我国“十一五”计划期间设施蔬菜生产和科技进展及其展望

中国蔬菜2011（2）：1-6CHINAVEGETABLES我国“十一五”计划期间设施蔬菜生产和科技进展及其展望喻景权（浙江大学园艺系，浙江杭州310058）摘要：近年来，我国设施蔬菜生产发展极其迅速，生产面积以每年10%以上的速度在增长，形成了不同区域特色的设施类型、生产模式和技术体系。本文分析了近5年来我国设施蔬菜产业发展特点，并从设施装备研发、设施蔬菜生物学与基因功能研究、设施蔬菜育苗技术、资源高效利用与连作障碍克服技术、抗逆与调控技术、优质与安全生产技术等方面总结了我国近年来取得的主要科技成就。最后在分析我国当今设施蔬菜生产中存在的主要问题的基础上，探讨了我国今后设施蔬菜产业和科研的发展方向。关键词：设施装备；抗逆；资源高效利用；无土栽培；育苗；基因功能中图分类号：S62文献标识码：A文章编号：1000-6346（2011）02-0011-13ProgressinProtectedVegetableProductionandResearchduringtheEleventhFive-YearPlaninChinaYUJing-quan（DepartmentofHorticulture，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China）Abstract：InrecentyearsgreatprogresshasbeenmadeingreenhousevegetableindustryinChina.Theareaofgreenhouseagricultureincreasedby10%everyyearanddifferenttypesofgreenhousefacility，modeofproductionandtechnicalsystembasedonthecharacteristicsofaspecificdistrictweredeveloped.Thispaperanalyzedthecharacteristicsoftheprogressofgreenhousevegetableindustryinthepast5yearsinChina.Wesummarizedthekeyaccomplishmentsinresearchanddevelopmentofgreenhousefacility，biologicalandfunctionalgenomicsofvegetablescience，nurserytechnologyofgreenhousevegetable，highefficientusageofresources，overcomeofsoilsickness，mechanismsandregulationofstresstolerance，andproductionsystemforhighqualityandsafety.Finally，weanalyzedthemajorproblemsingreenhousevegetableproductionanddiscussedthedevelopmenttrendofindustryandresearchinthefuture.Keywords：greenhousefacility,stresstolerance,resourceshighefficientutilization,soillesscultivation,nurserytechnology,genefunction与中文关键词对应设施农业是综合应用工程装备技术、生物技术和环境技术，创造动植物生长发育的适宜环境，实现动植物生产的现代农业生产方式。发展以设施蔬菜为代表的设施农业是实现传统农业向现代收稿日期：2010-12-15；接受日期：2011-01-05基金项目：国家大宗蔬菜产业技术体系，国家“973”计划（2009CB119000）作者简介：喻景权，教授，专业方向：设施蔬菜生长发育与调控，E-mail：[e-mail]致谢：在资料收集和整理中陈双臣博士、夏晓剑博士、李萍芳博士和李鑫、李好、周杰和杨有新等同学提供了帮助。郭世荣教授、于贤昌教授和师恺副教授等对本文初稿提出了一些修改意见，在此一并致谢。2中国蔬菜CHINAVEGETABLES2011年1月（下）农业生产方式转变，建设新型现代农业的重要内容；是调整农业结构、实现农民增收和农业增效的有效方式，是提高土地利用率，建设资源节约型、环境友好型农业的重要途径；是增加农产品有效供给、保障食物安全和社会稳定的有力措施；也是促进农民就业，缓解农业人口压力的有效措施。我国人多地少，资源短缺，发展设施农业尤为必要。“十一五”期间，我国政府加大了对设施农业发展的重视程度和投入力度，中央十七届五中全会明确提出“加快发展设施农业和农产品加工业、流通业，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化”。“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）”明确指出了“积极发展工厂化农业，提高农业劳动生产率”的发展方向。农业部也在2008年发布了“关于促进设施农业发展的意见”，北京、天津、浙江等地省市政府先后出台了发展设施农业的相关文件和扶持政策，科研机构、企业和农民参与设施农业发展积极性空前高涨，各地积极落实扶植政策、稳步加大资金投入、不断强化科技创新，技术培训日益活跃，社会服务日益健全，初步走出了一条适合我国国情的设施农业发展道路。1“十一五”期间我国设施蔬菜产业发展概况“十一五”期间，按照蔬菜设施栽培的高产、优质、高效、生态、安全的要求，以质量和效益为中心，我国设施蔬菜取得了迅猛的发展。截至2010年底，我国设施蔬菜年种植面积估计约达466.7万hm2，分别占我国设施栽培的95%和世界设施园艺80%的面积，成为世界上设施面积最大的国家，比2004年末的253.3万hm2翻了近一番，且仍以每年10%左右的速度在增长。目前，我国设施蔬菜产值已达7000亿元，分别占蔬菜和全国种植业总产值的65%和20%以上，人均设施蔬菜的占有量已达200kg以上，全国农民人均增收接近800元，占农民人均纯收入的16%，提供了近4000万个就业岗位，业已成为我国许多区域的农业支柱产业（张真和等，，2010a，2010b）。我国的设施园艺经过近三十年的发展，基本形成了不同区域特色的设施类型、生产模式和技术体系。从设施类型上看，小拱棚约占40%，大中棚约占40%、日光温室约占20%，连栋温室在0.5%以下。从产地分布看，环渤海湾及黄淮地区仍是我国设施蔬菜的最大产地，约占全国面积的55%～60%，山东、河北和沈阳发展尤为迅速。该区域主要充分利用其充足的光能资源发展节能日光温室，实现了冬春果菜的无加温生产。其中，山东省的设施蔬菜产值已经达到全省种植业总产值的近一半左右。在长江中下游地区，主要通过发展塑料大棚等设施，实现果菜、根菜、叶菜、水生蔬菜等多样化蔬菜的周年生产，面积约占全国的18%～21%；而在西北地区，近年来积极发展以平地和山地日光温室以及非耕地无土栽培为代表的设施蔬菜生产，面积发展迅速，约占全国的8%，其他地区则由于气候等原因（如华南地区），发展相对较为缓慢，约占15%左右。2“十一五”期间我国设施蔬菜主要科技进步“十一五”期间国家和各级政府对设施农业科技极为重视，科技投入显著增加，是迄今设施农业科技投入最多的五年，科技部通过国家“三大”科技计划投入了约2亿元用于基础研究、技术研发和集成示范。在国家“973”计划中，启动了“设施作物对环境的适应机制与产品安全的基础研究”重点项目，在国家科技支撑项目中，先后启动了“园艺作物安全高效生产关键技术研究与示范”、“现代高效设施农业工程技术研究与示范”、“设施农业配套关键技术装备研究开发”、“绿色环控设施农业关键技术研究和产业化示范”等项目，在“863”计划中启动了“基于模型的日光温室结构优化与数字化设计”等课题。农业部则通过启动行业科技计划、“大宗蔬菜产业技术体系”，“跨越计划”以及“园艺标准园”等来推动设施蔬菜科技进步和成果用。此外，国家自然科学基金委员会在“十一五”期间2011（2）喻景权：我国“十一五”计划期间设施蔬菜生产和科技进展及其展望3还专门设立了“设施园艺学”学科及其代码，进一步加强相关基础研究，每年资助5项左右的基础性研究项目。通过这些项目的实施，设施蔬菜产业和科技从量到质都有了不同程度的飞跃，特别在自主知识产权设施装备与环境控制系统研究与开发、设施蔬菜生物学与基因功能基础研究、设施专用种质种苗选育和应用、优质高产高效栽培技术体系、资源高效利用与连作障碍克服、设施农产品安全保障、采后加工与配套设施技术研究等方面均取得了一定成果，形成了不同档次、不同系列的温室产品和大批实用技术，产业规模初步形成，优势效应也得到了一定体现，其中有1项成果获得了国家自然科学奖，多项成果获得了国家科技进步二等奖，开发了近百个产品，申报了数百项发明与新型实用专利，在国内外发表了大量学术论文，其中SCI论文从“十五”期间的每年10篇左右增加到“十一五”的每年30～50篇左右。与此同时，形成了一支年龄结构、知识层次、学科搭配合理的人才队伍。所有这些，为我国设施农业的进一步发展奠定了人才、技术、基地与物质基础。本文围绕设施装备和生产技术方面的内容按领域方向分述主要科技进展。2.1设施装备的研发与环境控制研究进展“十一五”期间，针对目前我国能源短缺、设施装备落后、智能化控制程度较低、关键设备受制于国外的局面，通过多学科合作研究和产学研联合攻关，在现代温室生产技术引进和消化、日光温室改进、设施内部作业机具研发和环境控制等领域取得了显著进展。现代温室结构改进、控制系统消化和配套器具国产化方面取得了显著成效（王丽艳等，2008），国外最近开发的悬挂式栽培设施也在上海农科院等地得到应用。针对我国北方地区日光温室普遍存在采光和保温性能差的问题，张国森等（2009）（CN200920144085.5）发明了一种利用石块浆砌墙体，用砂石堆砌保温层的适宜非耕地地区的砂石墙下挖型日光温温室；魏家鹏等（2009）（CN200910020154.6）研发了工厂化育苗专用日光温室和连栋温室。白义奎等（2010）（CN201010160043.8）研发出东北新型多连栋节能日光温室，土地利用率提高到80-90％；王铁良等（2010）（CN201010160021.1）研发出东北新型落地装配式全钢架结构日光温室，比传统的日光温室在施工速度、用钢量和采光量方面都有了显著提高。在内部结构方面，王晓冬等（2007）研究了下挖深度对日光温室保温性的影响；杨建军等（2009）通过研究提出了西北不同地区最佳墙体厚度，孟力力等（2009）和马承伟等（2010）分别构建了日光温室二维温度场数学模型，开发出了日光温室结构参数优化计算软件；白义奎等（2006）研究则发现缀铝箔聚苯板空心墙体的热工性能较聚苯板夹芯墙体更好，受环境因素的影响较小；李小芳和陈青云（2006）比较了不同厚度砖墙聚苯板等隔热材料不同组合对保温性能的影响；佟国红等（2010）研究了下沉深度和跨度同太阳能供热保证率等的关系，马骥在西部研发并推广了山地日光温室，提高了保温性和土地利用率。针对温室环境数据信息监控特点，韩华峰等（2009）研究了基于ZigBee协议的传感器节点技术，通过组装现场监控无线传感器网络，实现数据远程传输至指定数据库服务器，并提出了基于遮阳网、天窗等机械运动图像处理的温室视频监控新方法；祝诗平等（2009）将嵌入式远程视频采集技术应用到温室监测中，获取温室作物的生长状况、肥水需求情况以及病虫草害动态等信息的反应载体作物的生长图像；张培新等（2006）建立了一套周年连续的温湿通用数据库，对番茄、黄瓜等设施蔬菜的生长发育进程和病害发生进行预测，并可借助新数据的采集对原有环境数据库进行改进和完善、补充；李萍萍等（2006）将温室内外的环境信息实时接入温室蔬菜栽培的专家系统中去，作为驱动变量，为环境控制、病虫害及营养等的管理决策提供参数依据；