——2019 年荷兰 Green Tech 展会考察纪实（下）
编者按：2019 年 6 月 11~13 日，荷兰 Green Tech 展会在荷兰皇家植物园阿姆斯特丹会议中心举行。该展会是业内从事园艺技术专业人士的全球聚会场所，是国际上具有权威性和专业性的花卉、园艺展览会，今年约有 490 家企业参展，展会主题是“Autonomous Technology”，旨在挖掘可以加速园艺发展的技术，展示各类自动化生产系统。展会包含了园艺行业新产品、新技术、新成果，覆盖温室运营设计、温室生产设备资材等领域。文章整理了展会上的相关亮点，以飨读者。荷兰设施园艺技术领先全球的重要原因之一就是层出不穷的创新成果，此次荷兰现代设施园艺技术考察团考察期间恰逢 Green Tech 展会在荷兰皇家植物园阿姆斯特丹会议中心举行，笔者随团参观了此次展会，切身感受到了荷兰设施园艺行业先进的技术及发展理念，同时也了解到很多新技术、新产品，略做整理与大家分享。 草莓采摘机器人
目前应用于生产的采摘机器人的作业对象多为番茄、彩椒、黄瓜，这些作物都属于果皮较硬的茄果。而草莓果实柔软多汁，不耐储运，采收、运输过程中极易损伤和腐烂，因此有的农场要求工人摘草莓时戴手套，轻拿轻放。展会上展示了草莓采摘机器人 Strawberry Picking Robot（图 1），该机器人不仅可解决果实外皮损伤的问题，而且其前端装有摄像机，可在作业通道来回行走，自行寻找成熟的草莓。也可以按照程序设定，根据草莓大小或重量进行分类装箱。草莓采摘机器人可以实现 24 h 采摘，缓解劳动力短缺的问题。同时，该机器人还可以通过分析软件，对温室内下一阶段的草莓产量进行预测。即使草莓采摘机器人可能在很长一段时间内很难大面积使用，但从事如此前瞻性的研究工作，需要多项先进技术的集成，从而为未来的研究打下夯实的基础。
图1 草莓采摘机器人
展会上，Koppert 公司展示了 Scout 应用程序（图 2），该产品获得了 Green Tech 创新科技奖。会上，笔者了解到该产品可自动诱捕昆虫，自动计数，监测害虫的数量和活动情况，与种植者设定的警报阈值进行比较，当监测到超过警报阈值的数量时，会自动触发警报，并发送到种植户的手机或邮箱，从而帮助种植者了解温室内害虫情况，做出及时正确的反应。该产品可用于温室、果园、大田等不同场合。在国内常见的都是粘虫板，却很少人关注害虫数量、危害程度的变化。Scout 应用程序将害虫爆发的数据变化转换为可视化图表，通过分析来指导种植者进行害虫防治和管理，让种植更安全可持续。
图2 Scout应用程序
屋面和栽培槽清洗机
玻璃温室屋面易受灰尘等污染，尤其国内北方地区空气中浮尘多，下小雨时会变为泥雨，会使温室屋面更脏，玻璃高透光率的优势很难发挥。目前国内在连栋温室上大多安装顶喷淋系统，安装于外遮阳骨架上，但实际清洗效果有限，加上用户维护不善，顶喷淋系统管路跑、冒、滴、漏严重，如果冬季未放空水，管路被冻坏，整套系统需要重新更换，有用户除了初期使用一次外， 十余年没再用过。因此专业的温室屋面清洗公司应运而生，目前收费标准为 4~5 元 /m2。清洗人员需先用水枪冲洗，再用墩布擦，浪费水资源，效率低下，单栋十几公顷的大面积温室进行人工清洗很不现实；很多玻璃温室铝合金天沟顶部很窄，普通人行走都困难，而清洗人员需要拖拽水管和擦洗工具来回行走，劳动作业难度大。
屋面清洗机（图 3）在荷 兰温室（Venlo 玻璃温室占比较 大）基本属于标准配置，在国内主要是进口的玻璃温室采用。典型的屋面清洗机由清洗机和转移平台 2 部分组成，清洗机由行走机构、电缆卷盘、水管卷盘、旋转毛刷、行程开关等构成，跨骑在尖顶上进行清洗，4 个行走轮以天沟为轨道，可实现在温室屋面前进、后退、喷水清洗。转移平台由铝合金框架、爬梯和行程开关等组成，利用设在天沟端部的上轨道和山墙底部的下轨道或圈梁，在温室不同尖顶之间转移。清洗机可在转移平台上操作，也可通过遥控器在地面操作。半自动清洗机设有传感器，屋面窗户开启时可以自动报警，停止运行，避免事故发生，全自动清洗机可以和温室自控系统联网，运行前自动关闭屋面窗户。屋面清洗机充分考虑了各种类型温室的需求，还可以用于喷涂温室遮阳涂料。但其应用受限除了受外遮阳骨架影响外，价格昂贵也是影响因素，动辄百余万元，一般用户无法承受，因此只有连栋温室面积达到一定体量、种植效益高的产品才有可能分摊建设投资成本。
图3 温室屋面清洗机
在一个种植季节结束后， 温室一般需要闷棚消毒，保持温室内清洁对闷棚消毒效果很重要。但笔者未听说过温室内屋面清洗，想想也很困难。荷兰某公司生产的温室内屋面和栽培槽清洗一体机（图 4） 可在采摘车轨道上行走，也可在混凝土地面行走。标准型适用于肩高 6.5 m 以下的温室，加强型配置液压伸缩式喷杆，可用于清洗肩高大于 6.5 m 的温室，该机可用于清洗内屋面，也可用于清洗内立面。每天 1人可清洗约 1 hm2温室屋面和立面，清洗效率高。荷兰模式温室茄果类蔬菜采用基质种植，栽培槽基本属于标准配置，栽培槽用 0.7 mm 左右镀锌板制成，双面防腐处理，大多数截面类似于“几”字形，中间突起位置放置基质条，两侧凹槽用于营养液回流，正常情况下栽培槽有坡度，与温室天沟排水坡度相同，吊挂点为开间尺寸，多为 4~5 m，理论上会有一定下垂度，同时由于安装、使用等原因，种植季节内，栽培槽两侧凹槽内会有营养液残留，容易滋生绿苔、病菌，拉秧后也应该清洗，但人工清洗效率低下，工作量很大，温室内屋面和栽培槽清洗一体机可以很好地解决这个问题。
图4 内屋面和栽培槽清洗一体机应用场景
温室内种植茄果类作物，拉秧及运输至室外工作量很大，以笔者最近接触的一个大型连栋温室为例，主要种植番茄，温室跨度 8 m，40 跨，跨度方向 长 320 m，开间 5 m，47 个开间，中间 1 个开间为走道，南北各 23 个开间为种植区，从中间走道到山墙长 115 m。每跨 5 列栽培槽，5 列采摘车轨道，往返走遍所有采摘车轨道，路程为 92 km，如果拉秧后人工往外运输番茄茎蔓，需要在 115 m长的轨道上来回往返很多次来完成工作，其路程是 92 km 的很多倍。其次，大型温室种植的番茄大多为无限生长型，茎蔓很长，在栽培槽落蔓挂钩上顺延铺放，相互重叠放置，拉秧清运时只能分段剪开，往外运时人工拖拽易被采摘车轨道支架挂住，费工费力，还容易损坏地布。展会上展示了拉秧清运设备（图 5），该套设备包括粉碎机、传送带、运输车等。粉碎机放置于温室中间混凝土走道上，传送带放置于采摘车轨道位置，工作人员将番茄蔓从栽培槽落蔓挂钩上卸到传送带上，再输送到粉碎机，直接粉碎，最后用运输车运至室外，工作量大幅减少，使用粉碎机，番茄蔓粉碎后可减少约 20% 的堆放体积，无需再进行后续堆肥二次处理的操作。种植茄果类作物的大型温室使用该设备效果很好，但存在利用率过低的问题，如果同一地区几个大型温室错开种植期，拉秧时可轮流使用该设备，提高利用率，降低使用成本。
图 5 拉秧清运设备
国内外温室内常用水平环流风机实现温室内部温度均匀，风机多吊在桁架下弦，风向为沿开间方向水平吹送，平面上在跨间交错布置，风向相反。当温室高度较低时，对温室内空气循环扰动效果明显。近些年，温室高度有越来越高的趋势，肩高 6 m 以上的温室越来越多，水平环流风机距离地面过高，对温室内温度均匀性效果变小，一般为链条吊挂安装，降低风机高度时，风机容易摆动，不太理想。展会展示了垂直环流风机（图 6），其叶轮向上吹风，利用特殊的导流设计，风向为斜向下放射状吹送，通过上下层空气循环，可优化温室内的热量分配，使作物冠层高度的小气候保持均匀，减少由于湿度造成的负面影响，促进作物的均匀发展。据厂家介绍，垂直环流风机不仅使温室内温度分布较好，而且使作物在整个温室内生长更加均匀。国内温室建造企业可以引进试用，但需要注意的是水平环流风机与垂直环流风机不可以同时使用。
图 6 垂直环流风机
Ridder NoNa+
Ridder Group 在本次展会上展出的 Ridder NoNa+ （图 7）获得了展会的优秀可持续性产品研发奖项。该产品是行业第一个具有除钠解决方案的水处理设备，通过选择性膜和电渗析技术的独特结合，实现无排放栽培。这一创新产品最大限度地减少了昂贵肥料的损失，并能从水循环系统中，在不添加其他矿物质的情况下除去Na+，符合可持续发展需求，为世界水资源缺乏地区的温室生产创造条件，也可以为种植者节约成本。
图 7 Ridder NoNa+
可降解纸钵、泡沫塞和花盆
展会上展示了各种可降解纸钵、泡沫塞和花盆等产品（图8），所有使用的原材料都是天然、环保和可降解的，不会对环境造成污染。可降解纸钵由可降解纸制成，直接在露地上种植时，纸钵会在土壤中自然分解，不必像处理塑料钵一样挖出或运输，资料显示，可降解纸钵的碳足迹比塑料盆低20% 以上。可降解泡沫塞，由可生物降解的生物聚合物和天然添加剂制成，尺寸稳定，容易清洁，种植过程完全清洁卫生。尤其是在高密度的育苗生产和水培生产过程中，可降解泡沫塞可提高产品的卫生标准，在自然和堆肥条件下可生物降解，可降解泡沫塞荣获本次展会可持续发展奖。可降解花盆由 100% 的木纤维制成，透气性好，利于作物生长，没有添加剂，没有化学物质，无运输或废物处理费用。可降解产品利国利民，国内也有专业公司引进推广了基质纸钵机，该产品应该有很好的应用前景。
图8 可降解纸钵、泡沫塞和花瓶
新型屋面玻璃安装型材
现有玻璃温室安装玻璃时，框架全部为铝合金型材，展会上展示了新型材料玻璃纤维 Fiber glass（又称玻璃纤维增强塑料（GRP））制成的屋面玻璃安装型材（图 9），该产品既轻又结实，机械性能与铝型材相差不大，材料传热系数小，可使冷桥和冷凝带来的副作用最小化。产品负责人介绍，铝的提取、生产和运输都有巨大的碳足迹，而生产玻璃纤维温室屋顶所需的能量仅为生产铝合金温室屋顶型材所需能量的一小部分，CO2 排放可减少 80%。玻璃纤维制成的部件已经在飞机和汽车零部件中有大量应用，有可能替代铝合金型材，成为下一代玻璃安装型材。
图9 新型屋面玻璃安装型材
新型紧线套筒
温室常用的钢缆拉幕系统中的一个重要部件是紧线套筒，是一个比驱动轴大一号的钢管，类似卷扬机的卷筒，钢丝绳或涂层钢缆卷绕在紧线套筒上，并在紧线套筒上反复收卷和放卷，由于钢丝绳或涂层钢缆在使用中由直线运动变为缠绕在紧线套筒上，相互挤压会变形，摩擦力增大，导致磨损加大，缩短寿命，极端情况下出现突然断裂情况，影响钢缆拉幕系统安全运行。其次，紧线套筒安装时需考虑轴承座、驱动轴接头和紧线套筒三者之间的相互位置关系，必须严格按顺序安装在驱动轴上，如安装错误，局部出现少装或多装情况，需要返工重装。温室钢缆拉幕系统升级改造时，需要拆除整套驱动机构，由于使用多年，连接部位和连接螺栓难免有锈蚀现象，拆除非常麻烦。
荷兰温室企业采用的紧线套筒外安装一个塑料卷筒（图 10），呈螺旋状沟槽，用于放置钢丝绳或涂层钢缆，使其缠绕时互不接触，可保持初始形状，并且始终处于正确的位置，减小了摩擦力，几乎没有磨损，大大延长钢丝绳或涂层钢缆使用寿命。同时，可拆卸紧线套筒，构思巧妙。分为两部分，现场安装时可合为一体，不必考虑与其他零部件的安装顺序，简单方便，温室升级改造时优势更为明显。
图10 紧线套筒
可摘卸轴承座
某企业展示的可拆卸轴承座（图11），与可拆卸紧线套筒类似，由两部分组成，无论是用于新温室安装钢缆拉幕系统，还是旧温室改造，可以随时随地安装，省时省力。
图11 可拆卸轴承座
新型驱动卡
温室常用的钢缆拉幕系统中，另一个很重要的部件是驱动卡，用于将钢丝绳或涂层钢缆与驱动边铝型材连接，实现动力传递。实际应用中需要许多钢丝绳平行布置，同步运动， 钢丝绳承受拉力，长度会发生变化，因此温室开间方向长度不能过长，而且使用中用户去调整钢丝绳松紧度的可能性微乎其微，最后出现不同步现象，整套系统故障率增加，钢缆拉幕系统比齿轮齿条拉幕系统把遮阳网收的更窄、遮光更少的优势无法发挥。经过改进，荷兰公司展示了多种新型驱动卡（图 12），可以通过调节弹簧松紧度，调整钢丝绳与驱动卡之间的摩擦力，适应钢缆拉幕驱动系统中驱动钢缆的张力变化，可以补偿温室钢结构热胀冷缩对系统的影响。实际应用中一套驱动系统可适应温室开间方向最长达 150 m，温室面积很大时可以减少驱动系统数量，也就意味着客户减少投资。
图12 新型驱动卡
半封闭温室
半封闭温室是近几年开始推广与应用的一种新型温室，本次展会有 5 家以上温室企业展出了半封闭温室实物和模型。通过分析，笔者认为此种模式与常见的湿帘风机降温模式风机为负压通风方式相比，半封闭温室风机以正压方式给温室通风（图 13），类似模式在很多年以前国内畜禽养殖场已经应用（畜禽舍常用的热风炉、畜禽舍空调均为正压通风方式），但其在连栋温室上应用对技术含量要求更高。
图13 半封闭温室环境控制原理图
连栋温室通风降温主要有自然通风和机械通风两种模式。自然通风受室外气象因素影响较大，仅靠自然通风难以达到对连栋温室的降温效果，一般温室四周设通风口，因此温室面积一般不宜过大。国内许多连栋温室普遍采用风机湿帘降温系统、风机盘管空调系统等机械通风模式实现夏季通风降温，从实际的使用效果来看，风机 - 湿帘降温系统在高湿地区效果有限，且温室进风端到出风端存在温度梯度、均匀性差的问题，进风端和出风端距离为 40~50 m 最佳，最长一般不超过 60 m，温室只能设计为窄长条，多个温室集中连片建设时需要设置跨度方向或开间方向的连廊联通，温室有效面积少，土地利用率低；风机盘管空调系统存在投资高、运行过程中能耗高的问题，生产性温室应用很少，大多应用于一些展览、花卉销售、生态餐厅用途的温室。
半封闭温室采用正压通风模式，在温室山墙内侧设置空气调节室（图 14），空气调节室设 2 个进风口，一个进风口通向室外，一个进风口通向温室种植区，在空气调节室内对进入的空气进行升温、降温和除湿处理，还可以通入 CO2，将经过调节的空气采用风机和柔性材料制成的风筒（图 15）送入温室种植区。以番茄种植为例，半封闭温室具有显著优点，首先，每个栽培槽底部配置风筒，通过风筒上的出风孔洞，可将风均匀输送到所有作物位置，温室内环境均匀性更好，风筒送风距离可达 100 多米，如空气调节室设在两端山墙位置，温室开间方向长度可达 200 多 m，单栋温室面积可做到十几公顷，温室空间利用率和设备利用效率提高。其次，根据种植工艺要求，温室屋面通风口普遍安装有防虫网。使用半封闭温室顶部通风口少，可大面积减少顶窗面积，减少防虫网的用量，同时减少密封性的要求，减小清洗要求，这一点在国内尤其重要，不同于荷兰温带海洋性气候，国内大部分地区空气质量相对较差，各种毛絮、杂物容易在防虫网上集聚，有的温室运行时间不长，湿帘进风口处防虫网已经被毛絮等杂物堵塞，严重影响通风效果，防虫网不易清洗，尤其屋面防虫网更难清洗，如何使防虫网保持清洁一直困扰国内温室行业，半封闭温室虽未根治防虫网清洁问题，但大幅度减少了防虫网面积。再次，半封闭温室采用正压通风，温室种植区气压高于室外气压，还可减少害虫进入温室的可能，意味着使用更少的农药，提高产品安全性。最后，半封闭温室主要以热能作为能源运行，这使得热电联产、生物质能发电厂等能源得以使用，而其他组件只需要少量的额外电力，根据温室企业介绍，该类温室更适用于热带地区使用。
图15 送风风筒
温室涂料
荷兰韦斯特兰地区是荷兰温室最集中的地区，与国内很多设施农业发达地区遍布日光温室和塑料大棚很相似，韦斯特兰地区道路两侧有成片的连栋玻璃温室，单栋玻璃温室面积少则两三公顷，多则十余公顷（图 16），均未看到外遮阳系统（但并不代表荷兰所有温室不使用外遮阳系统），从各家荷兰温室建造企业材料看，采用荷兰模式建造的玻璃温室，无论建在非洲、中东，还是亚洲、美洲，普遍采用遮阳涂料进行降温，很少采用国内常见的外遮阳系统。夏季光照强，屋面涂刷遮阳涂料，秋冬季节光强弱，洗去遮阳涂料，不必考虑外遮阳骨架、遮阳幕布和驱动系统常年设置对温室采光的负面影响，充分体现了荷兰人倡导的“多 1% 的光照，多 1%的产量”的温室设计理念。
图16 荷兰韦斯特兰温室集中区
温室遮阳涂料为温室、大棚而特别研制的专业遮阳降温产品，其含有一种特殊的色素， 可轻而易举地被喷洒在各种温室表面，形成极好的白色涂层，起到反射光线、阻隔热能、遮阳降温的作用，适于玻璃、丙烯酸酯、聚碳酸酯、塑料薄膜表面喷涂。遮阳率根据涂层厚度不同可达 28%~70%，遮阳涂料可随使用时间而自然降解。如需提前去除，也可使用专用清洗剂，简单、快速地清除干净，同时彻底清洁温室大棚表面，增加秋冬季节温室大棚透光率，提高作物产量。
其实荷兰大面积应用的遮阳涂料（图 17~19），在国内出现已有十余年，有企业进行推广，但国内普遍接受程度低，很多温室设计和建造企业从设计阶段就考虑了外遮阳系统， 而外遮阳骨架影响遮阳涂料自动喷涂设备的使用，致使遮阳涂料推广前景受限。
图17 温室遮阳涂料
图18 温室遮阳涂料清洗剂
图19 温室遮阳涂料喷施方法
根据种植工艺要求，除了遮阳涂料外，还有很多其他用途的涂料，如用于散射的涂料， 当光线进入温室时使光线扩散，散射光深入作物下层，提高产量和质量；用于减少热辐射的涂料，大量反射红外线，降低作物叶片温度；用于光选择性涂料，有的涂料可以使透过的红光比蓝光少，有的涂料可降低温室中的绿光和黄光水平。使用温室涂料在满足作物对环境的要求的前提下，可减少外遮阳骨架、驱动系统的投资，在风力大的地区，尤其南方沿海台风易发地区，如果能取消外遮阳系统，对温室大棚的防风性大有好处。
在中国设施农业 40 多年的发展的历史中，温室技术在引进技术的基础上，消化、吸收、再创新，这也是中国温室从“追赶”到“并跑”的重要途径。但是走别人的路就意味着会一直跟在别人后边，常规技术可以引进，关键技术却是学不来的。当前，新一轮科技革命和产业变革风起云涌，设施农业产业正重新洗牌，荷兰、日本等国家也开始积极拓展中国市场，所以中国温室企业更应该加强自主创新，掌握竞争与发展的主动权。可喜的是，此次展会看到国内参展商 40 余家，占参展商总数的近 1/10，包括专业化温室建造企业、温室资材企业、照明设备企业、防虫网和遮阳网生产企业，国内厂家和国际知名企业同台竞技，侧面体现了中国企业的技术水平和创新能力不断提高，今后中国的“巨人”企业会越来越多，设施农业转型升级步伐会越来越快。
注：由于参观考察时间有限，加之笔者技术水平、外文水平有限，文章内容不妥贴之处，望读者海涵、指正，如有兴趣也可以进一步交流探讨。文章引用了部分国外公司的图片，无任何商业目的。
作者：张秋生（农业农村部规划设计研究院设施农业研究所）
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