中国与荷兰设施园艺对比分析_李跃洋.pdf

1 中荷环境特点及对设施农业的影响 1 1 荷兰自然环境特点 荷兰位于西欧北部 面临大西洋北海 处于 马斯河 莱茵河和斯凯尔特河的下游河口地区 荷 兰 1 4 的国土面积低于海平面 是一个低地国家 全国海拔最高为 321 m 最低为 6 7 m 国土面积 1985 年为 379 万 hm 2 17 19 世纪 随着荷兰城 市发展和工业革命推动 围海造田技术不断提高 规模不断扩大 速度不断加快 到 2018 年荷兰国 土面积增长到 418万 hm 2 有 58 的土地用于农业 其中草场占 31 0 耕地占 23 6 荷兰位于北纬 51 54 之间 受大西洋暖流影 响 属于温带海洋性气候 冬暖夏凉 全年平均 最高气温 22 最低气温 1 年均降水量 800 mm 降水四季分布均匀 室外平均相对湿度 70 以上 年均日照时数 1 600 小时左右 5 月日照时 数最高 约为 220 小时 12 月最低 约为 39 小时 因此 光照条件是限制荷兰农业发展的最主要因 素 荷兰温室补光灯用量很大 冬季补光时长最多 可达 18 小时 从 22 00 开始补光至第 2 天 18 00 结束补光 18 00 22 00 为居民用电高峰时间段 荷兰政府不允许温室使用补光灯 除光照条件限 制外 荷兰温室冬季加温需求较大 夏季降温主要 通过自然通风和遮阳降温 刘铭 等 2010 几乎 不需要额外的强制降温措施 1 2 中国自然环境特点 中国国土面积为 96 000 万 hm 2 最南端位于 北纬 3 52 最北端位于北纬 53 37 南北跨度约为 5 500 km 最东端位于东经 135 05 最西端位于东 经 73 40 东西跨度约为 5 200 km 中国幅员辽阔 国土全部处于东海岸 虽然气候类型多样 但唯独 缺少与荷兰相同的温带海洋性气候 中国大部分地 区属于温带季风性气候 温带大陆性气候和亚热带 季风性气候 冬季寒冷干燥 夏季高温多雨 除华 南地区 四川盆地等地年均日照时数不足 1 500 小 时以外 其他地区年均日照时数均在 1 800 小时以 上 中国多数地区光照条件明显优于荷兰 温度条 件是制约中国设施农业发展的主要因素 冬季需要 李跃洋 男 中级农艺师 专业方向 蔬菜栽培 E mail 297943069 通讯作者 张天柱 教授 专业方向 农业建筑环境与能源工程 城 乡规划 E mail zhangtianzhu 收稿日期 2020 04 08 接受日期 2020 05 20 近年来一些中国企业和地方政府耗费巨资引进荷兰新型玻璃连栋温室和种植模式 但多数温室都处 于亏损经营的状态 笔者于 2018 年 9 12 月至荷兰考察学习 并针对荷兰和中国设施园艺类型和 发展现状等问题进行认真思考 从荷兰与中国环境 社会 人文等多方面分析两国之间存在的差距 探索适合中国发展的设施园艺发展方向 中国与荷兰设施园艺对比分析 李跃洋 1 苏 铁 2 王 胤 3 任晓平 4 韩会会 1 张天柱 5 1 北京中农富通园艺有限公司 北京 100083 2 北京市密云区农业技术推广站 北京 101500 3 北京市植 物保护站 北京 100029 4 北京市巨山农场有限公司 北京 100093 5 中国农业大学水利与土木工程学院 北京 100083 基于荷兰设 施园艺的考察 11 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 产业广角 2020 6 11 15 加温 而夏季还需要降温 在实际生产中 华南 华北地区夏季高温高湿季节 采用通风降温和蒸发 降温很难满足生产需要 1 3 中荷自然环境对设施园艺的影响 荷兰目前主要有两大温室群 分别位于西南沿 海地区和东部内陆地区 两个温室群的环境差异不 大 都属于温带海洋性气候 气候温和光照弱 因 此 荷兰设施农业投入大量精力用于改善和调控温 室环境 主要包括温度调控和光照调控 补光和加 温两项费用大约占生产总成本的 30 夏季主要应 用通风降温和遮阳降温就可以满足生产需求 中国正处于乡村振兴的关键时期 各地都在大 力发展现代农业 学习引进荷兰先进技术和温室设 备的热潮不断升温 据不完全统计 目前已建成的 荷兰型玻璃连栋温室逾 140 hm 2 在建和计划建设 的荷兰型温室近 682 hm 2 温室建设位置几乎遍布 全国各地 黑龙江 河北 北京 山西 内蒙古 山东 河南 甘肃 江苏 贵州 湖北 四川 上 海 福建 海南等省市都在大力建设玻璃连栋温室 目前中国建设的玻璃连栋温室多数参考荷兰 技术进行设计建造 而且单栋温室规模越来越大 单栋温室面积从过去的不足 1 hm 2 发展到现在的 5 hm 2 虽然一定程度上降低了建设成本 但是不 同地区环境条件差异很大 北方冬季加温成本极 高 例如黑龙江 内蒙古 甘肃等地 高昂的取 暖费用是限制当地温室生产经营的主要因素 李 新旭等 2018 研究表明 北京地区生产型玻璃连 栋温室能耗大约为 80 元 m 2 约占总生产成本的 25 加上补光和二氧化碳两项 约占总生产成本 的 35 夏季几乎全国各地都需要进行强制降温 南部地区降温问题更加突出 尤其在高温高湿的气 候条件下 常用的湿帘风机 遮阳 高压雾化降温 措施很难达到理想的降温效果 与荷兰相比 中国设施蔬菜生产环境调控需求 更多 调控难度更大 环境调控成本更高 但中国 设施环境调控的技术水平和起点却远远低于荷兰 这是制约中国设施蔬菜生产的一个重要因素 2 中荷社会及市场环境特点对比分析 2 1 荷兰社会环境特点 荷兰是高度发达的国家 西方十大经济体之 一 2018 年人均 GDP 为 53 600 美元 工业 交通 运输业 金融 保险等行业高度发达 陆 海 空 交通十分便利 是欧洲大陆重要的交通枢纽 鹿特 丹港是世界第一大港 2 2 荷兰花卉市场特点 得益于发达的运输业 荷兰的农产品可以快速 销往欧洲各地 荷兰素有 欧洲后花园 的称号 花卉出口占国际花卉市场的 40 50 荷兰除了 生产花卉以外 还是世界花卉的集散中心 花卉种 植企业为了降低劳工和土地租赁成本 在非洲建立 花卉种植基地 生产的花卉运回荷兰 再通过荷兰 销往欧洲各国 2 3 荷兰蔬菜市场特点 荷兰生产的高品质蔬菜产品多数销往英国 德 国 法国等发达国家 以获得较高的市场价格和稳 定的市场订单 本国销售的蔬菜产品多数进口于墨 西哥 西班牙等国家 这些国家的蔬菜产品价格较 低 品质与荷兰生产的蔬菜相比稍差 2 4 荷兰劳工市场特点 荷兰人口老龄化严重 劳动力严重不足 根 据荷兰中央统计局 2012 年发布的官方预测数据显 示 2022 年荷兰 65 岁及以上老年人口占总人口的 比例将达到 20 5 2032 年将上升至 24 4 2037 年达到 25 8 的峰值后 将一直持续到 2042 年 史 薇 2014 目前 荷兰农业用工主要来源于希腊 墨西哥 等国 这些劳工全部归属于劳务公司 劳工质量和 专业化程度很高 同一工种的工人可以往返于不同 温室 重复同一种工作 大大提高了工作的熟练度 从而提高工作效率 劳工受雇于劳务公司 劳务公 司直接和农场主签订合同 同时 农场主也会根据 劳工的个人工作表现 单独给予奖励 提高劳工的 工作积极性 此外 荷兰以法律条文的形式保证农 民可以通过农业合作社参加相关教育培训和职业教 育 保证了荷兰职业农民的整体职业水平 盛宁 2019 2 5 荷兰农场间的合作关系 荷兰农场通常以家庭式经营为主 很多农场 都是世代相传的家族产业 但是家族的 小单元 的生产结构缺乏市场竞争力 申茂向 等 2000 因此 荷兰农户通过成立合作组织 由十几家具 12 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 产业广角 有近乎相同产品的农场共同成立销售公司 运营 公司 包装公司等 使产业向规模化 工厂化发 展 同时 获得的利润会根据实际情况进行分 配 减少个体经营的风险 以达到最大化的合作 共赢 2 6 中国社会环境特点 中国社会环境具有以下特点 中国是世界 上最大的发展中国家 人均 GDP 在 2019 年刚刚突 破 1 万美元 不足荷兰的 1 5 中国是农业大国 但以一家一户的小农经济为主 除葱 姜 蒜 干 辣椒等调料作物多用于出口以外 其他蔬菜产品主 要是自给自足的内需市场 受气候环境和设施 条件影响 蔬菜产品的单位面积产量远远低于荷兰 平均水平 农产品价格受季节 供求关系 消 费习惯影响波动较大 中国幅员辽阔 地形复 杂 各地区交通运输条件参差不齐 农产品物流成 本高于荷兰 中国的劳动力成本相对较低 但 随着社会发展 同样面临人口老龄化问题 劳动力 成本逐年上升 且劳动力质量和专业化程度较低 普通农民接受专业培训的渠道有限 这也同样限制 了中国设施农业的发展 中国的农业合作社 协会组织正处于发展阶段 各合作社 协会之间的 协作关系还没有充分发挥作用 还有待于政策的引 导和企业优化升级 面对中国农民专业合作社发展 初期 多而不实 的困境 需要重新开始关注合作 发展所需的条件 周慧秋 等 2018 2 7 中荷社会环境对设施农业发展的影响 设施园艺本身涵盖了建筑 材料 机械 自 动控制 品种 栽培 管理等多门学科和多种系 统 科技含量高 所以设施园艺的发达程度往往 是一个国家或地区农业现代化水平的重要标志之一 刘铭 等 2010 同时也是一个国家综合国力和 整体社会水平的体现 相对于自然环境 中国社会 环境和市场环境与荷兰存在的差距更加突出 荷兰 的设施农业是结合了先进的工业 发达的运输业 专业的教育和完善的市场经济而形成的现代农业体 系 中国近些年虽然处于快速发展阶段 但工业 农业的结合仍旧不够充分 受到传统思想的禁锢 农业职业技能教育培训工作很难落实到生产一线 农业合作组织 农业专业化服务组织还处于起步阶 段 更大程度地依赖政府部门 缺乏农技推广竞争 动力 以上种种因素共同限制了中国设施农业的 发展 3 中荷设施园艺投入产出对比分析 荷兰设施园艺的生产理念是高投入 高产出 产业集约化 规模化 劳工专业化 尽一切可能实 现利润最大化 表 1 为荷兰番茄种植农场一年的投 入产出情况 每平方米总投入 576 80 元 总产值 596 96 元 净利润 20 16 元 荷兰天然气储量丰富 所以天然气价格相对较 低 中国 2017 年管道天然气价格为 3 8 元 m 3 如果按照荷兰的用量计算 仅天然气一项的成本就 达到 144 40 元 m 2 实际生产中中国的天然气用 量少于荷兰 根据李新旭等 2018 对北京地区 连栋温室番茄工厂化生产成本的研究 北京市连 栋温室蔬菜工厂化生产成本平均为 316 5 元 m 2 按大果型番茄售价 6 元 kg 1 计算 生产的收支盈 亏平衡点在 52 75 kg m 2 而目前中国工厂化生产 最高水平在 30 40 kg m 2 难以达到盈亏平衡 虽然随着设施条件的改变和技术的发展 产量具有 很大的提升空间 但是产品单价同样难以保持全年 稳定 4 中荷栽培技术理念对比分析 4 1 环境调控 荷兰种植者都可以熟练掌握环境控制策略 他 们的控制依据不单单是植物最适温度 湿度等单一 环境因素 而是按照植物的生长平衡为控制依据 这其中包括植物生殖生长和营养生长的平衡 日平 均气温和光照积累量的平衡 他们会根据每天对植 株的观察 判断植物的生长状况 同时制定相应的 环境控制策略 4 1 1 生长平衡调节策略 考察学习中发现 荷兰 表 1 荷兰番茄温室投入产出情况 类型 项目 每平方米投入 量 产出量 单价 元 每平方米投资 产值 元 投入 天然气 m 38 1 84 69 92 电 kW h 246 0 48 118 08 用工量 h 1 128 00 128 00 生产资料 64 80 64 80 维护及其他 196 00 196 00 产出 产量 kg 53 3 11 20 596 96 13 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 产业广角 种植者在实际生产中天然气的用量远远大于实际 供暖需求 之所以出现这种情况主要有两方面原 因 一是荷兰大多数温室采用热电联产锅炉 在市 政电网用电高峰时期 此时电价较高 通过燃烧 天然气生产电能 满足温室用电的同时 向市政电 网销售多余的电量 二是通过加温控制温室内湿 度 从而控制植株的生殖生长和营养生长平衡 荷 兰种植者对温湿度的理解与中国农民不同 荷兰种 植者控制室内温湿度完全依据焓湿图 图 1 是 通过能量平衡来控制 最终影响的是植物蒸腾作用 的强弱 只有在最佳的温湿度环境中 植物才能保 证旺盛的蒸腾作用 吸收更多的水分和养分 配合 充足的光照 达到高产的效果 到目前为止 中国 农民对焓湿图的掌握和应用 远没有达到指导种植 工作的水平 甚至大多数农民不知道焓湿图这一 概念 4 1 2 日平均温度和光照积累量的平衡 水和二氧 图 2 温光平衡与植物生长平衡 监测和记录环境数据 通过大量的数据积累 分析 出最合理的温度和光照积累量控制关系 用于控制 加温降温设备和补光遮阳设备 反观中国农业生产 者 传感器应用正处于摸索阶段 数据积累更是严 重不足 对环境的控制能力有限 对植物生长平衡 的理解不够透彻 必然影响最终产量 4 2 专业化农业服务公司 荷兰的农业服务公司发展非常健全 涉及工 程 种植 人工补光 无土栽培 水肥一体化 环保 灌溉 生物防治 能源管理 工业自动化 温室内 物流 包装 农产品加工 冷链物流 产品品质检 测 劳工管理和物联网软硬件等多个领域 张秋生 2019 这一点从荷兰的种苗生产就可以看出 荷 兰种植者通常从育苗公司购买种苗 既减少了自己 育苗的风险 保证了种苗质量 减少了育苗设施设 备的投入 又延长了作物的采收期 增加了产量 荷兰的育苗技术非常成熟 通常会根据不同作 物 不同客户的需要 选择不同的品种 使用不同 的育苗技术 他们充分应用低位嫁接 分头 大苗 定植等先进技术 以提高种苗质量 降低育苗成本 4 3 CO 2 应用技术 荷兰从 20 世纪初就开始在温室内通过燃烧炉 加温并补充 CO 2 到 20 世纪 90 年代 OCAP 公司 从壳牌石油炼油厂收集 CO 2 利用废旧的天然气管 道 将 CO 2 运输到各个温室 OCAP 公司从 2005 年夏天开始大规模提供 CO 2 现在已经为 580 位种 植者每年提供 40 000 t CO 2 荷兰温室种植者利用传感器和自动化控制系 温度 更多光照 同样平衡 平衡 平衡 过于营养生长 过于生殖生长 光照积累量 J 星期三 7 月 7 日 25 20 15 1 000 2 0000 星期六 7 月 3 日 星期四 7 月 8 日 星期一 7 月 5 日 星期二 7 月 6 日 星期日 7 月 4 日 星期五 7 月 9 日 更高温度 化碳是植物光合作用的原料 而温度和光照共同影 响植物的光合作用 在植物极限温度范围内 温度 越高 光照强度越强 植物光合作用越旺盛 光合 作用产物越多 简单来说 就是在高温 弱光的条 件下 植物偏向生殖生长 在低温 强光的条件下 植物偏向营养生长 图 2 荷兰种植者通过大量应用传感器设备 实时 图 1 焓湿图 彩色图版见 中国蔬菜 网站 veg org 下图同 绝对湿度 g kg 1 焓值 kJ kg 1 气压 101 3 kPa 温 度 相对湿度 100 RV 14 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 产业广角 统 可以将温室内的 CO 2 浓度控制在 1 500 2 000 mg m 3 之间 该项措施可以提高近 30 的产量 笔者在 1 栋面积为 2 7 hm 2 的黄瓜温室了解到 夏 季最多时每天补充 5 400 m 3 CO 2 以满足黄瓜生长 的需要 4 4 营养液检测技术 荷兰种植者每周或每两周送检一次营养液样本 回液 营养液检测公司会根据检测结果和植物 生长状况 制定出下周该温室需要的营养液配方 营养液检测工作在荷兰已经延续了近 40 年 检测 公司和科研机构掌握着大量的数据资料 可以快 速 准确地给出营养液调整方案 而每个送检样品 只需支付 19欧元 约合人民币 152元 的检测费用 在中国 也有能够检测营养液成分的机构 但 检测费用高昂 除此之外 即使得到准确的检测结 果 也没有专门的机构可以给出调整方案 这是制 约中国设施园艺无土栽培的另一大因素 通过以上几点不难看出 荷兰农业服务型行业 分工明确 且生产过程中的环境控制技术 育苗技 术 CO 2 施肥技术 营养液检测技术已经非常成熟 种植者能够获得专业的职业技能培训 在中国 农 业配套服务行业发展较晚 目前育苗公司虽然已经 具有一定规模 但是整体育苗水平还有待提高 农 民的整体素质 专业化教育还远远没有达到发达国 家水平 5 考察学习体会 5 1 结合中国实际情况借鉴荷兰成功经验 荷兰农业的成功 得益于其自身得天独厚的自 然环境和地理位置 以及近百年来积累的雄厚工业 基础和经济基础 中国幅员辽阔 地貌特征复杂多样 环境条件 多变 世界上没有哪个国家具有中国这么丰富的设 施形式 传统的日光温室 塑料大棚 海南的网室 避雨棚等 这些都是中国农民充分利用自然环境的 创造 在荷兰 无论是试验温室还是生产温室 所 能见到的栽培方式比起中国目前所能见到的栽培方 式要少很多 虽然荷兰的栽培方式相对较少 但是 其栽培技术趋于标准化 这为相关配套栽培设备的 标准化带来了很大的便利 丁小明 等 2016 现在中国引进了大量荷兰型连栋玻璃温室 多 数地区既要考虑冬季加温又要考虑夏季降温 由于 冬季高昂的加温成本和夏季难以达到的降温效果 所以不能单纯照搬荷兰的温室结构 应尽可能地吸 收其优点 加以改进创新 使之能够适应中国的实 际需求 降低投资成本和运营成本 5 2 学习引进荷兰先进的管理技术 不可否认 现阶段荷兰种植者的整体文化水平 远远高于中国农民 对新事物 新技术的接受和领 悟能力要强于中国农民 荷兰的温室管理者全部可 以接受专业的技术培训 可以熟练地使用环境控制 系统 水肥控制系统 劳工管理系统等 这些系统 全部依托计算机和网络得以实现 这对中国大多数 农民来说是难以完成的工作 除此之外 荷兰先进的水肥一体化技术 营养 液管理及循环利用技术 生物防治技术 环境控制 技术 植株管理技术等非常值得学习 农业要发展 技术是关键 笔者认为 中国与荷兰设施园艺的差距不单单 是设施 设备领域的差距 更是社会整体经济水平 教育水平和思想层次的差距 应认清自身不足 明 确目标 不能盲目跟风 认真打好经济基础 学习 先进技术 进一步解放思想 开阔思路 才能缩小 中国与发达国家的整体差距 设施农业才能得到更 大的发展 参考文献 丁小明 魏晓明 李明 袁雪峰 2016 世界主要设施园艺国家发 展现状 农业工程技术 36 1 22 32 李新旭 王艳芳 李红岺 2018 蔬菜工厂化生产 一 北京 市大型连栋温室蔬菜工厂化生产情况 中国蔬菜 7 83 87 刘铭 张英杰 吕英民 2010 荷兰设施园艺的发展现状 农业工 程技术 30 8 24 33 申茂向 何革华 张平 2000 荷兰设施农业的考察与中国工厂化 农业建设的思考 农业工程学报 16 5 1 7 盛宁 2019 荷兰农民职业教育对我国新型职业农民培育的启示 现代化农业 8 45 46 史薇 2014 荷兰老龄政策的经验与启示 老龄科学研究 4 70 80 张秋生 2019 借力于思 为中国现代设施农业发展添引擎 2019 年荷兰设施园艺考察纪实 上 农业工程技术 39 25 68 73 周慧秋 樊志方 李孝忠 2018 发达国家合作社发展条件对中国 的启示 以美国 法国和荷兰为例 世界农业 2 11 15 34 15 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 产业广角