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设施园艺学 第一章绪论 1设施园艺及其在农业中的地位 2设施园艺的历史 现状与将来 3中国设施园艺的经营状况 存在问题及发展趋势 1设施园艺及其在农业中的地位 1 1设施园艺的概念设施园艺 protectedhorticulture cultivationundercover 是指露地不适于园艺作物生长的季节或地区 利用温室等特定设施 人为创造于作物生长的环境 根据人们的需要 有计划地生产优质 高产 稳产的蔬菜 花卉 水果等园艺产品的一种环境调控农业 由于生产的季节往往是在露地自然环境下难以生产的时节 又称 反季节栽培 或 错季栽培 等 1 1设施园艺的概念 集建筑工程 环境工程 生物工程为一体 跨部门多学科的综合科学 包括如下内容 设施设备标准化与规范化技术设施栽培技术种苗技术植保技术采后加工技术无土栽培技术新型覆盖材料的开发与应用设施内环境调控技术农业机械化 自动化 智能化 1 1设施园艺概念的发展历史20世纪50 70年代的教科书中称为保护地栽培 protectedcultivation 包括 温室 塑料薄膜大棚 阳畦 风障 小拱棚 地膜覆盖等 20世纪80年代 农业部和教材中出现 现代设施园艺还包括植物工厂 太空农业 无土栽培 工厂化穴盘育苗 遮阳网 避雨棚栽培等 1 2设施园艺与人民生活的关系随着人们生活水平的不断提高 园艺产品的需求量迅速增加 成为农业产业结构调整的重要内容 蔬菜是我国设施园艺生产面积居首位的作物 目前菜田面积达1330万hm2 其中设施栽培面积突破140万hm2 反季节栽培提供高质量产品供应市场 温室花卉经济效益高 果树设施栽培是解决人们对淡季水果需求的重要途径 1 3设施园艺业在农业中的地位经济效益高农业结构调整的优选项目 179万hm2 世界设施栽培面积最大国家 蔬菜周年供应我国北方地区冬春淡季缺菜 不得不依赖设施栽培与露地贮藏加工和南菜北运相结合菜篮子 美化环境 绿化祖国 陶冶情操 改善生态环境 观光旅游 娱乐型农业相关产业的发展 1 4设施园艺在园艺作物周年生产中的作用育苗越冬栽培 促成栽培 早熟栽培 半促成栽培 延后栽培 抑制栽培 炎夏栽培软化栽培无土栽培 2设施园艺的历史 现状与将来 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 1 总结推广传统保护地栽培技术阶段建国初期 总结北京 济南 沈阳等传统保护地栽培技术 形成了以风障 阳畦等为主的保护地栽培体系 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 二 塑料大棚和地膜覆盖推广普及阶段 50 80年代 50年代中期 建成小拱棚用作蔬菜早熟栽培 60年代 PVC代替玻璃成为主要覆盖材料 1965年建成我国第一座竹木骨架的塑料薄膜大棚 占地667m2 生产早春黄瓜 提前一个多月采收 六五 期间 研制装配式热镀锌钢管塑料大棚连栋化 高大化 规模化发展地膜覆盖推广 学习日本 1979年 地膜覆盖的优点 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 三 日光温室和遮阳网 防虫网和避雨栽培普及推广阶段 80 90年代 80年代中期 大连和鞍山等农业科技工作者研发高效节能型的拱圆式塑料日光温室及其栽培技术 在高纬度地区进行冬春茬黄瓜不加温栽培 实现1月上市 4月初结束 80年代后期 遮阳网代替传统的芦帘阴棚覆盖生产夏秋季节栽培 从冬季拓展到夏季 随着环保意识增加 90年代开始推广防虫网覆盖栽培及避雨栽培 四 大型现代化温室引进与国产化发展时期 以90年代为主 1995年 北京中以合作农场率先从以色列引进现代化大型塑料温室 1996年 上海从荷兰引进15hm2venlo型现代全自控温室 之后从荷兰 以色列 美国 法国 日本和西班牙等十多个国家引进了175 4hm2现代温室 现代温室的发展带来了工厂化穴盘育苗技术的发展 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 工厂化穴盘育苗 四 大型现代化温室引进与国产化发展时期 以90年代为主 无土栽培的兴起 避雨栽培的日益增多 蔬菜育苗 高档夏菜和欧亚种葡萄栽培 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 中国设施园艺发展的现状设施种类以简单型为主环境可控程度低抗灾能力弱市场流通体制尚不健全经济效应不够高栽培 经营管理方面缺少经验和人才 2 1中国设施园艺的发展历史与现状 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 1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 此时可以说是温室的原始阶段 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 第三 飞跃阶段 70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 油水 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 温室内装备有加温 多层幕 换气扇 自动酒水 CO2气体施肥以及水耕栽培设施 为自动控制环境因子创造了条件 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 一 设施面积较大 发展程度不同世界设施农业比较发达的国家有 北美的加拿大和美国 西欧的英国 法国 荷兰 意大利和西班牙 中东的以色列 土耳其 亚洲 大洋洲的日本 韩国 澳大利亚等国家 西北欧国家由于常年天气较冷 夏季短 气温不高 以玻璃温室为主 而亚洲 南欧 北美以塑料温室为主 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 二 设施结构多样化 1 小拱棚用支撑物托住塑料薄膜 高度在1米左右 两侧薄膜埋人土中 方法简便 2 塑料大棚外型有篷型 屋顶型 以塑料膜为覆盖物 内部设施较少 主要用于春 夏 秋生产 3 温室大约有三个等级 第一是初级温室 指一般小型温室 不具备调温 通风等设备 第二是现代化温室 指连栋大型温室 可以实行耕种机械化 管理自动化 第三是工厂化温室 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 三 建筑材料的多样化 以美国为例 第一阶段 1950 1969年 温室以木结构为主 覆盖材料几乎全部用玻璃 有加温设备和自然通风 室内以土壤栽培为主 第二阶段 1970 1989年 金属骨架温室逐步增加 20世纪80年代以后建的温室 几乎全部用镀锌钢 镀锌管和铝合金的屋顶 80年代中期 二氧化碳施肥技术 应用计算机控制温室环境及滴沼技术 无土栽培技术已普遍应用 温室降温采用电扇强力通风 用冷水墙加强通风的技术也比较普及 第三阶段 1990年到现在 聚碳酸酯板 PC 已进入实用阶段 光谱选择薄膜发展很快 如在塑料薄膜中加入类似硫酸铜的染料 就可降低远红外光的透射率 使温室内温度降低 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 四 温室管理向电子化 机械化 专业化发展 基本实现自动化管理温室管理主要由于采用了电子计算机控制环境和无土栽培技术 使植物在最佳小气候条件和根系环境中生长 产量水平得以突破 荷兰的温室面积中的70 以上已采用无土栽培 其中绝大部分采用岩棉栽培 微电脑控制温室的生产达90 以上 使作物栽培向自动化 工厂化发展 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 五 温室的科研成果不断转化 推动着生产迅速发展日本对温室的科学研究一直比较重视 据 阳本农业新闻 报道 一种利用气压支撑的塑料大棚温室 目前在日本农村已经广为使用这种气压式塑料大棚 比传统的和钢架支撑的塑料大棚价格便宜 而且进光性好 可控制温度 因此受到欢迎 对温室的废旧塑料的处理方法已研制成功 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 五 温室的科研成果不断转化 推动着生产迅速发展美国在温室研究中推出了以下新技术 1 太阳能水墙温室美国东北部研制开发 温室东西北三面墙上均装有15cm厚的带玻璃罩的太阳能聚酯电池板 该装置的绝热性能相当于4块玻璃 使水温上升到15 27度 然后再用太阳能驱动抽水喷灌 2 无土栽培主要为番茄 黄瓜和生菜 多数温室用于种花 50年代到70年代 无土栽培的方式以水培为主 以石砾 砂等固定根系 营养液循环利用 这种方式成本高 以后逐渐减少 80年代开始用营养液膜和袋培系统 基质为草炭 蛭石 珍珠岩和各种泡沫废脚料 同时也从欧洲引进少数岩棉栽培系统 90年代以来 岩棉系统占绝大多数 不用基质的水培系统已经很难见到了 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 五 温室的科研成果不断转化 推动着生产迅速发展美国在温室研究中推出了以下新技术 3 二氧化碳的应用近20年来 美国温室内已普及增施二氧化碳的技术 增施的浓度达到空气二氧化碳的3倍 主要是采用燃烧碳氢化合物的方法 4 熊蜂授粉从1991年开始 把振荡授粉改为熊蜂授粉 熊蜂比普通蜜蜂个头大 身体强壮 而且不伤人 一般采用这种方法能使作物产量提高20 左右 人工援助不如熊蜂均匀 熊蜂的工作时间是日出授粉 日落休息 雄峰由专业户饲养 可以租用 每个蜂箱80只蜂 能授1500m2的面积 平均每只蜂授粉面积为20m2 租金很便宜 蜂箱每月更换一次 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 五 温室的科研成果不断转化 推动着生产迅速发展美国在温室研究中推出了以下新技术 5 机器人移苗平均1 2秒一株 机器人能辨别苗的好坏 把不好的苗抛到一边 只移栽好苗 6 基质消毒正在研究太阳能消毒法 可节约能源 消毒效果可接受 可大大减轻病虫的传播 因为蒸气消毒太贵 化学消毒污染环境 太阳能消毒法是比较理想的发展途径 2 2世界设施园艺的发展简史与现状 2 2 2国外设施农业发展现状与趋势 荷兰 日本 美国 以色列为代表 六 温室生产产业化体系已完整运行美国蔬菜产业 产前的种苗和肥料公司 移栽的蔬菜苗均是专业育苗公司提供 有世界最大的年产10亿株商品苗的speeding种苗公司 1亿的山本种苗场 100 200万株的santafenursery种苗公司 育 芹菜 生菜等 特点 苗生长整齐 成本低 育苗科技含量高 产中的机械化生产体系 从整地施肥 起垄作畦 移栽 中耕 打药 除草 收获等作业都有配套机械 产后的销售与加工体系 美国蔬菜大部分为超级市场销售 也有定期开放的农贸市场 1 2次 W 零售市场蔬菜90 不包装 成本计算 蔬菜生产成本1 3 收获 包装 预冷占1 3 流通和损耗占1 3 荷兰温室作物面积 2003年 荷兰温室蔬菜品种构成 2003年 荷兰温室结构与栽培模式 玻璃温室占99 PC板和农膜占1 Venlo型单栋温室面积 100 200居多温室高度 5 5 6 0m栽培方式 无土栽培使用岩棉及其它基质 果菜占70 果菜种植密度 2 2 5株 m 2平均产量 番茄50kg m 2 黄瓜70kg m 2甜椒25kg m 2 3中国设施园艺的经营状况 存在问题及发展趋势 3 1中国设施园艺的经营状况我国经营品种以单一的蔬菜为主体 花卉 果树 种苗等占的比例极少 但拓展速度很快经营体制以个体家庭承包责任制和集体所有制为主 规模偏小 企业经营者多雇用劳力经营产品流通仍以国内消费为主 出口外向型农业运营正在日益增长 3 2中国设施园艺的存在问题1 盲目引进 重硬轻软温室制造工厂较少 仅限于北京 上海等大城市不能生产内部配套设备 出现到处引进局面进口温室价格高 效益低 能耗大 且结构和种植技术亟待改进大多只引进硬件 很少考虑种植技术 造成形式上好看 实际上效益低 3 2中国设施园艺的存在问题2 设施的配套水平低覆盖材料品种少 质量差 寿命短 价格昂贵国外的覆盖材料导入高新科技 发展很快透光性 保温性和使用寿命等方面都取得突破性进展 3 2中国设施园艺的存在问题3 环境调控技术亟待提高大棚 日光温室栽培技术缺乏量化指标 经验色彩浓厚 科技含量不足 只能被动地保温 降温 遮阳 防雨 而不能主动地调节温 光 水 肥 气 限制设施栽培作物高产优质栽培 3 2中国设施园艺的存在问题4 栽培作物单一 专用品种缺乏以蔬菜 西 甜 瓜和水果 花卉为主 专用品种很少 多为露地品种搬到棚室中 引进欧美温室品系 成本高 消费习惯有差异 栽培种类单一 引起一系列问题 如病虫害防治 轮作倒茬 盐分积累等难以解决 3 2中国设施园艺的存在问题5 设施连作障碍严重土壤中病虫基数积累 土壤次生盐渍等日益严重 土壤理化性劣变 根系自毒性分泌等相继出现 导致产品质量的下降 有机基质栽培技术较好地解决了这一问题 但这项技术目前还未得到广泛的应用 3 2中国设施园艺的存在问题6 绿色食品生产意识不强化肥 农药用量过多 存在不同程度的污染 无土栽培用化肥配制营养液 虽然产量高 效益好 但产品硝酸盐含量高 不能进入有机食品或无污染食品序列 灌溉排出液硝酸盐含量超标 污染地下水 产品风味欠佳 3 2中国设施园艺的存在问题7 经营管理意识亟需强化设施园艺是高投入 高出产 科技社会性密集型的集约农业 经营者要有较强的经营管理意识和广泛的专业知识 根据市场需求从提高产品质量 降低成本等综合经营管理入手 增加经济效益 3 3中国设施园艺的发展趋势1 因地制宜优化设施结构 建立计算机环境自动控制系统对引进温室