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    設施農業,能否幫我們新增3億畝“虛擬耕地”丨2030中國農業創新展望
    責任編輯:左彬彬 來源:35斗 日期:2022-10-13

     

    當全球人口不斷增多、資源環境支撐能力迫近飽和時,高度集約化成為了現代農業必然的趨勢,而發展新型的設施農業則成為了實現高度集約化和農業現代化的重要途徑。并且,未來會發展出更豐富的細分產業。



    向設施農業要食物


    過去,農業給人留下的普遍印象是靠天吃飯,并且聽到把農業搬到室內,總認為是未來科幻奇想,或是認為很高科技,然而可以設置在城市,就近供應食物的設施農業,包括在室內以人工照明種植的“垂直農業”,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,設施農業可在全球供給受限、通貨膨脹下發揮穩定糧食供應的功能。


    國際上對設施農業尚未有統一的定義,但國內外對于設施農業的核心始終是一致的,即通過人工干預改變環境變量,從而部分擺脫甚至完全擺脫農業對自然環境的依賴,以構建出更適宜動植物高效生長的環境。


    設施農業在政策的關懷下,也將迎來春天。2022年的中央一號文件有一個重要精神就是“加快發展設施農業”,并且是首次涉及到設施農業最多最全面的論述。同時,主政者在“兩會”期間也指出:“向森林、向江河湖海、向設施農業要食物。設施農業成為更好滿足人民群眾日益多元化的食物消費需求的其中一個途徑。


    設施農業從種類上分,主要包括設施園藝(種植)和設施養殖兩大部分。設施養殖主要有水產養殖和畜牧養殖兩大類,但地方農機管理部門習慣把設施園藝稱為設施農業;從類型上分,主要包括大棚、日光溫室、連棟溫室等。我國設施農業發展呈現以下四個特點:


    (1)設施規模大


    根據第三次全國國土調查主要數據公報(2021年8月25日)顯示,我國耕地面積191792.79萬畝。根據農業農村部規劃設計研究院設施農業研究所報道顯示,全國各類設施農業面積達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施面積達370萬公頃(5550萬畝),占世界設施園藝面積的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)產業作用大


    設施農業種植品種涉及蔬菜、水果、花卉、食用菌、苗木等產業,從栽培作物看,蔬菜占設施園藝總面積的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。


    設施蔬菜播種面積400萬公頃(6000萬畝),占蔬菜播種面積的17%。產量近3億噸,占蔬菜總產量的38%,產值9800億元,占農業總產值的17.9%。設施花卉面積11.6萬公頃(174萬畝),占花卉種植面積的8.7%。設施果樹6.7萬公頃(100萬畝,不含草莓)。


    (3)拉動需求大


    中國設施農業面積已占世界總量的88%,量的絕對優勢必要向技術含量的提高上轉化,植物工廠技術、植物組織培養、水肥一體化技術、無土栽培技術、農業物聯網成為設施農業發展方向。與技術需求對應的產業鏈上下游的產業供給需求也應運而生,將拉動巨大的產業鏈需求。


    以農機裝備為例,目前我國設施農業裝備整體水平較低,成為限制經營效益的重要因素之一。按耕、播、收、灌溉、環控五環節綜合測算,以北京為例,2020年北京市設施農業面積總計19.26萬畝 (1.28萬hm2),設施農業機械化水平36.16%,全國設施農業機械化率40.53%。并且在《北京市“十四五”時期鄉村振興戰略實施規劃》中提到,到2025年設施農業機械化率達到55%。也從機械化水平現狀與產業需求對比看,裝備升級需求巨大。


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    圖:北京市設施農業機械化面積及占比

    數據來源:公開網站,35斗研究院繪制


    以人才為例,現代設施農業囊括農作物的栽培、作物營養、植物保護、生物信息技術、環境工程學、建筑工程學、物聯網技術等多個學科的專業知識,技術密集度較高,對從業人員的專業知識、系統的操作使用等方面均有較高的要求,成為限制農業發展的一大因素。


    然而,目前現在技術、管理和經營型人才的缺失,限制了設施農業的發展。國家積極支持家庭農場、專業大戶、專業合作社、農業產業化龍頭企業等新型農業經營主體,“新農人”的培育,推動國內農業現代化進入可持續向好的良性循環。以大連市為例,近兩年大連市各級農業農村部門克服新冠肺炎疫情影響,千方百計開展對設施生產管理的技術扶持,累計培訓農民20余萬人次。


    近年來,隨著我國設施農業的發展,農民企業逐步壯大,出現了越來越多的家庭農場、專業合作社乃至重點龍頭企業發揮帶頭作用。并且各地政府,鼓勵各類涉農科研高校、職業教育學校大力培養設施農業人才,吸引鼓勵廣大青年報考設施農業相關的院校,并以培育和建設技術創新、應用推廣、生產管理的人才團隊為重點,構建一支有文化、懂技術、善經營、會管理的專業型人才、復合型設施農業經營人才隊伍,以期建立完善、高效、可控的設施農業系統。


    (4)新趨勢空間大


    設施農業發展趨勢明顯,逐漸朝著信息化數字化、自動化智能化、規;s化、綠色化生態化、全程化全面化方向發展,市場規模達萬億。據S2G Ventures發布的一份報告預測,到2025年,設施農業將支持超過10%的蔬菜和草本農作物種植,并在未來十年為種植者帶來巨大發展機遇。


    35斗也整理了2021年國外設施農業細分領域代表性公司投融資情況,包括90家代表性公司,共涉及21個國家,融資金額達數十億美元。從融資金額來看,集中在數百萬到幾億美元級別,其中以色列Netafim公司的融資金額最高,達到5億美元。也讓設施農業行業從業者看到了巨大的產業空間可能性。


    再將目標放的更長遠一些,當前國內不論是大中拱棚以上的設施面積、連棟溫室面積、玻璃溫室面積,都在世界范圍內排前列,設施農業體量堪稱世界第一,與國外以及終極目標比起來,還有很大的差距,新趨勢下國內的設施農業空間更是巨大。



    低碳節能、綠色環保,設施農業在可持續發展的道路上持續發展


    設施農業屬于高投入高產出,資金、技術、勞動力密集型的產業。它是利用人工建造的設施,使傳統農業逐步擺脫自然的束縛,走向現代工廠化農業、環境安全型農業生產、無毒農業的必由之路,同時也是農產品打破傳統農業的季節性,實現農產品的反季節上市,進一步滿足多元化、多層次消費需求的有效方法。

    在發展設施農業過程中,以保護環境、低碳節能作為前提條件,以高產高效為基礎保障。歐盟明確要求溫室作物生產全部采用無土栽培,替代費水、費肥、費工的傳統種植方式,可避免土壤連作障礙,生產出健康安全的農產品。


    并且我國設施農業產業鏈中的要素企業為室內食物種植生產提供了科技創新生態系統,即從生產科技組件的公司,到完整種植系統的供應商,再到科技驅動型的設施農場運營商,都在為節能減排的可持續發展目標奮斗著。以下是一些代表性的企業。


    • 新格林


    整合國際國內尖端技術資源和優質品種資源搭建現代化設施農業系統,針對區域特色實現從0到1的全產業鏈布局。


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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值不僅僅體現在單純的農產品交易環節,通過數字化技術將番茄的生態價值打造成了另一個交易指標。不僅實現了設施農業種植環境可控,最大限度的按需提供水分、養料和光照,極大的節約了種植資源。


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    • 農政齊民


    在魚菜共生生態型設施農業中,實現0土壤、0化肥、0農藥、0營養液、0污染、0排放,解決了農藥殘留問題,將種養殖結合,與傳統種養殖相比,節水90%、節約土地80%、節約人力資源70%、節約電能60%,實現高產且365天全年生產和交付。


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    從產量提升、減災止損、保供力看設施農業的發展潛力


    3.1 作物增產、資源集約雙管齊下發力精準農業,從傳統農業中置換1.9億畝農田


    設施農業的類型很多,其中主要圍繞拱棚、連棟溫室和玻璃溫室等類型,不同類型的設施農業帶來的經濟效益有所不同,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是露天栽植的3.5倍,并且有的企業也在做魚菜共生這樣的智能植物工廠,實現了365天,每天24小時不間斷生產,在產菜方面是傳統生產方式的5倍產能,并且還帶來較傳統養殖10倍產魚的產能。


    以玻璃溫室為例,目前垂直農業為大城市帶來了一定的應急保供需求,以水木九天蔬菜工廠為例,每平米番茄的有效果產量可達大田生產50倍以上。根據美國農業部的數據,2016年,溫室水培番茄的平均產量為10.59磅/平方英尺,而傳統種植的番茄平均產量為1.85磅/平方英尺,溫室產能為傳統種植的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。按照設施農業與傳統農業產能對比來看,0.48億畝設施農業的產能等同于2.4億畝傳統蔬菜種植的產能(按照5倍傳統農業產能),意即使用設施農業可節約1.92億畝普通農業用地,用來完成其他經濟生產。


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    圖:全國蔬菜播種面積及產量情況

    數據來源:公開網站,35斗研究院繪制


    目前,花卉與水果也是設施農業占比中相對較大的兩塊,但總體體量不大,約為300萬畝,在訪談的設施農業企業里面,相關負責人也反饋,在水果種植方面,尤其是草莓,普通農戶種植產量約3000斤/畝,而通過企業搭建的設施農業8000-10000斤/畝,至少為傳統種植的3倍。


    同時,很多產區也將中草藥以及育種放置在設施農業中,根據光明母港數據顯示,已成功實現植物工廠水稻種植60天左右收獲的重要突破,將傳統大田環境下120天左右的水稻生長周期縮短了一半,也就意味著產能將為傳統大田的2倍。


    從長遠來看,除目前的蔬菜、花卉、水果等設施規模逐漸擴增的趨勢,同時更多的經濟作物,甚至部分糧食作物也可能搬入設施農業系統。這樣來看市場空間以及置換土地量將會更大。


    3.2 防災減災,預計減少5100萬畝農作物災害損失


    近幾年,由于全球氣候的變化,引起全國不同范圍內出現干旱、水澇等自然災害,很容易引起傳統農業的損失。根據國家統計局統計數據顯示,2017-2021年,全國農作物受災面積相對趨于穩定,近5年的平均受災面積為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)。


    按照國家規定的,受災指因災害造成農作物比正常年份減產10%以上;絕收指因災害造成農作物比正常年份減產70%以上。我們按照最低限度值計算,全國農作物每年因災害引起的損失,折合面積約為5135.1萬畝。使用設施農業則可以減少這部分損失,再次節約5135.1萬畝土地。


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    圖:近5年,全國農作物受災情況,注:災害因素-洪澇和地質、干旱、低溫冷凍和雪災、海洋災害,數據來源:公開網站,35斗研究院繪制


    3.3 增強保供,從產后處理和儲存環節減少6000萬畝食物損失


    據成升魁研究團隊的最新研究結果表明,中國整個食物供應鏈的食物損失和浪費量達3.5億噸,占食物總生產量(直接供消費者食用)的27%,食物損失和浪費主要發生在產后處理和儲存階段,所占比例為45%。其中蔬菜、水果在浪費食物結構中占比約為41%,折合來算約為1.44億噸。


    傳統種植目前還面臨在產后處理和儲存過程中的大量損失和浪費的問題。按照目前全國的情況來看,設施農業其中一個優勢是可以建在大城市周邊,以低面積供養大城市食物需求,物流時間的縮短以及本身極度新鮮將大大降低產后處理和儲存環節帶來的食物損失和浪費。


    水木九天創始人透露,通過蔬菜工廠生產的番茄保鮮期為20天,較普通模式下的5-7天,可大大減少食物損失和浪費。新格林和農政齊民的負責人也表示,以百公里為范圍,運輸時間2-4小時,從時間和距離上充分保證食物的新鮮及中間環節浪費。


    根據國家統計局統計的蔬菜種植面積與產量之間的關系來看,蔬菜的平均畝產量約為2.3噸,以1.44億噸的損失和浪費來算,約折合6260萬畝的土地產能,按照理想的設施農業減損,至少可以騰出6000萬畝農田。


    總的來看,從增產效能(約等于1.9億畝新增耕地)、減災效能(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)綜合計算,理論上大范圍采用設施農業可增加約3億畝“虛擬耕地”的產能。未來,隨著設施農業在高產、抗性、保供、就近供應等方向的效能逐步開發,其新增的“虛擬耕地”也會越來越多。

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