设施园艺学-删减

设施园艺学Greenhousemanagement卢钢教授浙江大学园艺系农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室引言设施园艺现状与展望我国实施全面小康面临的问题新农村建设东部和西部差距城市和农村差距农业农村农民020040060080010001200140016001800200019471952196219791985199019952000年代人口（百万）耕地（百万亩）人均粮食（公斤）我国人口、耕地、人均粮食随年代的变化耕地人口农业面临的问题资源限制人口增多WTO压力规模化产业化效益农业立体农业、生态农业、低碳农业、精准农业植物设施农业：水产畜牧一、设施与设施园艺学二、国内外设施园艺发展现状三、设施园艺技术的发展趋势1.设施：采用人工的方法创造的生产场地称之为设施。园艺设施：在不适宜园艺作物露地栽培和生长的季节和地区，人为地创造适宜作物生长的小气候条件进行生产专门建设的保温防寒或防雨防热的设施。一、设施与设施园艺学设施园艺：在不适宜作物（菜、花、果）生长发育的严寒或炎热季节，利用保温、防寒或防雨、降温设施设备，人为地创造适宜作物生长的小气候环境，不受或少受自然季节的影响进行的园艺作物生产特点1）不时栽培。生产季节2）目的：防寒保温，防雨降温，防虫保安全3）保护地设施。投资.4）生产技术要求较高。5）高效益，高风险設施作物与露地作物収益性比較（1998年）農業所得指数0123トマトキュウリイチゴピーマンキャベツレタスハクサイ設施野菜露地野菜生菜黄瓜甘蓝番茄草莓甜椒白菜设施农业投入与效益情况投入现状：设施农业各种类型投入成本不同。设施养殖投入大。经营状况：设施园艺的投入产出比高，经济效益非常可观。浙江省：小拱棚、遮阳棚的年投资回报率达153.42%，塑料大棚的年投资回报率为70.88%。山东省：设施栽培平均效益是露地栽培的5倍以上。一座日光温室的毛收入可以达到17000元，实现纯收入10000元左右。一亩塑料大棚的毛收入为6000元，纯收入为3000元左右。设施养殖：密闭式养殖设施的单个养殖设施年产值1.55万元，单位面积年产值742.94元/平方米，人均年产值2.89万元。有窗式的单个设施年产值为1.93万元，单位面积年产值为674.02元/平方米，人均年产值1.69万元。开敞式的单个设施年产值为1.18万元，单位面积年产值为238.47元/平方米，人均产值1.67万元。3.设施园艺学：是一门涉及园艺学、环境工程学、建筑工程学以及机械、电子跨学科的综合型课程。它主要包括园艺所用的设施、装置和环境检测、调控等方面的内容。设施设备及装置的设计及安装。设施内环境检测及调控技术设施作物栽培技术设施种苗生产技术无土栽培技术采后加工技术机械化、自动化生产技术4.园艺设施的发展简史世界园艺设施的发展大体上分三个阶段：第一、原始阶段：约2000多年前，我国使用透明度高的桐油纸作覆盖物，建造温室。古代的罗马是在地中挖成长壕或坑，上面覆盖透光性好的云母板，并使用铜的烟管进行加温.荷兰农民从19世纪末就开始把玻璃盆覆盖在植物上用于透光和保温，后来采用不足0.5m高的玻璃第二、发展阶段：主要是二次世界大战后，玻璃温室和塑料大棚等真正发展起来，尤其以荷兰，日本为首的国家发展迅速，而且附加设备增多起来。荷兰20世纪50年代初建起了木质结构的人字形玻璃温室，开始了保护地规模化生产。第三、飞跃阶段：七十年代后，大型钢架温室出现，自动控制室内环境条件已成现实，世界各国覆盖面积迅速增加，室内加温、灌水、换气等附加设备广泛运用，甚至出现了植物工厂，完全由人类控制作物生产。今后将向着节能、高效率、自动管理的方向发展。中国设施园艺发展虽然开始较早，但真正大面积运用生产是70年代初开始，至1978年，我国塑料大棚的面积已达8万亩。1982年塑料薄膜地面覆盖已达31万亩。2000年已突破2000万亩。特别是“九五”期间，我国研制开发了华北型、东北型、西北型、华东型、华南型以及东南沿海等不同生态类型区和气候条件的新型、适用的温室及配套设施，提高整体园艺设施水平。我们又自建或引进了一批荷兰型温室，日本及美国型塑料温室，开展了工厂化育苗的技术研究，大面积采用了薄壁镀锌钢管装配骨架的塑料大棚，使我国保护地生产以塑料大棚为主体的体系发挥着更高的生产效益。二、设施生产发展现状荷兰是一个人多地少的国家，种植粮食在经济上是不合算的，因此就集中力量发展经济价值相对较高的鲜花和蔬菜生产。连栋温室；Venlo温室1.荷兰荷兰温室荷兰温室总面积11000hm2,蔬菜4200hm2，温室切花花卉5600hm2，温室盆栽植物及其他1200hm2温室蔬菜主要西红柿（1200hm2,29%）、甜椒（1200hm2）、黄瓜（200hm2）、茄子、莴苣、樱桃萝卜（1600hm2,37%）等。温室花卉以切花为主，次为盆栽植物，有玫瑰、香石竹、百合类、菊花、郁金香、非洲菊、观叶植物等。生产率极高。无土栽培的辣椒高3米，单产为30千克／米2；番茄秧长30多米，单产达60一70千克／米2。荷兰共有7000多农户从事花卉栽培，培育出近1亿个品种，每天向世界出口1700万枝鲜花和1700万盆花。荷兰鲜花在世界鲜花市场的占有率已达60％以上，仅此一项全国每年获得的收益达112.5亿美元，所创造的产值占全国农业总产值的35％左右。2.以色列利用温室冬季生产花卉、蔬菜，“冬季欧洲厨房”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,以色列温室设施3000ha每公顷年产玫瑰花300万支、可产番茄500t。最新开发弥雾气候控制技术，使温室降温需能减小。其它国家，如英、意、法等国，虽国土都比荷兰广阔，但温室面积均不如荷兰，且均以温室蔬菜为大宗，法国和丹麦与荷兰相似，温室花卉面积大于蔬菜面积。3.日本设施面积53518公顷，玻璃温室仅占6﹪，其余约94﹪皆为塑料温室。以蔬菜生产为主，约占70﹪，花卉18﹪，果树12﹪。蔬菜中以果菜类为主，草莓、小黄瓜、西红柿、甜椒、温室洋香瓜等设施栽培面积为25,400公顷，占总栽培面积的32.5﹪，而设施栽培收获量占全收获量的47.4﹪。表1-2日本园艺作物玻璃塑料温室之设施栽培单位：hm2-玻璃温室塑料温室总计-蔬菜花卉果树计蔬菜花卉果树计蔬菜花卉果树计设施栽培1,7649612042,92936,4993,3405,72645,56538,2634,3015,93048,494防雨栽培----2,3751782,1214,6742,3751782,1214,674隧道栽培--------61,503607-62,110表1－2设施园艺作物生产面积（日本）蔬菜(ha)花卉(ha)果树(ha)作物面积比率%作物面积比率%作物面积比率%总面积35.58210054321004575100草莓792922.3切花类433179.7葡萄323970.8黄瓜752021.1柑桔113024.7普通甜瓜597016.8钵物类100818.6梨671.5番茄556315.6枇杷511.1西瓜34009.6花坛用931.7无花果290.6苗类桃220.5茄子17705.0其他36.90.8甜椒15004.2温室甜瓜12703.6生菜4701.3南瓜1900.5010,00020,00030,00040,00050,00060,0001965197519851995年施設設置面積全体:53,518ha野菜:37,484果樹:7,124花卉:8,909(ha)日本施設設置面積的变化菜70%花卉17%果樹13%施設設置面積53,518ha设施面积hm2hm2韩国設施面積(hm2)的変化23698292583780142669452655218901000020000300004000050000600001990199219941996199820003.我国设施生产发展现状1980年代初，三高一低(高投资、高能耗、高成本、比较效益低)的原因，绝大部分相继停止运行。节能型日光温室。1985年，辽宁省在海城地区采用塑料日光温室，冬季不加温生产黄瓜取得成功，并且由第一代节能型日光温室发展到第二代节能型日光温室。1994年我国节能型塑料日光温室的面积为4300多公顷，比1989年扩大39倍.1997年，各种温室大棚己发展到86.67万公顷，成为世界上设施栽培面积最大的国家，其中温室面积22.67万公顷，大棚面积23.33万公顷，中小棚40.67万公顷。1999年全国设施栽培面积达139.6万公顷，其中，温室面积36.7万公顷，大棚面积45.66万公顷.平均年递增23万ha。表1－4全国设施农业种类面积（万公顷）年份温室大棚中小棚合计19780.5271.0671.59419850.9580.7472.5864.29119902.5472.7998.57913.925199514.20611.68831.06156.955199936.7045.6657.24139.620052502009年全国设施蔬菜5500万亩，比2000年增长80%以上，其中大中棚2120万亩，小棚1840万亩，节能日光温室854万亩。设施蔬菜总产量1.68亿吨，占整个蔬菜产量的25%，比2000年提高8个百分点。上世纪90年代中期以来，我国设施蔬菜面积一直稳居世界第一，目前约占世界的90%。2010年中国果树设施栽培面积截至目前已达80000公顷左右。2009年全国花卉保护地面积150万亩。温室、大棚、遮阳棚高效节能型日光温室是我国独创，1985年仅有0.03万ha，1995年增至7.84万ha，增长260倍，1999年达到35万ha。比1995年又增长3.5倍。我国蔬菜人均占有量1985年的119kg/年，1998年达到253kg/年，300kg/年，世界人均占有量102kg/年的2.9倍。效益不断提高每亩大中棚蔬菜收入平均7000元左右，日光温室10000元左右，都比上世纪末提高20%以上，设施蔬菜收入是露地蔬菜的5倍至7倍。2008年全国设施蔬菜总产值4100多亿元，占蔬菜总产值的51%，对农民人均纯收入贡献370元左右。技术不断进步，促进了资源节约和充分利用。设施综合利用与立体种植模式、日光温室高效节能与塑料棚多层覆盖栽培技术以及地膜与滴灌等农用资材的开发应用。设施栽培单位面积产出率高，提高了耕地利用率。与露地相比，大棚蔬菜生育期延长60-90天，节能日光温室延长半年，提高了土地和光热资源的利用率。设施蔬菜无土栽培还能够利用荒山、荒滩和沙漠，可开发新的耕地资源。随着膜下暗灌(滴灌)技术推广普及，提高了水资源利用率。与大水漫灌相比，膜下暗灌(滴灌)技术每亩节水50%以上，2008年该项技术推广约2000多万亩（次），节约用水20亿吨以上。随着日光温室节能技术的改进和推广，减少了能源消耗。节能日光温室比传统的加温温室每年每亩节约煤炭50吨左右，全国854万亩每年可节煤4.27亿吨。与国外的主要差距（1）设施落后发达国家发展工厂化农业采取的是“高投入、高产出”的技术路线。我国采用的是低投入低能耗的技术体系，日光温室就是中国的独创，也是目前温室的主流形式。蔬菜设施一般都是因地制宜、就地取材建立的简易保护设施，抵御自然灾害能力和耐久性差，在低温、霜冻、台风、高温期间栽培作物常受伤害。按照传统的作业方式和经验进行管理。一些自动化、机械化、智能化环境调控技术等现代高新技术还是空白，工作效率低，作业环境差（2）设施内作业以手工为主。我国温室主要是结构简易、设备简陋的日光温室，根本谈不上温、光、水、气等环境的综合调节控制。现有的少量现代化的大型温室，特别是引进温室，虽然硬件装备水平并不低，但生产管理和运行水平远低于国外。（3）装备水平表1－3温室内部装备状况（日本）种类项目玻璃温室（100m2）塑料温室（100m2）总面积比率％总面积比率％设施总面积18.912100402.3