设施园艺发展概况

设施园艺发展概况、存在问题与产业发展前言•摘要：近年来中国设施园艺产业发展迅速，在农产品供应、农民增收和农村经济繁荣方面发挥了重要作用，在作物栽培管理技术、环境控制技术和温室工程技术及配套装备等方面也取得较迅速的发展。文章概述了国内外设施园艺的发展概况与趋势，从设施装备、科技含量、连作障碍等方面分析了目前中国设施园艺存在的主要问题。根据实际情况对中国设施园艺的持续发展提出了相关的重点研究方向：要加强温室结构装备和环境精确控制技术、无土栽培技术、病虫害可持续控制技术、连作障碍克服技术、设施园艺专业品种培育技术等的研究。并从加强政策宏观调控，加大科技创新投入力度，加强设施装备标准化发展，完善园艺产品供求预警及构建质量安全控制长效机制等方面提出了产业化发展措施与建议。•关键词：设施园艺；日光温室；大棚；无土栽培；发展概况；产业特点ArtificialProtectedHorticulture•设施园艺是通过现代农业工程、机械技术和管理技术改善局部环境，以生产优质、高产、稳产农产品的一种环控农业，是作物栽培技术、环境控制技术与温室工程技术高度交叉融合的产业。设施园艺科技含量高，是一个国家或地区农业现代化水平的重要标志之一，发展设施园艺是由传统农业向现代化农业转变的重要组成部分。目前，许多国家发展了大规模的现代设施园艺，并成为其支柱产业，从设施栽培专用品种、栽培方式、温室配套控制技术及设备等方面推出标准化成套模式。欧美及日本等发达国家在发展设施园艺过程中，不仅能高水平地进行设施建设和能源利用，并且配套有先进的栽培、管理技术，获得极高的经济效益。•目前，荷兰已建成1.1万hm2玻璃温室，主要以文洛（Venlo）型连栋温室为主，其中约50%用于种植月季、菊花、百合、小苍兰及兰花等观赏植物，每年出口总额超过60亿美元，其余玻璃温室则主要用于番茄、黄瓜和辣椒等蔬菜生产，其中番茄产量可达800t·hm-2、黄瓜产量可达1000t·hm-2，达到了极高的产量和效益水平。以色列设施园艺面积约2.6万hm2，温室工程、新品种培育、栽培管理和节水灌溉等方面研究和应用都处于世界领先水平，番茄产量高达480t·hm-2，而温室种植玫瑰花最高产量达320万株/hm2。日本与韩国设施园艺也较为发达，在设施环境调控、设施专用品种选育和无土栽培技术等方面都处于亚洲领先地位。中国发展设施园艺可有效提高土地产出率、资源利用率和社会生产率，对保证农产品供给，促进农业发展、农民增收，增强中国农业综合生产力都具有十分重要的意义。ProtectedHorticultureGreenhouseAgreenhouse(alsocalledaglasshouse,or,ifwithadditionalheating,ahothouse)isastructurewithwallsandroofmadechieflyoftransparentmaterial,suchasglass,inwhichplantsrequiringregulatedclimaticconditionsaregrown.Thesestructuresrangeinsizefromsmallshedstoindustrial-sizedbuildings.Aminiaturegreenhouseisknownasacoldframe.Theinteriorofagreenhouseexposedtosunlightbecomessignificantlywarmerthantheexternalambienttemperature,protectingitscontentsincoldweather.Manycommercialglassgreenhousesorhothousesarehightechproductionfacilitiesforvegetablesorflowers.Theglassgreenhousesarefilledwithequipmentincludingscreeninginstallations,heating,cooling,lighting,andmaybecontrolledbyacomputertooptimiseconditionsforplantgrowthVenlo温室•Venlo型温室20世纪50年代起源于欧洲的荷兰，是中国目前应用最广，使用面积最多的温室结构。一跨为三尖顶，温室具有小屋顶，多雨槽，大跨度，格构架结构等特点，内部可方便地设备隔间；温室采用热镀锌钢制骨架、产聚碳酸酯中空板覆盖材料，铝合金型材或专用聚碳酸酯连接/密封卡件。中国设施园艺发展现状•1978年不足0.7万hm2发展到2013年的187.4万hm2，成为世界设施园艺第一生产大国，栽培作物已从单一的蔬菜扩展到瓜果、食用菌、中草药、花卉等多种经济作物领域。栽培地域也不断扩大，目前中国所有省（区、市）都有设施园艺生产，不同地区设施形态也各具特点。北方主要发展高效节能日光温室，南方则以塑料大棚及简易设施栽培为主。根据农业部农机化司统计，2008-2013年，中国设施园艺（包括连栋温室、日光温室、塑料大棚）栽培总面积从81.3万hm2增加至187.4万hm2（表1），平均年增长率为18.5%。从产地分布看，辽宁、山东、河北、江苏是中国设施园艺发展最快的4个省，约占全国设施面积的58.8%。这些地区利用充足的光照资源发展节能日光温室，实现越冬及早春果菜生产。长江中下游地区主要发展塑料大棚等设施，实现冬季果菜、根菜、叶菜的生产。国外设施园艺发展国外设施农业特点•2.2.1先进工业技术广泛应用于设施园艺•国外发达国家已将自动化技术应用到园艺作物的育苗、耕作、施肥、病虫害防治及农产品的收获、分装、储藏、保鲜等过程，节约了大量劳动力。目前，荷兰、日本、美国、以色列、韩国开发出的耕作、移栽、嫁接、施肥、喷药、采摘、移栽、消毒等配套机器人装备，荷兰开发的温室屋面自动清洗装置，用于清洗温室玻璃灰尘，大幅度提高了温室的透光率。在园艺产品采收及后加工过程中，发达国家也广泛使用自动化机器，在包装、产品转运、产品快速分级等过程基本实现了机械化、自动化。•2.2.2高新技术在设施园艺中大量应用•设施园艺是多种高新技术集成的平台，包括计算机控制、物联网、无土栽培、生物技术、物理化学技术、新材料及新能源利用等，是多个学科交叉的集成体。现代化计算机控制技术和传感器技术已使设施园艺向工厂化、数字化、智能化发展，基于数字化的模型能够对温室进行准确的管理。从育苗、定植、栽培、施肥、灌溉等过程，发达国家设施园艺已基本实现智能化操作管理，可根据作物生长特点自动调节温室内温度、湿度、CO2浓度等，为植物创造最适宜的生长环境。欧美一些现代化温室采用物联网技术、逐步实现管理网络化。•日本、韩国在设施环境调控技术方面处于亚洲领先地位。节能减排也是欧美国家研究的重点领域，主要包括提高温室覆盖材料的透光率、优化温室结构、减少热能损失、热能多用途利用，大大降低了单位产量的能耗。LED作为补光光源也是目前国外节能领域研究的热点之一，与传统钠灯相比，LED光源节能效率可达50%以上，并且光源的使用寿命大幅延长。•2.2.3无土栽培技术的广泛应用•无土栽培以人工制造的作物根系环境取代了土壤环境。可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分的供应矛盾，作物根系处于最适宜的环境条件，从而充分发挥作物的增产潜力。目前无土栽培最发达的国家是荷兰，所有温室蔬菜生产都采用无土栽培技术。商业性无土栽培以基质培为主，荷兰基质栽培占无土栽培面积的90%以上。无土栽培改变了传统的种植模式，可以避免设施栽培出现土壤连作障碍，作物的产量大幅提高，产品品质也有显著改善。•2.2.4选育出大量设施园艺专用品种•品种是现代农业的核心竞争力，现今设施园艺发达国家都非常注重温室专用品种的培育，根据不同地区，有针对性地进行设施园艺专用品种的研发。在品种的选育过程中，细胞组织培养、体细胞杂交、原生质体融合、遗传标记、转基因等技术也越来越多地应用于育种中，在茄子、番茄、甜椒、黄瓜及叶菜类作物上培育出一大批优良品种，欧美国家凭借其创新能力，使其设施园艺作物种子在世界上处于垄断地位。•2.2.5环境保护应用于设施园艺•设施园艺高产出是以投入高，耗能高为前提，大量农药、化肥的使用会导致环境恶化，发达国家已把环境保护技术和产品应用于设施园艺。如通过释放害虫天敌已取得很好的防治效果，蚜虫、白粉虱及斑潜蝇等主要害虫天敌已商业化，可以通过“以虫治虫”的方式，来防治害虫，大大降低了农药的用量。岩棉是一种比较好的无土栽培基质，在欧美国家有大量应用，但由于岩棉在自然界不易降解，大量使用过的旧岩棉会造成严重的环境污染。加拿大、荷兰等国家已经研制出可以替代岩棉的易降解的新型基质，以减轻对环境污染的压力。荷兰等国采用熊蜂给番茄授粉，取代传统的震荡授粉及喷施化学激素，既提高了番茄的产量和品质，又降低了劳动力成本。中国设施园艺发展特点•3.1设施园艺增效明显•2008年全国设施园艺总产值为7079.8亿元，占园艺产业总产值的51.3%，利用22%的播种面积，创造了36.8%的产量，63.1%的产值。2010年设施园艺总产值约7400亿元。目前，全国设施园艺年产值已超过1万亿元，部分省份设施园艺收入已超过当地农民纯收入一半以上。与露地种植相比，设施园艺通过对生产环境调控从而大幅度提高单产效益，产值则比露地生产提高3-5倍。•3.2高新技术逐步应用于设施园艺•3.2.1温室设施装备水平和环境控制技术不断提高随着中国设施园艺产业化发展，设施装备水平也逐渐提高。现代化连栋温室、日光温室的设计和建造水平不断提高，温室的各项性能显著改善。环境控制技术是现代设施园艺研究的重要内容，中国已开发了一系列的设施园艺环境控制系统，如温室环境数据采集控制系统、肥水一体化自动灌溉控制系统，可以更加精确和高效地实现对温室环境参数的自动控制；在栽培环境监测与控制方面，基于云技术、无线传感器的物联网技术研究也取得显著进展。中国设施园艺环境控制系统正朝着网络化、智能化和无线化发展。•3.2.2无土栽培技术和连作障碍调控技术已获广泛应用中国无土栽培系统主要包括水培和基质栽培两大类，其中基质栽培占95%以上。由中国农业科学院蔬菜花卉研究所研发的有机生态型无土栽培是中国无土栽培的主要形式，占全国无土栽培总面积75%以上；•3.2.3资源利用率逐步提高，节能环保设施技术成为设施园艺发展方向中国设施园艺建设以合理利用当地气候资源为原则，各个地区都研发了具有各自特点的技术应用于日光温室及连栋温室，研究开发了多种新型节能日光温室结构和新型高透光、防老化、防雾、高保温的新型复合温室覆盖膜，研发和使用新型保温材料、高效降温设备和相变蓄热墙体等，综合节能率可达11.6%—38.5%。非耕地有效利用也取得了显著进展，西部地区利用充足的光能资源和非耕地资源，利用秸秆和沙为栽培基质进行主要设施蔬菜的生产，实现了非耕地的有效利用。膜下滴灌等微灌技术获得广泛应用，肥料利用率提高1倍。肥水一体化使用技术和配套控制装备的研发也取得了长足的进步，有效替代了国外类似产品的进口。•另外，中国设施作物病虫害防治技术，农药残留控制技术等方面也取得了显著进步。通过选育抗病、抗虫品种，推广应用了防虫网、性诱剂、黏虫板、硫磺熏蒸、生物农药和有色薄膜等环境友好型病虫害防治技术，减少了农药使用对环境的危害。病虫害生态防治技术，对病虫害进行早期预测，利用生物农药及天敌昆虫进行有效防治等都取得了较好的效果。中国设施园艺存在的主要问题•虽然近些年中国设施园艺发展迅速，设施栽培面积与人均供应量已居于世界第一位。但由于中国设施园艺的设施类型多样，相关科研工作开展时间较短，在栽培技术、环境调控及专用品种等方面与发达国家还有不小的差距。同时，目前中国设施园艺仍以个体农户生产经营为主，产业化水平低，设施园艺效益优势不能完全体现。目前中国设施面积世界第一，其中90%以上进行蔬菜生产，但中国温室蔬菜平均年产量仅约为