一、引言
设施农业是集生物工程、农业工程、环境工程为一体，采用现代化农业工程和机械技术，以应用设施及环境调节为手段，为动、植物生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、湿度、光照、水肥和气等环境条件，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业。设施农业包括设施栽培和设施养殖，它具有改善种植、养殖业环境，提高农产品质量，降低劳动强度，提高劳动生产效率，减少环境污染等特点。其发达程度是体现农业现代化水平的重要标志之一。
2008年，北京市以设施农业作为推进北京市都市型现代农业建设的重要切入点，提出从2008年-2012年，北京市每年新建设施农业面积4万亩左右，到2012年，实现全市设施农业面积35万亩的目标。经过一年的大力发展，北京市设施农业“两区两带多群落”的新格局初步形成。2008年，北京市共新建设施农业36211.8亩，温室和大棚总面积累计超过了20万亩，10786亩“百村万户一户一棚援助型”设施农业建设对低收入户的产业带动效果初步显现。 北京地区地少人多，地势平坦，光照充足，年温差及日温差大，降水少且严重缺水，均是发展设施农业有利的自然条件；而且北京是资金、技术密集型地区，交通便利，信息畅捷，为发展设施农业提供了资金、技术和市场的保证。主观上，北京市农业发展一直把农业结构的战略性调整作为工作主线，以增加农民收入为中心，以构建高新技术型、集约化、市场化、标准化、生态化的现代农业为目标。要实现此目标，绿色、高效、可持续发展的设施农业是重要途径。
二、北京设施农业发展现状
北京设施农业的发展起步较早，早期的设施主要以加温温室为主，一栋加温温室一年要消耗掉1―2吨煤，生产成本比较高。90年代，我市陆续从东北、山东等地引入了不同类型的日光温室，在京相关科研院所也在此基础上自行研制了符合本地区发展的日光温室。经过十几年的发展，日光温室已成为目前京郊设施农业生产的主要形式。截止到2006年，全市设施农业占地面积达到26.7万亩，实现收入21.1亿元。其中：蔬菜占地面积16.8万亩，实现收入14.1亿元；花卉占地面积0.8万亩，实现收入2.4亿元；瓜果类占地面积7.9万亩，实现收入3.5亿元；水果占地面积0.5万亩，实现收入0.6亿元。
在设施农业发展过程中，各区县根据本地区的产业优势，因地制宜，逐渐发展和形成了具有本地特色的设施农业类型，如大兴区、顺义区以西甜瓜和蔬菜为主，平谷区以大桃和蔬菜为主，房山区以食用菌和蔬菜为主，昌平区以草莓采摘和观光休闲为主的设施农业等。随着都市型现代农业的发展，京郊设施农业的面积逐年增加，在京郊农业中所占的比重也在逐渐增大，设施农业已经成为北京发展都市型现代农业不可缺少的一种产业形态。
设施农业作为现代农业重要的组成部分，对发展农业经济、提高农民收入、改善农村生态环境发挥着重要的作用。北京市的设施农业发展起步较早，早期的设施主要以加温温室为主，一栋加温温室一年要消耗掉1-2吨煤，生产成本比较高。20世纪90年代，陆续从东北、山东等地引入了不同类型的日光温室，同时在京相关的科研院所也自行开发了适合本地区应用的日光温室。截止到2006年底，全市农业设施面积达到36万亩，其中日光温室13.3万亩，大棚9.2万亩，连栋温室2771亩，中小棚10.47万亩，阳畦4万亩，逐渐形成了“以线为主，线面结合”的发展模式。在设施农业建设中按照“市场导向、突出主体，集约发展、农民增收，集成力量、整体推进”的原则，稳步促进设施农业的健康发展。
2006年北京市农村工作委员会、北京市发展和改革委员会、科学技术委员会、财政局、水务局、农业局、园林绿化局、农村商业银行六个部门联合下发了《关于发展设施农业的意见》，明确了北京市设施农业建设的指导思想、建设原则、发展目标、扶持内容和相关措施等要求，确定了在“十一五”期间在京郊区县建设以日光温室和大棚为主的农业设施目标。同时大兴、通州、顺义、平谷、怀柔、房山等六个区县还各自出台了发展设施农业的意见，为设施农业的发展提供了政策支持。
2008年北京市政府与社会各界投资20多亿元提速设施农业发展，新发展设施面积3.6万亩，9条产业带、13个产业群、27个产业点基本形成，初步呈现了“两区两带多群落”的新格局。
在设施农业建设过程中，北京市农业局成立了“设施农业建设指导小组”，负责协助各区县科学规划和落实本年度设施建设任务，了解和掌握设施农业建设进展情况，及时发现设施农业建设中出现的问题，督促、指导各区县完成建设任务。市、区农业部门指导乡、镇、村等各级建设管理单位做到“四个确保”，即确保任务落实到位、确保建设质量到位、确保技术保障到位、确保配套服务到位。
新建设施农业主要采取“线、面”相结合的发展模式，重点发展产业带、产业群等设施农业相对集中的区域。采取“1+N”的模式建设绿色生态走廊，主要在京承高速路和其他重点区县主要道路两侧发展设施农业。绿色生态走廊以外地区重点扶持集中、连片的区域发展规模化设施农业。
在设施农业的发展中，京郊重点建设以日光温室和钢架大棚为代表的农业设施，其中日光温室按照其用途主要分为种植温室和养殖温室。同时在农业科技园区还建设发展了一些连栋温室，主要用于种植花卉、植物观赏、生态餐厅等满足市民休闲观光的需要。
日光温室以太阳能为主要光、热能源。京郊建设的日光温室根据经济水平、种植品种及农民的种植习惯等，按其墙体材料、结构或功效的差异，主要有以下类型：砖钢结构日光温室、土钢或土竹结构日光温室、四位一体日光温室、新型复合材料温室等。
(1)砖钢结构日光温室的墙体采用普通的粘土砖加气水泥砖或灰渣烧结砖等材料砌筑，采用钢管双拱桁架骨架。根据墙体的厚度和有无保温材料又可以分为三七墙(墙体厚度为37厘米)、三七墙+保温材料(墙体厚度为50厘米)、双二四墙(墙体厚度为50厘米)、双二四墙+保温材料(墙体厚为60厘米)。
(2)土钢或土竹结构日光温室按墙的筑法可分为干打垒和堆土两种类型。干打垒型按其墙体防护材料不同又可分为干打垒+砖型和干打垒+石棉瓦型。温室骨架由投资能力的大小决定：投资能力强者，采用坚固耐用的钢质骨架，干打垒型墙体，大多采用钢架；投资能力小的用竹竿搭建，堆土型墙体用的较多。也有部分温室用无机复合材料做骨架，目前数量不多。干打垒+石棉瓦型是在厚60-80厘米干打垒墙体的外墙面贴一层石棉瓦，防止雨水对墙体的冲刷，不具有保温作用，寿命不及用砖防护者，造价比砖防护者低，造价一般每栋2万元左右。干打垒+砖型是在干打垒墙体的外侧或内外两侧各包一层单砖，具有保护墙体和蓄热保温的作用，整个墙体厚度可达到80-100厘米，造价一般在3万元左右。堆土型温室的后墙横断面呈梯形，底边长5米以上，两侧山墙底边也有2米多，墙体一般不设保护层。因墙体厚，一般不易整体倒塌，但也有局部冲塌的，需要及时修复。堆土墙体的保温蓄热能优于双二四墙+保温材料，造价一般每栋在1.5万元左右。这种温室的土地利用率低，温室内种植面积一般占25%。
(3)四位一体的日光温室是在前述砖钢结构日光温室的基础上，扩大了原来的工作缓冲间，有的建有一个易于居住的小院子和几间小平房。温室的一端是种植区，而另一端为若干个猪栏，与种植区用山墙隔开，并配建沼气池。该温室是用种植业的副产品(猪可食部分)喂猪，猪粪尿连同不能喂猪的副产品放人沼气池产生沼气作生活燃料，沼渣作肥料，形成一个种养结合、废物利用、保护环境的生态循环圈。然而这种设施建设费用高，水电供给保证要求高，同时分户饲养对重大疫病的预防难度较大，欲将其推而广之，还有许多工作要做。
(4)在日光温室的墙体建设中，科技人员为寻找替代粘土砖的新材料做了不少努力，目前逐步推广用空心砖、加气水泥砖和炉渣砖做墙体材料。寻找到保温性能、蓄热性能、承载能力和性价比四者兼顾的替代材料和墙体结构将作为今后需要突破的技术难题。
(5)塑料大棚主要有两种类型，一种是钢架大棚，无立柱，小型拖拉机可以进棚作业，每栋造价1-2万元，使用寿命15年以上。另一种是竹木大棚，用竹片或竹竿做骨架，每个骨架需要3个水泥柱或木桩做支柱，造价7千元左右，使用寿命4-5年。大棚的造价低于日光温室，又有春提前、秋延后的功能，在设施中占有很大的比重，顺义、大兴两区大棚数量为京郊之首，是栽培西甜瓜的主要设施。
三、北京设施农业发展存在的主要问题
近年来，随着都市型现代农业的发展，京郊设施农业的面积逐年增加，在京郊农业中所占的比重也在逐渐增大，截至到目前，全市温室、大棚总面积为14.5万亩，比1995年5.43万亩增加了9万余亩。这说明北京市自2006年以来以设施发展为目标、以农民增收为目的的设施农业推进政策取得了明显成效，设施农业已经成为北京发展都市型现代农业的主要产业形态。
北京市在发展设施农业的过程中，农业生产品种不断更新，设施农业生产由以往的设施蔬菜生产为主不断向园艺花卉、果品等生产领域扩展。2006年设施农业用于蔬菜、食用菌生产的比重占总设施的84.5%；瓜果生产占12.6%；花卉苗木占2.9%。且设施蔬菜的主要生产品种也已经由原来传统的30多个品种拓展到现在的200多个。
在发展方式上，区域化布局、专业化生产、特色化种植已成为北京市设施农业的重要特色。据统计，北京市设施分布在14个区县的174个乡镇的4587个地块中。其中大兴、顺义、通州、房山和平谷五区设施农业总面积占全市设施农业总面积的87.3%，大兴区6.9万亩的设施面积为全市最大，占到全市设施总面积的42.5%。这说明北京市设施农业发展规模化区域逐渐形成。
设施蔬菜、花卉、果树已作为北京市设施农业生产的主体，其生产效益已开始凸显。据有关部门统计，设施花卉亩效益可达4.2万元，设施果品亩效益可达0.97万元，温室蔬菜亩效益可达0.95万元，大棚蔬菜亩效益可达0.55万元。
每年北京市郊区自产大量蔬菜、果品、水产、鲜奶等农副产品、自产农产品约占北京市农产品市场总量的37%，市场前景广阔。2006 年北京市投资1.5 亿元，在大兴、通州、顺义和房山等区县扶持新建0.2 万hm2 设施农业，到2006年6月，已开工建设的设施农业面积约466.67hm2，占全市新建面积的20%左右。
为了提高设施农业的机械化水平，提高设施生产的效率，减轻农民劳动强度，增加农民收入，市农机推广站积极研制、引进试验示范推广了多项设施农业机械化技术及机具，有力的推进了京郊设施农业机械化水平的提高。2009年在京郊9个区县共推广应用设施深耕机具100台，结蔓器100套，电动式喷雾器100台，研制开发了设施轨道运输系统、棚膜自动开关系统等多种适用机具。其中设施深耕机具一次性作业耕深可达25厘米以上，比传统微耕机平均深10厘米左右，可有效打破设施土壤种植的犁底层，增加了土壤容重，作业效果非常明显。
设施农业作为都市型现代农业发展的一种重要形式，通过汇集土地、资金、技术和劳动力等要素，形成了以资金密集、技术密集、劳动力密集为主要特征的集约高效型产业，加速设施农业的发展建设可以更好的开发农业生产、生活、生态及示范功能，更快地推进都市型现代农业的发展建设，最终实现服务首都、富裕农民的目的。
为了配合全市2009年计划发展设施面积4万亩这一既定目标的实现，市农机推广站在部分新增设施面积建设较大区县开展设施农业科技下乡活动，活动的目的是发挥该站设施农业机械设备检测中心的技术优势、第三方检测优势，通过宣传引导农民建设标准化程度高、性能优良、适宜当地种植要求的日光温室，促进北京市设施建设的整体水平，增加农民的收入。
开展的设施农业科技下乡活动，由北京市农业机械试验鉴定推广站组织，区县配合，宣传的内容包括中心检测能力、日光温室相关标准、评价指标、结构型式、建筑材料、骨架材料、保温膜等知识介绍，微耕机、卷帘机、卷膜器、工厂化育苗设备、日光温室通风换气开膜器等农机新技术新产品展示。希望广大农民朋友通知这些活动，了解设施农业有关知识，提高产品质量意识，使该市温室大棚建设进一步向标准化、规范化、专业化方向迈进，进一步扩大设施农业在建设都市型现代农业中的作用，发挥设施农业在新农村建设中的支撑作用，提升该市设施农业水平，生产更多、更优质的农产品，更好地满足市场需求，最终实现服务首都、富裕农民的目的。为了进一步加大设施农业开发力度，增加农民收入，围绕设施农业发展的产前、产中、产后各环节，北京市级支农资金参照相应标准，对不同类型的温室予以扶持，重点扶持新品种推广、节水型设施建设、园区基础设施、产后分级、初加工、产品营销推介等环节的建设。目前，北京郊区现已建成110个市级民俗旅游村，1900 多家农业观光园。北京市通过开展新品种引进、树形改造、果实套袋等多项措施来推广标准化果园的建设。据北京市农委统计，目前北京市已形成了怀柔板栗、平谷大桃、大兴西瓜、延庆扁杏、华都肉鸡、顺鑫蔬菜等一批体现都市型现代农业特色的农业精品和农业品牌。
设施农业的发展对丰富北京市淡季农产品供应、发展高效农业、增加农民收入等都起到了重要作用。但北京市发展设施农业的资源优势还未得到充分的发挥，市场空间也未能充分拓展，发展潜力很大。总体看来，北京市设施农业的发展还存在着一系列问题，如大部分郊区农业基础设施和公共服务仍然比较薄弱，设施农业面积小；未能根据近郊、远郊农业不同的特征进行合理规划分区，资源利用率不高；盲目引进温室，由于运营管理费用高、管理技术水平低及单位面积产量低等问题，致使性价比较低；生产经营形式比较单一，生产效率低，未能实现对设备的最大限度利用；缺乏与塑料大棚、温室等设施工程及设备相配套的作业机具，而且已有机型价格高，很多作业完全靠人工等。
四、北京设施农业发展方向
设施内生产管理的机械化与设施环境调控自动化是工厂化农业的重要方面，目的是提高作业与控制的精度、作业效率、作业者的安全性与舒适性，实现省力化。设施栽培作业包括耕耘、育苗、定植、管理、防治病虫害、收获、产品包装等，作业项目多，需要大量人力。同时设施内高温、高湿、通风不良的作业环境非常需要发展自动化技术，其中，包括机械化育苗技术、机器人移栽、自动喷滴灌与自动施肥技术的开发，自动控制技术能充分发挥专家和工程技术人员的智慧，将人工智能、网络高新技术专家系统引进温室内，用于复杂的管理、决策及咨询中去，有效地提高设施内智能化、自动化、科学化管理水平。
近年国外工厂化农业技术创新与发展呈现如下特点与趋向。荷兰、日本、以色列、韩国等非常重视温室运用品种选育，能为温室提供专用的耐低温、高温、高湿，具有多种抗性，优质高产的种苗。如荷兰境内有130个种苗专营公司，种质资源有强大优势，在脱毒、快繁等方面有很高的技术水平。荷兰是世界四大种子出口国之一，有4900个品种，1200 hm2生产面积，种子出口达100多个国家。日本、韩国、以色列的蔬菜种子在我国也有较大面积种植，均有良好的表现。
工厂化农业是资金、技术密集型高产、高效的集约化栽培方式。荷兰温室番茄年产量达到40～50kg/m2，黄瓜产年60 kg/m2，商品率高达90％以上，86％的产品销往世界各地。日本、以色列、韩国、西班牙等国单位面积优质蔬菜产出率亦相当高，因而农户收入水平高。如荷兰，420hm2蔬菜温室，以生产番茄、黄瓜、甜椒为主，产值高达12亿～14亿美元。
大型温室设施具有投资省、土地利用率高、室内环境相对稳定、节能、便于作业和产业化生产等优点。如荷兰1975年～1995年间，经营0.01～0.5ha温室面积的农户由5900户降至1660户；而经营大于2公顷的农户由101户增至442户；经营总户数9770户下降至4690户；平均每户经营面积由0.48 hm2增至0.9 hm2。表现出经营农户减减少，面积增加，设施日趋大型化、规模化、连片产业化生产的趋势。
工厂化农业的核心是对设施内栽培环境能有效地控制，进行机械化与自动化生产，营造适于作物生长的最佳环境条件，计算机智能化调控装置系采用不同功能的传感器探测头，准确采集设施内室温、叶温、地温、室内湿度、土壤含水量、溶液浓度、CO2浓度、风向、风速以及作物生育状况等参数，通过数字电路转换后传回计算机，并对数据进行统计分析和智能化处理后显示出来，根据作物生长所需最佳条件，由计算机智能系统发出指令，使有关系统、装置及设备有规律运作，将室内温、光、水、肥、气等诸因素综合协调到最佳状态，确保一切生产活动科学、有序、规范、持续地进行。计算机有记忆及查询功能、决策功能，为种植者全天候24h提供帮助。采用智能化温室 综合环境控制系统可使运作节能15％～50％，节水、节肥、节省农药，提高作物抗病性。
在日本、韩国等根据资源短缺、从农人员减少、老龄化等现实，提高管理水平和劳动生产率，实现省力化，研究开发了多种小型、轻便、多功能、高性能的设施园艺耕作机具；播种育苗装置；灌水施肥装置；通风窗自动开闭温湿度调节装置；CO2施肥装置以及自动嫁接装置等。以色列利用温室冬季生产花卉、蔬菜大量出口创汇，享有“冬季欧洲厨房”美称。其温室结构先进，装有幕帘、天窗及遮阳网，可根据光照强度自动移动调节，温室温度、湿度、通风、施肥、灌水实行自动化、机械化、每公顷年产玫瑰花300万支、可产番茄500吨。最新开发弥雾气候控制技术，使温室降温需能减小。以色列温室设施由20世纪80年代到90年代已更新3代，面积由当时的900 hm2扩展到今天的3000 hm2，促进了工厂化农业大发展。
在国外，机器人的研究、开发应用已被广泛重视，并取得初步成果。日本、韩国研究开发了瓜类、茄果类蔬菜嫁接机器人。日本开发了育苗移栽机器人，有触觉和视觉，能将苗盘小苗孔中的幼苗移栽到了大苗孔的苗盘中去，每1.2s移栽1株，辨别力很强，能把坏苗扔到一边。移栽几十万株苗的繁重作业，对机器人而言非常轻松。机器人能指挥灌溉，可根据光反射和折射原理准确测定出苗盘基质的含水量，根据需要适量灌溉，达到节水、防病、保持环境整洁的目的。日本研制了可行走的耕耘、施肥机器人；可完成多项作业的机器人；能在设施内完成各项作业的无人行走车；用于组织培养作业的机器人；柑桔、葡萄收获机器人。
欧共体明确规定，进入21世纪，所有欧共体国家园艺作物要全部实现无土栽培。无土栽培不仅高产，而且可向人们提供健康、营养、无公害、无污染的有机食品。能够充分注意营养液循环利用，节省投资，保护生态环境作用强。西方发达国家近些年设施内，无土栽培技术发展十分迅速。荷兰、英国、法国、意大利、西班牙、德国大部分设施内均进行无土栽培。荷兰在11000 hm2温室中，64％采用基质培，果菜类全部采用基质培，实施精确控制根际环境，克服连作障碍。日本研究试验的水气耕番茄，单株结果12000个，根茎粗达到20cm：单株黄瓜结果3300条：单株甜瓜结瓜90个，表现了作物强大的生命力和巨大的增产潜力。
植物工厂是在全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系，还可分别称之为“蔬菜工厂”、“花卉工厂”、“苗木工厂”等。植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志，为使植物工厂内栽培环境达到高度自动化调控，设备建造及运转费用很高。植物工厂能免受外界不良环境影响，实现高技术密集型省力化作业，生菜、菠菜栽培期较露地缩短1/4～1/2时间，可一年多茬次连续生产。采用水栽培、立体栽培、多段化及移动床栽培可提高栽培面积效率2～4倍，灌水、施肥，温、湿度管理自动化。播种、定值、采收作业全部由计算机控制，作业变得轻松舒适。奥地利、丹麦、美国、英国、日本等国都先后建立了一批植物工厂，用于试验研究和示范，为工厂化农业发展展现了美好前景。
五、多措并举繁荣首都设施农业
加强政府在政策制定方面的主导作用，从产业政策上加以倾斜，通过政策的制订和引导，资金扶持、专项基金的设立，推进我国设施农业的发展。提升研发型企业核心地位，促进企业整体研发水平，尤其是“龙头”企业的研发能力。加大对研发型“龙头”企业研发力度的投入，有利于加速北京研发活动的产业化进程，进一步增强设施农业的研发实力，对北京经济发展具有推动作用。
继续扩大农机购置补贴的范围，加大购置补贴的力度。如猪用养殖设备、猪用自动喂饲设备、畜牧风机、环境控制设备、清粪设备、牛颈枷、牛卧栏、牛用饮水器、移动喷灌机、精密施肥机等，都可以纳入农机购置补贴的范围。
设施农业是复杂的系统工程，涉及面广、范围大，市、区政府应做好宏观调控工作。可以依托北京设施农业协会，开展调查研究，总体把握现阶段北京市设施农业的建设情况，尽量分层次、分规模、分水平进行科学规划，形成区域化发展布局、规模化经营局面；多方获取市场信息，根据市场需求调整各区生产结构，将宏观政策与微观指导结合起来，分门别类地指导生产、管理、销售等各个环节，切实加强组织领导。
各区要采取相应的工作措施，在土地调整、资金支持、设施建设、生产管理、人才引进、技术培训、信息服务、市场建设等方面进一步做好规划组织、协调和服务工作。
设施农业建立在完备的农业基础设施之上。加强北京市农业基础设施建设，解决水、电、路、通讯等实际问题；研发和使用性价比高的环境控制设备、温室灌溉和施肥设备、种植养殖设备等相关配套设备，开发和引进抗病性强、产量高、品质好的温室专用作物新品种及特色品种，提高温室、大棚等主体硬件的质量，搭建好发展设施农业的基础平台。加快出台各类温室建造体系的相关技术标准，如性能、结构、设计、安装、建设、使用标准等。针对不同的作物品种研究制定种植、养殖与病虫害防治的技术规范，制定农产品质量与检测技术标准等，完善农机技术服务体系，搞好农民培训工作，提高整个系统工程的配套能力。
旅游业及第三产业是北京市发展潜力巨大的支柱产业，因此北京的设施农业必然要有自身特色。京郊应发挥自身的科技优势：远郊可以大力选用新品种，努力向种植特种蔬菜、特种花果等精品农业发展；近郊则要发挥地理优势，将农业种植、养殖与旅游观光结合起来形成集农业生产、旅游、观光和休闲为一体的农业观光园、生态科技园区。要依托市场优势，进一步拓展农业发展空间，满足北京市民多样化、个性化的消费需求，使郊区农业由一产向二三产业领域不断延伸，增进城乡融合，实现城乡互动，进一步提高农业经济效益、社会效益和生态效益。
对现有的高质量、无公害、绿色的农产品，要充分利用北京市强大的传播体系，如多种农业信息网络、各种视听媒体、各类农产品展销会等多种形式展出、推荐，不断提高优质农产品的知名度，增强品牌效应。鼓励和支持一部分农民由生产领域向流通领域转移，着力培育农产品经纪人、贮藏保鲜大户、营销大户，壮大农产品营销贩运队伍。大力支持农民协会等各类农民合作组织、中介组织参与到设施农业产品的流通中来，提高农民发展设施农业的市场化和组织化程度。同时，在设施农业建设相对集中的地方，积极建设大中型批发市场，为农产品交易流通创造良好环境。加强农业信息化建设，使市场信息快速、深入、直接地到达基层，从而使农户迅速、准确地做出正确判断，获得较好的经济效益。
随着科学技术的迅猛发展和高新技术在农业上的广泛应用，设施农业给北京的发展注入了活力，它展示的强大生命力，必将给我国农业现代化提供强大动力。
