西北地区设施农业研究现状及存在的问题_李俊

收稿日期：2012-11-07；接受日期：2013-01-06基金项目：“十二五”科技支撑计划项目（2011BAD29B01），国家“十二五”“863”计划项目（2011AA100504）作者简介：李俊，男，硕士研究生，专业方向：设施园艺植物生理生态，E-mail：[e-mail]*通讯作者（Correspondingauthor）：李建明，男，教授，博士生导师，专业方向：设施园艺，E-mail：[e-mail]中国蔬菜　2013（6）：24-29CHINAVEGETABLES西北地区设施农业研究现状及存在的问题李　俊1　李建明1*　曹　凯1　赵志华1　张大龙1　徐　菲1　杜宏斌2蒋学琴3（1西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室，陕西杨凌712100；2石河子大学农学院，新疆石河子832003；3宁夏回族自治区银川市农业局，宁夏银川750004）摘　要：本文以西北地区设施农业产业发展现状为基础，阐述了西北地区设施农业的总体发展概况，概述了设施农业新能源的综合开发利用、新型日光温室的研制及保温性能的优化等方面的研究进展。针对西北地区设施农业的发展与研究现状，提出了当前西北地区设施农业中存在的一系列问题与建议，以期为今后一个时期西北地区设施农业的进一步发展提供参考。关键词：西北地区；设施农业；研究现状；问题中图分类号：S62　　文献标识码：A　　文章编号：1000-6346（2013）06-0024-06PresentStatusandExistingProblemsofStudiesonProtectedAgricultureinNorthwestChinaLIJun1，LIJian-ming1*，CAOKai1，ZHAOZhi-hua1，ZHANGDa-long1，XUFei1，DUHong-bin2，JIANGXue-qin3（1CollegeofHorticulture，NorthwestA&FUniversity,KeyLaboratoryofProtectedHorticultureEngineeringinNorthwest，MinistryofAgriculture，Yangling712100，Shannxi，China；2CollegeofAgronomy，ShiheziUniversity,Shihezi832003，Xinjiang，China；3AgriculturalBureauofYinchuanCity，Yinchuan750004，Ningxia，China）Abstract：BasedonthedevelopmentstatusofprotectedagricultureindustryinNorthwestChina，thispaperelaboratedthegeneraldevelopmentsituationofprotectedagricultureindustry，itscomprehensivedevelopmentandutilizationofnewenergy，researchprogressinmanufacturingnewsolargreenhousesandoptimizationofheatpreservationcapability，etc．AccordingtothedevelopmentandresearchstatusofprotectedagricultureindustryinNorthwestChina，thepaperputsforwardaseriesofissuesandproposal,soastoprovidereferencesforthefurtherdevelopmentofprotectedagricultureindustryinNorthwestChina.Keywords：NorthwestChina；Protectedagriculture；Researchstatus；Problem西北地区是我国设施农业产业发展的优势地区。大力发展设施农业可以克服干旱半干旱、水资源缺乏、温差大、冬季严寒干燥及土地沙化严重等不利的自然环境带来的影响，对于提升西北地区农业生产能力、自然灾害抵御能力，提高资源的利用率、劳动生产率等均具有重要作用。同时，西北地区地域生态类型多样，周年气候多变，对设施农业的发展提出了许多新的技术问题，2013年（6）25开展符合西北不同气候环境条件设施农业技术研究对我国开发西北，保障全国食品供给具有一定意义。1　西北地区设施农业发展现状1.1　西北地区设施农业的主要类型与面积根据西北地区的气候特点，采用的设施类型主要是具有区域特色自主研制开发的西北节能日光温室（李建明和邹志荣，2004；王宏丽等，2008）。在西北地区，土质墙体保温蓄热性能好，是现有西北节能日光温室中应用最多的墙体，约占所有日光温室的95%（杨建军等，2009）。到2011年底，我国设施农业面积超过400万hm2，西北地区设施农业总面积逾40万hm2，其中80%左右是节能日光温室和大棚，陕西设施农业总面积14.33万hm2，其中日光温室5.33万hm2；宁夏设施农业总面积8.05万hm2，其中日光温室面积3.45万hm2，拱棚逾4万hm2；甘肃设施农业总面积8.80万hm2，其中日光温室3.86万hm2，大拱棚4.95万hm2；新疆设施农业总面积7.60万hm2；青海设施农业总面积约1.33万hm2。1.2　西北地区设施农业栽培作物与效益陕西省是西北地区农业发展最大的省，主要种植秋冬茬及早春茬番茄、辣椒、甜瓜、西瓜及黄瓜等作物，日光温室平均每667m2产值约3万元，大中拱棚每667m2产值1万元左右。宁夏设施农业主要种植秋冬茬及冬春茬的番茄、黄瓜及茄子等作物，日光温室平均每667m2产值约2万元，大中拱棚每667m2产值0.8万元左右（张雪艳等，2011）。新疆设施农业从过去的以蔬菜栽培为主向早春茬西瓜、甜瓜、葡萄等瓜果发展，设施农业平均每667m2产值1万元以上（中国农业机械化信息网，2012）。甘肃省设施农业主要种植冬春茬及早春茬黄瓜、茄子及番茄等作物，日光温室平均每667m2产值1万～5万元（邱仲华，2011）。青海省设施农业主要种植早春茬及秋冬茬的小白菜、黄瓜及番茄等作物，设施农业平均每667m2产值1万～3万元（张小青，2012）。1.3　西北地区设施农业生产经营的主要模式①园区化、集约化模式：政府主导建园，组建集团公司管理，承包给农户经营。如陕北、甘肃及宁夏等市县农业园区不仅规模大，效益好，而且成为设施农业先进技术的推广基地。②果蔬专业合作社模式：通过工商资本、民间资本等社会资本投入到设施农业，进而推动西北地区设施农业果蔬专业合作社的发展，形成了“公司+合作社+农户”的经营模式（张杰等，2012）。③龙头企业带动模式：采用“龙头企业+基地+农户”模式，龙头企业对农户生产的农产品一次性收购，双方不签订合同，自由买卖，价格随行就市。④家庭农场经营模式：设施农业发展中新兴的一种模式，目前在陕西榆林靖边县、绥德县出现以家庭适度规模经营为主的庭院经济，对设施农业多元化的发展起到促进作用，不过规模相对较小，处于起步阶段。1.4　现代农业园区建设步伐加快截至2012年上半年，陕西、甘肃、宁夏等省区各类农业园区已经达到1000个以上，现代农业园已经形成规模，达到500个以上。以陕西省为例，2011年底，以菜、畜、果等为重点的各类产业园区发展到1185个，其中省级农业园区达到150个，培育了杨凌、延安、长安、富平等具有示范推广作用的国家级现代农业园区（中国政府网，2012）。1.5　沙化地区设施农业的发展2010年以来，宁夏沙区设施农业面积发展到0.67万hm2，带动了沙化地区的农业产业。在甘肃省民勤县沙区，2011年全县设施农业0.44万hm2，每667m2日光温室均产值达到12015元，棚内纯收入达到8679元。在新疆，以戈壁土为基础，通过添加一定量的有机质形成少土栽培基质，李　俊等：西北地区设施农业研究现状及存在的问题262013年3月（下）中国蔬菜　CHINAVEGETABLES用作蔬菜、果树、花卉等的栽培，目前戈壁设施少土栽培已辐射到喀什、和田、阿克苏、吐鲁番及阿勒泰等多个县市（凤凰网，2012）。1.6　无土栽培技术在温室中广泛应用以基质和营养液栽培作物的无土栽培技术近年来已经在西北地区日光温室中广泛应用（杜中平，2011），特别是水肥一体化的无土栽培的兴起，大大降低了有机蔬菜在生长过程中病虫害的发生，保护了生态环境，减轻了土壤污染，防止了连作障碍，向人们提供了营养、健康、安全无公害的绿色食品（胡建，2012；吉佩峰，2012）。1.7　精细农业在设施农业中的发展随着科技的发展，以地理信息系统GIS为代表的农业技术在设施农业上大力兴起（刘璐等，2012），另外计算机自动控制技术、全球定位系统GPS及遥感技术RS也相继应用于农业生产中。实现了设施农业水肥一体化及环境的科学管理（吕烈武和郭彬，2008）。2　西北地区设施农业研究的主要内容2.1　日光温室中新能源的应用研究2.1.1　光伏发电日光温室应用研究　光伏发电日光温室是采用光伏电池组件作为屋面覆盖材料，部分替代传统的玻璃和PC板，实现温室作物生产与光伏发电的有机结合（鲍顺淑等，2008；魏晓明等，2011）。在陕西安塞县、杨凌示范区陕西省设施农业工程研究中心对日光温室中光伏系统的应用进行模拟测试，使光伏发电日光温室集研究、示范、节能为一体，研究其对温室能源利用、作物生长期发育及产量的影响。2.1.2　风能、地热能及生物质能等可再生能源的综合利用及开发　风能在设施养殖中的作用主要是提水作业和发电，而在设施栽培中应用较少；地热能主要是浅层地热能的开发利用，采用地源热泵技术，冬季可以供给温室热量，夏季可以制冷使温室降温，但是地源热泵的利用目前处在初探阶段（孙先鹏等，2012）。生物质能在设施农业中的应用主要是“秸秆反应堆”工程技术。研究表明外置式秸秆反应堆能有效改善越冬茬番茄栽培过程中日光温室内的环境条件，缓解晴天日光温室内CO2的亏缺，增加番茄的净光合速率和水分利用率，最终提高产量和经济效益（卞中华等，2012；张静等，2012）。2.2　新型日光温室的设计研究2012年，西北农林科技大学设施农业工程课题组研制开发了多种新型日光温室。①双层幕日光温室：采用双层骨架，外层为普通日光温室骨架，承受温室所有的荷载；内部为单层轻骨架，承受内部保温被荷载。②山地日光温室：黄土高原主要采用山地日光温室，墙体依靠山体，墙体为无限厚度。③集雨日光温室：墙体采用相变砌块砖，后墙是普通粘土墙，在温室的一面山墙修筑蓄水池。④可变采光角日光温室：可变采光倾角温室前屋面倾角为60°，机动屋面的倾角可以在25°～34°之间连续变化。⑤异质夹土后墙日光温室：墙体为两边砌块结构中间异质夹心结构，在后墙内部设计通风通道，通过机械动力通风达到蓄热和放热的功能。⑥相变后墙日光温室：墙体为空心砌块，然后在空心砌块内部填充复合相变材料，进而达到相变蓄热的功能；另外也可以在后墙内侧墙壁上安装PE管材，然后将相变材料充入PE管材内部。⑦非对称双层内保温温室：利用传统日光温室的后墙体，采用背靠背式，在背面设置阴棚，阴棚跨度小于阳棚跨度。阴阳棚的墙体采用砖和混凝土建造，阴棚结构设计与阳棚相似，均通过双层膜覆盖起到保温作用。⑧大跨度双层内保温塑料大棚：大棚跨度为14～20m，外层高度3.8～5.4m，内层高度为3.0～4.2m，长度为60～100m，单体占地面积为840～2000m2。大棚两端采用24灰砖墙体结构建造，内外两层均为钢骨架结构，并覆盖塑料薄膜，在内外两层骨架间覆盖自动2013年（6）27保温被系统（李建明，2012）。2.3　日光温室保温性能的优化2.3.1　日光温室跨度的优化　西北农林科技大学对陕西关中地区冬春茬种植番茄的8、10m和12m三种跨度西北