分市為主的塑料大棚蔬菜優(yōu)勢帶，建成40多個以設施蔬菜生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)高科技示范園(區(qū))，棚膜栽培、日光溫室節(jié)能技術、無土栽培技術得到廣泛應用[23]。局部地區(qū)設施種植產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也對周邊地區(qū)產(chǎn)生強烈輻射帶動作用[24]，山東壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集群、河北南和產(chǎn)業(yè)集群均對當?shù)卦O施種植業(yè)規(guī)模發(fā)展起到促進作用。

圖2 部分省設施種植業(yè)規(guī)模變化

1.4 設施配套設備

我國設施種植業(yè)配套設備技術研發(fā)得到快速發(fā)展。依托數(shù)字信號傳輸、電流模擬信息傳輸?shù)扔芯€通信和ZigBee、WiFi等無線通訊技術，濕簾風機、自動噴霧降溫機、水肥一體機、移栽機、微耕機、育苗設備、環(huán)境因子監(jiān)控設備和視頻圖像監(jiān)控設備，以及遠程管理平臺在實際生產(chǎn)過程中逐漸得到大范圍推廣應用[25]。受設施種植業(yè)生產(chǎn)機械及配套設備沒有完全納入農(nóng)機購置補貼，金融貸款難度大、農(nóng)業(yè)保險范圍小，設備操作要求高、使用故障率高、售后維護不及時等因素影響，相關設施設備配套不到位，制約機械化水平、智能化水平快速提升。

2 設施種植業(yè)發(fā)展階段

農(nóng)業(yè)信息技術的快速發(fā)展倒逼設施種植業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推動機械化、信息化、智能化進一步交叉融合應用。我國設施種植業(yè)機械化正處于逐步普及階段，信息化正處于加速發(fā)展階段，智能化正處于起步和關鍵技術單個突破階段。它們既依次遞進、有序依存，又相互交疊、融合滲透。設施種植業(yè)機械化是信息化、智能化發(fā)展的基礎和載體。信息化是機械化的升級和智能化的引擎，起著承上啟下的作用。智能化引領信息化和機械化的未來發(fā)展方向。在研究和應用方面三者又具有明顯區(qū)別，如圖3所示。

圖3 設施種植業(yè)階段性特征

1) 技術支撐不同。設施種植業(yè)機械化以動力設備、石化能源等物理實體為支撐；信息化以計算機、傳感器、互聯(lián)網(wǎng)及相應的軟硬件設備為支撐；智能化以海量數(shù)據(jù)、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡、人工智能算法和自然語言處理技術為支撐。

2) 應用模式不同。設施種植業(yè)機械化主要通過宜機設備研發(fā)、升級改造和擴大數(shù)量規(guī)模來提高設施作業(yè)能力，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。信息化主要依托物聯(lián)網(wǎng)，通過軟件版本升級和系統(tǒng)集成的方式實現(xiàn)信息賦能，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測和問題診斷，進而提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。智能化通過人工智能、區(qū)塊鏈技術應用，在高度信息化基礎上，突出數(shù)據(jù)和算法保障，賦予裝備迭代學習和智能思考能力，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行趨勢預測和智能決策，以智能迭代進化的方式改進設施種植業(yè)生產(chǎn)方式，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。

3) 主要應用對象不同。設施種植業(yè)機械化的對象主要為塑料大棚、日光溫室。信息化的對象主要為日光溫室、連棟溫室，通過溫、光、水、肥等生產(chǎn)信息獲取、傳輸、處理，使農(nóng)民或農(nóng)用機械設備在特定時間、特定地點采取特定方式工作，實現(xiàn)生產(chǎn)過程透明化、標準化、集約化。智能化的對象主要是連棟溫室，通過不斷提高環(huán)境單因子控制水平，作物綜合生產(chǎn)環(huán)境等多因子動態(tài)智能控制水平，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“無人化”，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。

3 設施種植業(yè)研究和應用進展

3.1 機械化研究和應用進展

近年來，微耕機、旋耕機、起壟覆膜一體機、卷簾機、移栽機、軌道采運車等小型農(nóng)機已陸續(xù)在設施種植業(yè)中應用，初步覆蓋耕整、種植、管理、采運等全部作業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)(圖4)。微滴灌裝置、電子除霧防病、頻振式電子滅蟲燈等物理、綠色防控技術裝備的應用，在減少人工勞動時間、勞動強度和農(nóng)資物力投入，提高土地利用率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，降低化學農(nóng)藥危害，為提高農(nóng)業(yè)核心競爭力、實現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、綠色生產(chǎn)提供有力支撐。

圖4 設施種植業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用機具種類

在設施種植業(yè)機械化進程中，機械化水平低已經(jīng)成為制約設施種植業(yè)發(fā)展的瓶頸之一[26]。種植環(huán)節(jié)受移栽設備結構較復雜、開發(fā)成本較高等因素影響，迄今為止未見有成批推廣使用的移栽機機型。目前應用較為廣泛的為半自動移栽機[27]。在采運環(huán)節(jié)，設施種植業(yè)機械化采摘、產(chǎn)后處理是最大瓶頸。設施種植業(yè)蔬菜品種繁多，包括葉菜類、果菜類等，農(nóng)機農(nóng)藝結合程度弱限制機械化作業(yè)水平提升。目前智能采摘設施研發(fā)仍處于初級階段，局限于個別種類的蔬菜，且可行性、適用性還有待驗證。在水肥環(huán)節(jié)，國產(chǎn)滴灌水肥一體化裝備研究已相對成熟，設備種類和型號較多，但受農(nóng)機補貼配套政策缺乏、示范推廣應用落實不到位等因素影響，水肥一體裝備未能普及應用。在環(huán)控環(huán)節(jié)，我國塑料大棚面積占比基數(shù)大，塑料大棚環(huán)控更多依靠通風設備或人工作業(yè)，環(huán)控環(huán)節(jié)的機械化作業(yè)水平難以提升。

設施種植業(yè)規(guī)模最大的江蘇，設施蔬菜在種植、采運、加工等環(huán)節(jié)的機械化水平均在15%以下[28]；設施園藝機械作業(yè)利用率也僅有30%[21]。根據(jù)北京市農(nóng)業(yè)機械化統(tǒng)計年報顯示，2020年北京市設施種植業(yè)機械化水平為36.16%，耕整環(huán)節(jié)機械化率達到95.44%，采運、種植環(huán)節(jié)機械化占比率僅為1.44%和1.49%。盡管我國2020年設施農(nóng)業(yè)機械化率提升至40.53%[29]，但與2025年設施種植機械化目標還有10%的差距。精量播種、育苗嫁接、移栽、采收與設施內(nèi)運輸?shù)榷喹h(huán)節(jié)存在短板，制約設施農(nóng)業(yè)機械化率的整體提升。

3.2 信息化研究和應用進展

我國一大批農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新性企業(yè)將消化吸收國外先進技術與國內(nèi)勞動者使用習慣和市場需求相結合，實現(xiàn)設施種植業(yè)信息化技術再創(chuàng)新，自主研發(fā)能力和創(chuàng)新能力逐年增強，打破荷蘭、以色列等國家在領域內(nèi)的國內(nèi)市場壟斷地位。設施種植業(yè)信息化發(fā)展以農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、生長數(shù)據(jù)、土肥數(shù)據(jù)為基礎支撐，以物聯(lián)網(wǎng)、智能環(huán)控、水肥一體化應用技術等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術為技術支撐。通過采集不同傳感器探測數(shù)據(jù)[7]，獲取作物生長參數(shù)[8]，構建日光溫室農(nóng)機3D作業(yè)平臺等技術研發(fā)，實現(xiàn)設施種植業(yè)多環(huán)節(jié)機械化和信息化協(xié)同作業(yè)，有效提升設施種植業(yè)信息化水平。設施種植業(yè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測管理框架如圖5所示。

我國設施種植業(yè)信息化在加速發(fā)展的同時，仍有很多環(huán)節(jié)處于低水平或者單一技術應用狀態(tài)，信息技術集成度和全鏈條應用水平有待提高。設施種植業(yè)發(fā)展模式相對落后，以農(nóng)戶小規(guī)模、散分布經(jīng)營為主，家庭農(nóng)場、專業(yè)大戶等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體參與設施種植業(yè)占比較低、設施經(jīng)營規(guī)模仍偏小，難以發(fā)揮規(guī)模化、集約化優(yōu)勢，導致信息化設施配套設備成本較高、應用率較低。標準化程度高的連棟溫室信息化技術和設備應用多，設施相對簡陋的日光溫室和塑料大棚仍多以手工、半機械化操作為主，還處于低水平階段。目前市面上應用較多的卷簾機、加溫設備、通風設備、水肥設備未配備安裝環(huán)境感知傳感器，不具備信息接收和發(fā)出功能，短期難以實現(xiàn)信息化技術集成應用。

《2021全國縣域農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展水平評價報告》數(shù)據(jù)顯示，2020年全國設施栽培信息化水平為23.5%，其中在水肥一體化和設施環(huán)境監(jiān)測兩方面應用最為廣泛。與全國其他省市相比，江蘇和吉林的設施栽培信息化水平分別達到43.5%和42.5%，浙江、河南、內(nèi)蒙古和江西也達到30%以上，超過全國平均水平。設施農(nóng)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息化水平達到29.7%，比去年同期增加1.9%。需要關注的是，《2020全國縣域農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展水平評價報告》顯示，全國2019年仍有32.5%的縣(市、區(qū))設施農(nóng)業(yè)信息技術應用率不足1%。浙江設施栽培信息化率達到41.0%居全國第3，其在農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化縣均財政投入、鄉(xiāng)村人均財政投入、縣均社會資本投入、鄉(xiāng)村人均社會資本投入4個指標均位列全國第一，且遠高于其他省份投入。

3.3 智能化研究和應用進展

設施種植業(yè)智能化進一步推動設施種植業(yè)信息化和機械化融合。參照美國、荷蘭、日本、以色列等發(fā)達國家設施農(nóng)業(yè)建設經(jīng)驗，我國設施種植業(yè)正從初級信息化操作向高級智能化決策轉(zhuǎn)變。以信息處理為主的智能化設計與應用是一個知識密集型過程，涉及機械設計、農(nóng)機農(nóng)藝、人工智能與知識融合、虛擬現(xiàn)實技術、多領域協(xié)同仿真技術等多方面。需協(xié)同應用自動化、智能化等信息技術手段，通過集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、作物生命周期管理，研發(fā)構建集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和知識積累為一體的核心處理平臺[19]，實現(xiàn)設施種植業(yè)數(shù)據(jù)高效調(diào)用、實時分析決策與智能優(yōu)化控制。設施種植業(yè)智能化協(xié)同作業(yè)模式框架如圖6所示。

圖6 設施種植業(yè)智能化協(xié)同作業(yè)模式框架

圍繞設施種植業(yè)環(huán)境智能化調(diào)控研究，聚焦環(huán)境因子與作業(yè)機械智能控制科研與應用，通過不斷提升智能環(huán)境調(diào)控技術，推動精量播種裝備、環(huán)境監(jiān)測機器人系統(tǒng)[30]、水肥一體化自動灌溉系統(tǒng)[14]、自動對靶噴藥[10]等技術在智能設施種植業(yè)領域應用，取得較好的規(guī)模化推廣效果。機器視覺分析、AI深度學習、數(shù)字控制、無人技術等先進技術也逐漸與設施種植業(yè)裝備研發(fā)相結合。溫室蘭花移動視覺機器人[12]、設施噴霧機器人[31]、果蔬采摘機器人[32]在作物管理方面均具有較強實用性。

遠程農(nóng)事作業(yè)控制的初級智能管理也已實現(xiàn)并進入推廣應用階段。通過定向數(shù)據(jù)采集、運行分析，能夠智能識別不同設施作物的生長模型，以及持續(xù)自動優(yōu)化升級的高級智能管理系統(tǒng)也正在研發(fā)和試用過程中[33]。部分設施種植業(yè)智能示范園區(qū)和植物工廠已成效初顯。

北京市密云智能設施農(nóng)業(yè)示范園占地18.67 hm2，單棟新型日光溫室面積約0.17 hm2，為普通日光溫室2～3倍。園區(qū)內(nèi)數(shù)字化智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)實現(xiàn)作物產(chǎn)量和質(zhì)量最大化。陜西楊凌智慧農(nóng)業(yè)示范園占地48 hm2，采取荷蘭設施種植裝備與國產(chǎn)新型智能風光薄膜連棟溫室結合模式，集成千余項新技術，針對不同生產(chǎn)品種的不同生產(chǎn)階段逐一構建植物生產(chǎn)模型，對作物日常生產(chǎn)環(huán)境采取實時監(jiān)測和智能化管控。上海奉賢植物工廠單棚占地16.67 hm2，體量為普通連棟玻璃溫室的10倍，確保設施農(nóng)機裝備無障礙運行。上海崇明中荷現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園總占地面積131.93 hm2，已建設半封閉溫室26 hm2，引進荷蘭先進的半封閉溫室技術，實現(xiàn)全程智能化控制。

4 存在問題與思考

我國設施種植業(yè)在實際生產(chǎn)應用中還存在諸多問題。從機械化到智能化應用角度分析主要有：(1)設施種植業(yè)配套裝備應用參差不齊。塑料大棚的環(huán)境控制還以人工作業(yè)為主，機械化程度低。受種植作物品種各異、基層技術力量薄弱影響，設施種植業(yè)機械作業(yè)與種植模式、生產(chǎn)方式未能有機結合。(2)技術創(chuàng)新驅(qū)動較弱。特別是在種植、采運和遠程管理等環(huán)節(jié)的關鍵技術突破和設備研發(fā)、生產(chǎn)較為滯后。部分機械設備從國外引進或者仿制，未能根據(jù)我國實際情況進行適宜性改造和規(guī)范性建設，部分產(chǎn)品的使用性能達不到預期水平。(3)產(chǎn)業(yè)布局分散、規(guī)模小。高標準的設施種植業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、示范應用基地，以及規(guī)?；?、標準化的溫室數(shù)量少，制約智能感知、智能解析、智能控制等技術的集成應用。

《農(nóng)業(yè)機械發(fā)展行動方案(2016—2025)》明確指出，重點加強關鍵技術攻關，加速數(shù)字化、智能化等先進技術與農(nóng)業(yè)機械制造技術的深度融合。設施種植業(yè)需重點突出“機器換人”的理念，以規(guī)?；⒅悄芑B棟溫室為引領，以集中連片、裝配信息化設施的高標準日光溫室和塑料大棚為依托，強調(diào)網(wǎng)絡分布式存儲環(huán)境下獨立智能體間的協(xié)同合作，實現(xiàn)集成化、協(xié)同化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展。

4.1 精準補短提質(zhì)增效

設施種植業(yè)生產(chǎn)鏈條具有完整性，各構成要素之間相互影響、促進與制約，應根據(jù)地域、棚型、土壤、作物品種制定有針對性的機械化生產(chǎn)技術指南和標準，政策、資金、技術、人才協(xié)同發(fā)力補齊短板，杜絕“木桶效應”。優(yōu)先從普適性設施種植業(yè)生產(chǎn)開始，通過農(nóng)機農(nóng)藝協(xié)同創(chuàng)新，逐步將農(nóng)機融入農(nóng)藝各個環(huán)節(jié)中，將農(nóng)機作為不可替代的生產(chǎn)工具。在農(nóng)事操作、環(huán)境控制標準化的基礎上，利用大數(shù)據(jù)分析和信息技術，進行宜機化設施改造，促進智能農(nóng)機與種植、采運、環(huán)控等生產(chǎn)環(huán)節(jié)相融合，整體上提升設施種植業(yè)機械化、信息化水平。

4.2 聚焦關鍵技術突破

設施種植業(yè)涉及生物、環(huán)境、工程、信息、電子工業(yè)等多學科領域，是生物技術、信息技術、機械裝備、人工智能等多種先進生產(chǎn)力要素與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的融合，科研和管理要求越來越高。農(nóng)業(yè)科研、技術人員應進一步開展基于農(nóng)機農(nóng)藝相結合的農(nóng)學與信息科學交叉研究，圍繞作物生命體征信息動態(tài)感知、作物生長趨勢預測、光溫水肥耦合與高效環(huán)境控制等主題，聚焦算法模型、人工智能等關鍵技術突破，推進機器視覺、機器學習等技術應用。研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的高端傳感器、智能化農(nóng)機裝備等高性能專用設備，推動設施種植業(yè)基礎設施和生產(chǎn)裝備智能化改造。推動設施種植業(yè)領域數(shù)字化變革與智能化應用，為宜機化、智能化提供技術支持，提升行業(yè)整體智能化、精準化水平。

4.3 實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展

發(fā)揮規(guī)?；O施種植業(yè)對周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技示范和輻射帶動作用。面向新型日光溫室和連棟溫室，在因地制宜、突出特色的基礎上建設具有標桿作用的產(chǎn)業(yè)園、產(chǎn)業(yè)群，利用區(qū)域優(yōu)勢，結合休閑體驗農(nóng)業(yè)、旅游觀光農(nóng)業(yè)等新業(yè)態(tài)，打造新樣板，形成品牌效應，促進設施種植業(yè)朝規(guī)?；?、集約化發(fā)展。面向塑料大棚和普通日光溫室，在適度規(guī)模、科學種植的基礎上推廣“全程機械化+社會化服務”新模式，擴大設施機具補貼范圍，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程機械，提升設備共享服務能力。壯大社會化農(nóng)機服務組織，為小農(nóng)戶分散經(jīng)營提供多個層次、多個領域、多種選擇的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營社會化服務，以標準化、規(guī)?；脑O施種植業(yè)服務提升產(chǎn)業(yè)競爭力。

4.4 加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展為設施種植業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供強大牽引力。深入實施以軟件工程、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫技術為基礎的數(shù)字技術集成應用，通過可視化生產(chǎn)、智慧診斷、遠程控制等智能化作物管理平臺集成創(chuàng)新和迭代開發(fā)，開展生產(chǎn)環(huán)境和作物生長情況的精準化、智慧化監(jiān)測和控制服務，增強設施種植業(yè)生產(chǎn)體系的數(shù)字化應用能力。推動設施種植業(yè)數(shù)字農(nóng)情建設，聚合科研、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等多類信息要素，構建集數(shù)字抓取、多維分析、智能評價為一體的數(shù)字化技術模型和深度學習算法中臺。開展設施種植業(yè)重點農(nóng)產(chǎn)品單品種全鏈條智能數(shù)據(jù)挖掘和分析，擴大管理方面的數(shù)字技術應用范圍和水平，加快數(shù)字技術與產(chǎn)業(yè)體系深度融合。

5 結語

我國設施種植業(yè)正迎來高端、智能時代。在全面實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的進程中，設施種植業(yè)高質(zhì)量發(fā)展離不開數(shù)字化賦能改造提升。數(shù)字化轉(zhuǎn)換、數(shù)字化升級基礎上的精準農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)將更富有潛力和生命力。關注設施種植業(yè)發(fā)展，探索未來發(fā)展路徑，對克服資源和市場制約，發(fā)揮設施農(nóng)業(yè)優(yōu)勢，延伸設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，提高國內(nèi)外市場競爭力，促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)民增收具有重要意義。