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設(shè)施農(nóng)業(yè),能否幫我們新增3億畝“虛擬耕地”丨2030中國農(nóng)業(yè)創(chuàng)新展望

責(zé)任編輯:左彬彬 來源:35斗 日期:2022-10-13

 

當(dāng)全球人口不斷增多、資源環(huán)境支撐能力迫近飽和時(shí),高度集約化成為了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必然的趨勢(shì),而發(fā)展新型的設(shè)施農(nóng)業(yè)則成為了實(shí)現(xiàn)高度集約化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。并且,未來會(huì)發(fā)展出更豐富的細(xì)分產(chǎn)業(yè)。



向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物


過去,農(nóng)業(yè)給人留下的普遍印象是靠天吃飯,并且聽到把農(nóng)業(yè)搬到室內(nèi),總認(rèn)為是未來科幻奇想,或是認(rèn)為很高科技,然而可以設(shè)置在城市,就近供應(yīng)食物的設(shè)施農(nóng)業(yè),包括在室內(nèi)以人工照明種植的“垂直農(nóng)業(yè)”,在疫情刺激尋求糧食安全下,成為糧食安全的可靠資源,不再只是科幻需求,設(shè)施農(nóng)業(yè)可在全球供給受限、通貨膨脹下發(fā)揮穩(wěn)定糧食供應(yīng)的功能。


國際上對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)尚未有統(tǒng)一的定義,但國內(nèi)外對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè)的核心始終是一致的,即通過人工干預(yù)改變環(huán)境變量,從而部分?jǐn)[脫甚至完全擺脫農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的依賴,以構(gòu)建出更適宜動(dòng)植物高效生長的環(huán)境。


設(shè)施農(nóng)業(yè)在政策的關(guān)懷下,也將迎來春天。2022年的中央一號(hào)文件有一個(gè)重要精神就是“加快發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)”,并且是首次涉及到設(shè)施農(nóng)業(yè)最多最全面的論述。同時(shí),主政者在“兩會(huì)”期間也指出:“向森林、向江河湖海、向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物。設(shè)施農(nóng)業(yè)成為更好滿足人民群眾日益多元化的食物消費(fèi)需求的其中一個(gè)途徑。


設(shè)施農(nóng)業(yè)從種類上分,主要包括設(shè)施園藝(種植)和設(shè)施養(yǎng)殖兩大部分。設(shè)施養(yǎng)殖主要有水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜牧養(yǎng)殖兩大類,但地方農(nóng)機(jī)管理部門習(xí)慣把設(shè)施園藝稱為設(shè)施農(nóng)業(yè);從類型上分,主要包括大棚、日光溫室、連棟溫室等。我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下四個(gè)特點(diǎn):


(1)設(shè)施規(guī)模大


根據(jù)第三次全國國土調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報(bào)(2021年8月25日)顯示,我國耕地面積191792.79萬畝。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所報(bào)道顯示,全國各類設(shè)施農(nóng)業(yè)面積達(dá)20500萬畝,占總耕地的10.7%,居世界第一。


其中全國大中拱棚以上的設(shè)施面積達(dá)370萬公頃(5550萬畝),占世界設(shè)施園藝面積的80%;連棟溫室面積99.9萬公頃(1500萬畝),占全國設(shè)施面積的27%;玻璃溫室被稱為裝備水平最高的溫室,我國有9000公頃(13.5萬畝),僅次于荷蘭(10800公頃),位居世界第二。


(2)產(chǎn)業(yè)作用大


設(shè)施農(nóng)業(yè)種植品種涉及蔬菜、水果、花卉、食用菌、苗木等產(chǎn)業(yè),從栽培作物看,蔬菜占設(shè)施園藝總面積的85%以上,以番茄、黃瓜、茄子、甜椒等為主;其次為鮮切花和盆栽花卉。


設(shè)施蔬菜播種面積400萬公頃(6000萬畝),占蔬菜播種面積的17%。產(chǎn)量近3億噸,占蔬菜總產(chǎn)量的38%,產(chǎn)值9800億元,占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的17.9%。設(shè)施花卉面積11.6萬公頃(174萬畝),占花卉種植面積的8.7%。設(shè)施果樹6.7萬公頃(100萬畝,不含草莓)。


(3)拉動(dòng)需求大


中國設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已占世界總量的88%,量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)必要向技術(shù)含量的提高上轉(zhuǎn)化,植物工廠技術(shù)、植物組織培養(yǎng)、水肥一體化技術(shù)、無土栽培技術(shù)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。與技術(shù)需求對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)業(yè)供給需求也應(yīng)運(yùn)而生,將拉動(dòng)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈需求。


以農(nóng)機(jī)裝備為例,目前我國設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備整體水平較低,成為限制經(jīng)營效益的重要因素之一。按耕、播、收、灌溉、環(huán)控五環(huán)節(jié)綜合測(cè)算,以北京為例,2020年北京市設(shè)施農(nóng)業(yè)面積總計(jì)19.26萬畝 (1.28萬hm2),設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平36.16%,全國設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化率40.53%。并且在《北京市“十四五”時(shí)期鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施規(guī)劃》中提到,到2025年設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化率達(dá)到55%。也從機(jī)械化水平現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)需求對(duì)比看,裝備升級(jí)需求巨大。


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圖:北京市設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化面積及占比

數(shù)據(jù)來源:公開網(wǎng)站,35斗研究院繪制


以人才為例,現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)囊括農(nóng)作物的栽培、作物營養(yǎng)、植物保護(hù)、生物信息技術(shù)、環(huán)境工程學(xué)、建筑工程學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí),技術(shù)密集度較高,對(duì)從業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)、系統(tǒng)的操作使用等方面均有較高的要求,成為限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大因素。


然而,目前現(xiàn)在技術(shù)、管理和經(jīng)營型人才的缺失,限制了設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。國家積極支持家庭農(nóng)場(chǎng)、專業(yè)大戶、專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體,“新農(nóng)人”的培育,推動(dòng)國內(nèi)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)入可持續(xù)向好的良性循環(huán)。以大連市為例,近兩年大連市各級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門克服新冠肺炎疫情影響,千方百計(jì)開展對(duì)設(shè)施生產(chǎn)管理的技術(shù)扶持,累計(jì)培訓(xùn)農(nóng)民20余萬人次。


近年來,隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)民企業(yè)逐步壯大,出現(xiàn)了越來越多的家庭農(nóng)場(chǎng)、專業(yè)合作社乃至重點(diǎn)龍頭企業(yè)發(fā)揮帶頭作用。并且各地政府,鼓勵(lì)各類涉農(nóng)科研高校、職業(yè)教育學(xué)校大力培養(yǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)人才,吸引鼓勵(lì)廣大青年報(bào)考設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)的院校,并以培育和建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用推廣、生產(chǎn)管理的人才團(tuán)隊(duì)為重點(diǎn),構(gòu)建一支有文化、懂技術(shù)、善經(jīng)營、會(huì)管理的專業(yè)型人才、復(fù)合型設(shè)施農(nóng)業(yè)經(jīng)營人才隊(duì)伍,以期建立完善、高效、可控的設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。


(4)新趨勢(shì)空間大


設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)明顯,逐漸朝著信息化數(shù)字化、自動(dòng)化智能化、規(guī)?;s化、綠色化生態(tài)化、全程化全面化方向發(fā)展,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)萬億。據(jù)S2G Ventures發(fā)布的一份報(bào)告預(yù)測(cè),到2025年,設(shè)施農(nóng)業(yè)將支持超過10%的蔬菜和草本農(nóng)作物種植,并在未來十年為種植者帶來巨大發(fā)展機(jī)遇。


35斗也整理了2021年國外設(shè)施農(nóng)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域代表性公司投融資情況,包括90家代表性公司,共涉及21個(gè)國家,融資金額達(dá)數(shù)十億美元。從融資金額來看,集中在數(shù)百萬到幾億美元級(jí)別,其中以色列Netafim公司的融資金額最高,達(dá)到5億美元。也讓設(shè)施農(nóng)業(yè)行業(yè)從業(yè)者看到了巨大的產(chǎn)業(yè)空間可能性。


再將目標(biāo)放的更長遠(yuǎn)一些,當(dāng)前國內(nèi)不論是大中拱棚以上的設(shè)施面積、連棟溫室面積、玻璃溫室面積,都在世界范圍內(nèi)排前列,設(shè)施農(nóng)業(yè)體量堪稱世界第一,與國外以及終極目標(biāo)比起來,還有很大的差距,新趨勢(shì)下國內(nèi)的設(shè)施農(nóng)業(yè)空間更是巨大。



低碳節(jié)能、綠色環(huán)保,設(shè)施農(nóng)業(yè)在可持續(xù)發(fā)展的道路上持續(xù)發(fā)展


設(shè)施農(nóng)業(yè)屬于高投入高產(chǎn)出,資金、技術(shù)、勞動(dòng)力密集型的產(chǎn)業(yè)。它是利用人工建造的設(shè)施,使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步擺脫自然的束縛,走向現(xiàn)代工廠化農(nóng)業(yè)、環(huán)境安全型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、無毒農(nóng)業(yè)的必由之路,同時(shí)也是農(nóng)產(chǎn)品打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的季節(jié)性,實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的反季節(jié)上市,進(jìn)一步滿足多元化、多層次消費(fèi)需求的有效方法。

在發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)過程中,以保護(hù)環(huán)境、低碳節(jié)能作為前提條件,以高產(chǎn)高效為基礎(chǔ)保障。歐盟明確要求溫室作物生產(chǎn)全部采用無土栽培,替代費(fèi)水、費(fèi)肥、費(fèi)工的傳統(tǒng)種植方式,可避免土壤連作障礙,生產(chǎn)出健康安全的農(nóng)產(chǎn)品。


并且我國設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的要素企業(yè)為室內(nèi)食物種植生產(chǎn)提供了科技創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),即從生產(chǎn)科技組件的公司,到完整種植系統(tǒng)的供應(yīng)商,再到科技驅(qū)動(dòng)型的設(shè)施農(nóng)場(chǎng)運(yùn)營商,都在為節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)奮斗著。以下是一些代表性的企業(yè)。


  • 新格林


整合國際國內(nèi)尖端技術(shù)資源和優(yōu)質(zhì)品種資源搭建現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng),針對(duì)區(qū)域特色實(shí)現(xiàn)從0到1的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。


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  • 水木九天


在蔬菜工廠模式下,水木九天使番茄的價(jià)值不僅僅體現(xiàn)在單純的農(nóng)產(chǎn)品交易環(huán)節(jié),通過數(shù)字化技術(shù)將番茄的生態(tài)價(jià)值打造成了另一個(gè)交易指標(biāo)。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)種植環(huán)境可控,最大限度的按需提供水分、養(yǎng)料和光照,極大的節(jié)約了種植資源。


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  • 農(nóng)政齊民


在魚菜共生生態(tài)型設(shè)施農(nóng)業(yè)中,實(shí)現(xiàn)0土壤、0化肥、0農(nóng)藥、0營養(yǎng)液、0污染、0排放,解決了農(nóng)藥殘留問題,將種養(yǎng)殖結(jié)合,與傳統(tǒng)種養(yǎng)殖相比,節(jié)水90%、節(jié)約土地80%、節(jié)約人力資源70%、節(jié)約電能60%,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)且365天全年生產(chǎn)和交付。


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從產(chǎn)量提升、減災(zāi)止損、保供力看設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?/STRONG>


3.1 作物增產(chǎn)、資源集約雙管齊下發(fā)力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中置換1.9億畝農(nóng)田


設(shè)施農(nóng)業(yè)的類型很多,其中主要圍繞拱棚、連棟溫室和玻璃溫室等類型,不同類型的設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益有所不同,不同品種的選擇無論是從適用性還是效益來看也有所不同。從相對(duì)成熟的蔬菜種植來看:


以拱棚為例,山東壽光的大棚蔬菜的單產(chǎn)是露天栽植的3.5倍,并且有的企業(yè)也在做魚菜共生這樣的智能植物工廠,實(shí)現(xiàn)了365天,每天24小時(shí)不間斷生產(chǎn),在產(chǎn)菜方面是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的5倍產(chǎn)能,并且還帶來較傳統(tǒng)養(yǎng)殖10倍產(chǎn)魚的產(chǎn)能。


以玻璃溫室為例,目前垂直農(nóng)業(yè)為大城市帶來了一定的應(yīng)急保供需求,以水木九天蔬菜工廠為例,每平米番茄的有效果產(chǎn)量可達(dá)大田生產(chǎn)50倍以上。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù),2016年,溫室水培番茄的平均產(chǎn)量為10.59磅/平方英尺,而傳統(tǒng)種植的番茄平均產(chǎn)量為1.85磅/平方英尺,溫室產(chǎn)能為傳統(tǒng)種植的5.72倍。


若以蔬菜種植為例,目前全國蔬菜種植面積約為2.4億畝,若大部分移入室內(nèi)。按照設(shè)施農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)能對(duì)比來看,0.48億畝設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)能等同于2.4億畝傳統(tǒng)蔬菜種植的產(chǎn)能(按照5倍傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)能),意即使用設(shè)施農(nóng)業(yè)可節(jié)約1.92億畝普通農(nóng)業(yè)用地,用來完成其他經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。


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圖:全國蔬菜播種面積及產(chǎn)量情況

數(shù)據(jù)來源:公開網(wǎng)站,35斗研究院繪制


目前,花卉與水果也是設(shè)施農(nóng)業(yè)占比中相對(duì)較大的兩塊,但總體體量不大,約為300萬畝,在訪談的設(shè)施農(nóng)業(yè)企業(yè)里面,相關(guān)負(fù)責(zé)人也反饋,在水果種植方面,尤其是草莓,普通農(nóng)戶種植產(chǎn)量約3000斤/畝,而通過企業(yè)搭建的設(shè)施農(nóng)業(yè)8000-10000斤/畝,至少為傳統(tǒng)種植的3倍。


同時(shí),很多產(chǎn)區(qū)也將中草藥以及育種放置在設(shè)施農(nóng)業(yè)中,根據(jù)光明母港數(shù)據(jù)顯示,已成功實(shí)現(xiàn)植物工廠水稻種植60天左右收獲的重要突破,將傳統(tǒng)大田環(huán)境下120天左右的水稻生長周期縮短了一半,也就意味著產(chǎn)能將為傳統(tǒng)大田的2倍。


從長遠(yuǎn)來看,除目前的蔬菜、花卉、水果等設(shè)施規(guī)模逐漸擴(kuò)增的趨勢(shì),同時(shí)更多的經(jīng)濟(jì)作物,甚至部分糧食作物也可能搬入設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。這樣來看市場(chǎng)空間以及置換土地量將會(huì)更大。


3.2 防災(zāi)減災(zāi),預(yù)計(jì)減少5100萬畝農(nóng)作物災(zāi)害損失


近幾年,由于全球氣候的變化,引起全國不同范圍內(nèi)出現(xiàn)干旱、水澇等自然災(zāi)害,很容易引起傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的損失。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2017-2021年,全國農(nóng)作物受災(zāi)面積相對(duì)趨于穩(wěn)定,近5年的平均受災(zāi)面積為1805萬公頃(27075萬畝),其中絕收面積平均值為231.2萬公頃(3468萬畝)。


按照國家規(guī)定的,受災(zāi)指因?yàn)?zāi)害造成農(nóng)作物比正常年份減產(chǎn)10%以上;絕收指因?yàn)?zāi)害造成農(nóng)作物比正常年份減產(chǎn)70%以上。我們按照最低限度值計(jì)算,全國農(nóng)作物每年因?yàn)?zāi)害引起的損失,折合面積約為5135.1萬畝。使用設(shè)施農(nóng)業(yè)則可以減少這部分損失,再次節(jié)約5135.1萬畝土地。


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圖:近5年,全國農(nóng)作物受災(zāi)情況,注:災(zāi)害因素-洪澇和地質(zhì)、干旱、低溫冷凍和雪災(zāi)、海洋災(zāi)害,數(shù)據(jù)來源:公開網(wǎng)站,35斗研究院繪制


3.3 增強(qiáng)保供,從產(chǎn)后處理和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)減少6000萬畝食物損失


據(jù)成升魁研究團(tuán)隊(duì)的最新研究結(jié)果表明,中國整個(gè)食物供應(yīng)鏈的食物損失和浪費(fèi)量達(dá)3.5億噸,占食物總生產(chǎn)量(直接供消費(fèi)者食用)的27%,食物損失和浪費(fèi)主要發(fā)生在產(chǎn)后處理和儲(chǔ)存階段,所占比例為45%。其中蔬菜、水果在浪費(fèi)食物結(jié)構(gòu)中占比約為41%,折合來算約為1.44億噸。


傳統(tǒng)種植目前還面臨在產(chǎn)后處理和儲(chǔ)存過程中的大量損失和浪費(fèi)的問題。按照目前全國的情況來看,設(shè)施農(nóng)業(yè)其中一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以建在大城市周邊,以低面積供養(yǎng)大城市食物需求,物流時(shí)間的縮短以及本身極度新鮮將大大降低產(chǎn)后處理和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)帶來的食物損失和浪費(fèi)。


水木九天創(chuàng)始人透露,通過蔬菜工廠生產(chǎn)的番茄保鮮期為20天,較普通模式下的5-7天,可大大減少食物損失和浪費(fèi)。新格林和農(nóng)政齊民的負(fù)責(zé)人也表示,以百公里為范圍,運(yùn)輸時(shí)間2-4小時(shí),從時(shí)間和距離上充分保證食物的新鮮及中間環(huán)節(jié)浪費(fèi)。


根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)的蔬菜種植面積與產(chǎn)量之間的關(guān)系來看,蔬菜的平均畝產(chǎn)量約為2.3噸,以1.44億噸的損失和浪費(fèi)來算,約折合6260萬畝的土地產(chǎn)能,按照理想的設(shè)施農(nóng)業(yè)減損,至少可以騰出6000萬畝農(nóng)田。


總的來看,從增產(chǎn)效能(約等于1.9億畝新增耕地)、減災(zāi)效能(約等于0.5億畝新增耕地)、減損效能(約等于0.6億畝新增耕地)綜合計(jì)算,理論上大范圍采用設(shè)施農(nóng)業(yè)可增加約3億畝“虛擬耕地”的產(chǎn)能。未來,隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)在高產(chǎn)、抗性、保供、就近供應(yīng)等方向的效能逐步開發(fā),其新增的“虛擬耕地”也會(huì)越來越多。

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