摘要:作为我国西北地区设施农业第一大省，陕西省设施农业规模、产量和生产水平都在逐年提升，但同时也存在部分设施棚体老旧、土壤次生盐渍化加重、水资源紧缺、机械化作业率不高等问题。陕西省园艺技术工作站联合有关单位，通过开展技术攻关、试验示范等，在全省探索与实践以改优棚型、改良土壤、改灌溉用水和方式、提高机械化自动化水平为核心的设施农业“三改一提”技术，因地制宜总结推广典型模式，加快破解产业发展难题，为推动设施农业高质量发展提供参考。
党中央、国务院高度重视设施农业发展，为陕西省设施农业发展迎来了难得的历史机遇。近年来，在省委省政府的坚强领导下，陕西深入学习贯彻落实习近平总书记历次来陕考察重要讲话重要指示精神，大力实施千亿级设施农业工程，设施农业产业取得长足发展，为保障“菜篮子”产品有效供给、促进农民增收发挥了重要作用。但与发达省份相比，还有一定差距，与建设农业强省要求尚需继续努力。结合陕西省设施农业发展中的短板和问题，探索与实践设施农业“三改一提”技术，加快推进新形势下陕西设施农业高质量发展。
陕西现有设施农业规模239万亩（包含设施蔬菜、设施西甜瓜、设施果树、设施花卉、设施食用菌等），其中日光温室51万亩，大中棚136万亩，小棚52万亩。2023年，全省设施农业种植面积353万亩，产量1 131万t。设施农业综合产值1 002亿元，为产区农民人均收入贡献3 000多元，吸纳320多万农村劳动力就地就业，在巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接中发挥着重要作用。然而，设施农业发展中面临的设施棚体老旧、机械化程度不高、耕地质量严重退化和水资源紧缺等问题没有根本解决，特别是陕西作为全国水资源短缺省份之一，人均、亩均水资源占有量较低。与此同时，水资源时空分布不均衡，降水时间主要集中在7—8月份，降水区域主要集中在陕南的安康、汉中和商洛地区，适宜发展设施农业的关中和陕北地区远低于国际社会公认的最低需水线或绝对缺水线。为保障全省“菜篮子”产品稳定有效供给，陕西省园艺技术工作站（以下简称省园艺站）联合有关科研院所和技术推广单位，创新提出了设施农业“三改一提”关键实用技术。
2设施农业“三改一提”技术概述
“三改一提”指改优棚型、改良土壤、改灌溉用水和方式，提高机械化自动化水平。根据不同区域设施类型和生产特点，以新型标准化日光温室和大拱棚为模板，对过去建设的结构不合理、不牢固、不适合机械化作业的老旧棚型进行改造升级，对难以改造的设施，在原址上进行棚体更新重建；对盐碱化和耕地质量严重退化的土壤进行改良；建设完善雨水收集节水灌溉系统；配套机械化、自动化设施装备等。重点做好现有设施结构及装备配制的改造升级，配套集雨设施及节水灌溉系统，提高水利用效率和节水能力，推行绿色防控和标准化生产技术，示范带动设施结构科学化、标准化、宜机化，促进农机农艺融合，实现转型升级、高质高效发展。2021年以来，陕西建成技术集成示范县区10个，技术到位率达到95%，节本增效和单产提高均超10%，机械化水平及产品优质率提高5%，引领带动全省3年累计推广38.9万亩（表1，图1），为节约水资源、保护耕地和保障农产品有效供给、促进农民增收发挥了积极作用。
表1 2021—2023年陕西设施农业“三改一提”示范推广面积
图1 2021—2023年陕西设施农业“三改一提”分类型示范推广面积（万亩）
3设施农业“三改一提”技术探索
3.1改造棚型
该技术是将设施大棚建设大型化、机械化，推行管理智慧化，适应自动化操作，省时省力，提高生产效率。坚持问题导向和长远观，因地制宜，科学规划不同设施类型的改造方案。其中，拱棚改造棚型的特点是大跨度（12～24 m）、少立柱、宜机化。日光温室改造棚型一的特点是大跨度（10 m）、厚墙体、无立柱、机械化，如：延安山地日光温室；改造棚型二的特点是组装式大跨度（14 m）、单立柱、机械化。联栋温室改造棚型的特点是机械化、自动化。
3.2改良土壤
该技术是将碳基营养液与有机肥、生物菌肥结合，利用活性炭的多孔性和较强的吸附能力，增加土壤有益微生物数量，改善土壤微生物菌群，提高土壤团粒结构和有机质含量，提升土壤肥力。自然条件下，植物营养转化过程有机碳损失大、速度慢；碳基技术下，植物营养转化过程有机碳利用效率高、速度快。碳基营养生态肥能够迅速改善土壤环境，促进根系发育，提高根系活力，有效根增加100%以上。与普通有机肥相比，碳基营养生态肥使用效果更好。针对土壤常见障碍问题，常见的土壤改良方案有：(1)改善土壤理化性质，提高土壤肥力（蔬菜秸秆原位还田）。(2)提高土壤有机质含量和微生物活性，降低土壤容重，改善土壤通透性。如改烘干鸡粪为稻壳+鸡/鸭粪（1/3粪+2/3稻壳）5～6 m3/亩，或蚯蚓粪1.5～2.5 t/亩，或高碳优质堆肥（如秸秆/畜禽粪制成的堆肥、生物菌肥）3～5 t/亩，或腐殖酸肥0.8～2.8 t/亩，或碳基营养肥0.1～0.2 t/亩。(3)增加土壤微量元素、改善土壤结构，抑制土壤酸化趋势，提高植物抗性（每亩撒施150～200 kg的硅钙钾镁肥土壤改良剂）。
3.3改灌溉用水和方式
该技术是在温室前沿底端、冷棚的两侧底端加集雨槽，汇集雨水于集雨窖或集雨罐，改井水灌溉为集雨回流灌溉，改过去的沟渠灌溉为滴灌或水肥一体化节水灌溉等，减少地下水灌溉。这样不仅可以降低土壤次生盐渍化，有效预防或延缓土壤退化，还可有效利用雨水资源，降低地下水资源压力，节约保护地下水资源，践行绿色发展理念。在年降雨量约500 mm的地区，利用棚面收集的雨水配合使用滴灌或微喷灌技术，基本可满足番茄、辣椒、茄子、西葫芦、黄瓜等大多数蔬菜正常生长发育所需的水分；即使在降雨量350 mm左右的区域，棚面收集的雨水也能满足大多数蔬菜作物70%左右的需水量，只需要补充少部分地下水即可满足作物全生育期的用水需求。应用棚面集雨回灌技术投资少，收集率高，增产明显，操作简单，维修便捷，农民易接受。
3.4提高机械化、自动化水平
该技术是转变过去大多采用人工劳作为从整地至运输实现全程机械化的操作方式，使大棚管理更省时省力，提高生产效率，实现节本增效。在生产管理操作过程中配套现代科技装备，如旋耕机、起垄机、覆膜机、移栽机、自动卷帘机、智能温控放风机、杀菌补光灯、自动喷雾机、轨道运输车等机械装备，全面贯彻设施—农机—农艺深度融合理念，实现对设施环境的智能监测和调控，促进耕、种、管、收全程机械化作业，提高自动化和智能化水平，探索构建现代设施农业全程机械化生产模式。
4设施农业“三改一提”技术典型模式
4.1延安市安塞区设施农业旱作节水灌溉模式
陕北渭北地处西北干旱与半干旱区，淡水资源短缺严重制约着该地区现代农业发展。延安市安塞区立足本地自然条件和降雨情况，积极推广设施棚面雨水收集节水灌溉技术。通过试验，每座标准日光温室每年可收集雨水约360 m3，按照一座标准日光温室平均每10 d浇水1次，每次需水10 m3，每月需水30 m3，每年需生产用水360 m3，收集的雨水基本可满足设施生产用水需求。创新推出“玻璃钢罐、储水池、拦水坝、软体窖”+水肥一体化系统4种雨水收集节水灌溉模式，主要介绍两种模式：一是玻璃钢罐雨水收集。主要原理：棚面收集的雨水通过棚面集雨槽进入棚内沉淀池，沉淀过滤后流入玻璃钢集雨罐，罐内的雨水用潜水泵通过转换阀门与棚内水肥一体化系统连接进行生产使用，多余的雨水经过罐体安装的溢流管流入基地雨水收集池回收利用。该模式使用年限长，建设简单，农民易接受，可实现收集雨水的循环利用，应用效果明显。二是软体窖雨水收集。主要原理：棚面收集的雨水通过棚面集雨槽进入软体窖进行回收利用。该模式软体窖强度高、韧性好、不渗漏、不开裂、储水水质良好，安装维护方便，但是冬季水易结冰受冻，使用年限较短。
4.2泾阳县“三改一提”技术模式
泾阳县泾富民农产品专业合作联社通过增加后脊高度和跨度改造老旧温室，新建温室脊高增加至7.5 m、跨度16 m，改造后的温室更适合机械化操作。利用“集雨罐+水肥一体化”技术，棚内每亩每次节水5 m3，采用有机肥+碳基营养肥作基肥，每亩复合肥用量减少25 kg；碳基营养肥追肥，提高养分利用率，每亩每次用肥减少约5 kg，达到了化肥减量增效的目的。在棚室内安装温湿度自动控制系统、水肥一体化、自动喷淋、自动卷膜机、卷帘机、电动轨道运输车等自动化控制系统，实现智慧化管理。
番茄亩产增加5 000 kg，节约劳动力15%，水肥利用率提高30%，辐射带动社员及周边1 500余户发展设施蔬菜产业，帮助每户每年提高经济收入15 000元。该模式特点是：通过“三改一提”技术，实现设施蔬菜生产绿色高质高效，特别是在节水减肥、降低人工成本方面效果显著。
4.3大荔县“互联网+”全程机械化模式
大荔县以科技示范园区为引领，积极开展“三改一提”技术集成应用，以新颖现代农业园区为代表，探索应用大棚王拖拉机深松、多功能微耕机、藤蔓升降机、自动喷雾机、补光灯、自动卷帘机、水肥一体化、运输轨道车等机械设备，设施内安装应用物联网技术，实现从整地、施肥、移栽、采摘等环节的“互联网+”全程机械化。机械化率达90%，可节省人工30%以上。
5展望
多年来，陕西多地通过积极探索与实践“三改一提”技术，有效提高了设施农业机械化率、劳动生产率、土地产出率和产品品质。随着乡村振兴战略的深入实施，设施农业发展面临新的挑战和机遇，对转型升级、提质增效等方面提出新的更高要求。未来，需要各级农业部门及企业结合当前产业发展现状，采取有效的措施，研究解决农业生产技术堵点及瓶颈问题，加快科技成果转化，加大技术集成创新和应用力度，持续推动我国设施农业高质量发展。
（刊于《西北园艺》2024年第十一期，作者省园艺技术工作站 王周平等 ）
