国内外温室产业发展现状与研究进展

1、国内外温室产业发展现状与研究进展设施农业是外来词汇，在我国也称 工厂化农业工目前学术界和经济界还 没有一个统一和权威的定义。一般来说，所谓设施农业是具有一定的设施、能 在局部范围改善或创造出适宜的气象环境因素、为动植物生长发育提供良好的 环境条件而进行有效生产的农业。具体地说，设施农业是指利用人工建造的设 施，通过调节和控制局部范围内环境、气象因素，为作物生长提供最适宜的温 度、湿度、光照、水和肥等环境条件，使作物处于最佳生长状态，从而获得高 产优质的农产品。但随着经济的发展和科技的进步，高新技术在设施农业中的 应用之趋势日趋明显，设施农业被赋予新的内涵。与设施农业”相比，设施园艺”的范畴较小

2、。设施园艺是指利用现代工程技术和工程化生产方式为植物创造合理的生长 环境，以期获得最高的产量、品质和经济效益的一种高效农业。但在园艺学家 看来，设施农业中用于植物生产的比重较大，故设施农业在一定程度上又被称 为设施园艺"。日光温室”产业作为我国设施农业产业中的主体，近 20年来已成为农业种 植中效益最高的产业。它为解决长期困扰我国北方地区冬季的蔬菜淡季供应、 增加农民收入、节能源、促进农业产业结构调整、带动相关产业发展、安置就 业、避免温室效应造成的环境污染、提高城乡居民的生活水平、稳定社会等均 做出了历史性贡献。2国内外温室产业发展与研究现状2.1 我国温室产业发展现状与发展趋势2

3、.1.1 我国温室发展历史。我国是温室栽培起源最早的国家，在 2000多年前 就已经能利用保护设施（温室的雏形）栽培多种蔬菜，至20世纪60年代，中国的 设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态，70年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墙起到一定的作用。随着经济的发展和科技的进 步，7080年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。90年代开始，中国设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。随着 近年来国家相关科研项目的启动，在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上，中国的设施农业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。近代 温室的发展经历了改良型日光

4、温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段，但 由于各地区生产状况、经济条件和利用目的的差异，至今各阶段不同类型的温 室依然并存。2.1.2 我国温室发展现状。(1)日光温室和塑料大棚。设施园艺生产，特别是日光温室蔬菜生产是近20年来我国农业种植中效益最大的产业。目前我国设施园艺面积已达300多万hm2,总面积占世界首位。其中日光温室面积约 60余万hm2,占温室和大棚等 大型设施总面积的50%以上，北方地区约占整个温室大棚面积的 80%以上。设 施蔬菜面积占设施园艺总面积的 95%以上，设施蔬菜生产总量已超亿吨。我国 北方地区的日光温室经过对其建筑结构、环境调控技术和栽培技术等方面的不 断改进，

5、初步形成了具有中国特色的设施园艺生产体系 一一节能型日光温室配 套栽培技术。在40 n的高寒地区可实现冬季不加温生产蔬菜，基本消除了冬春 蔬菜淡季，该技术在中国北方地区得到广泛应用，南方地区则大力推广塑料大 棚和遮阳网栽培，解决了夏季防雨降温的问题。(2)近年来，我国设施园艺工程的总体水平有了明显提高。设施类型以塑料 大棚和日光温室为主，逐步向大型化、多样化方向发展。地方各级政府将设施 园艺工程作为发展现代农业的切入点，纷纷建立了现代化高效农业示范园区。 据专家分析，在我国300多万hm2的设施园艺生产中，代表设施园艺最高水平 的大型连栋温室在我国仅有 400多hm2,仅占总面积的0.013%

6、左右。2.1.3 我国温室群环境智能化管理现状和发展趋势。我国在九五"、十五”期间，在科技部领导和组织下，实施了 工厂化高效农业研究与示范”项目，利 用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品种 选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和co2等环境因素综合调控技术的研究与攻关，一大批科技成果相继诞生，有效地推动着我国设施农业的发 展。国内有关科研院所在温室环境管理系统、栽培模式、温室降温、补光、除 湿和增施co2,等方面也展开了卓有成效的研究工作，初步形成了具有中国特色 的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研究所研发了具有中国特色的 节能日光温室及适

7、应于不同领域的新型系列温室、现代化温室环境智能控制系统等设施设备；国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支 持系统的研究开发；中国农业大学以及中国农科院蔬菜花卉研究所在环境控制 与栽培技术等方面进行了卓有成效的研究，等等。但有关适合各地方日光温室群环境智能化监控系统的开发与应用”方面的研究和报道较少，即使有，单因素 的监控系统较多，多因素复合监控系统很少且很难大面积推广。2.2 国外温室发展与研究现状2.2.1 国外温室发展现状。国外温室栽培的起源以罗马为最早。罗马的哲学 家塞内卡（seneca,公元前3年至公元69年）记载了应用云母片作覆盖物生产早 熟黄瓜。20世纪70年代以来

8、，西方发达国家在设施农业上的投入和补贴较多， 设施农业发展迅速。目前，全世界设施农业面积已达400余万hm2。荷兰、日本、以色列、美国、加拿大等国是设施农业十分发达的国家，其设施设备标准 化、种苗技术及规范化栽培技术、植物保护及采后加工商品化技术、新型覆盖 材料开发与应用技术、设施环境综合调控及农业机械化技术水平等都具有较高 的水平，居世界领先地位。自20世纪70年代以来，国外设施农业发达国家在温室环境配套工程技术 方面也进行了大量研究，并取得了一些技术成果。以荷兰为代表的欧美国家设 施园艺规模大、自动化程度高、生产效率高，设施农业主体没备温室内的光、 水、气、肥等均实现了智能化控制；以色列的

9、现代化温室可根据作物对环境的 不同要求，通过计算机对内部环境进行自动监测和调控，实现温室作物全天 候、周年性的高效生产；美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的 全封闭式生产体系，即应用人工补充光照、采用网络通讯技术和视频技术进行 温室环境的远程控制与诊断、由机械人或机械手进行移栽作业的植物工厂工大大提高了劳动生产率和产品产出率。2.2.2 国外温室产业发展趋势。当前，国外温室产业发展呈以下态势：温室建筑面积呈扩大化趋势，在农业技术先进的国家，每栋温室的面积都 在0.5hm2以上，便于进行立体栽培和机械化作业；覆盖材料向多功能、系列化 方向发展，比较寒冷的北欧国家，覆盖材料多用玻璃，法国

10、等南欧国家多用塑 料，日本则大量使用塑料；无土栽培技术迅速发展；由于当今科学技术的高度 发展，采用现有的机械化、工程化、自动化技术，实现设施内部环境因素（如温 度、湿度、光照、co2浓度等）的调控由过去单因素控制向利用环境计算机多因 子动态控制系统发展；温室环境控制和作物栽培管理向智能化、网络化方向发 展，而且温室产业向节约能源、低成本的地区转移，节能技术成为研究的重 点；广泛建市和应用喷灌、滴灌系统。过去发达国家灌溉是以土壤含水量或水 位为依据进行水肥管理，而现在世界上正在研究以作物需水信息为依据的智能 灌溉监控系统，如加拿大的多伦多大学正在研发超声波传感器，可检测作物缺 水程度，以指示灌溉

11、。3温室产业中高新技术的应用目前，塑料大棚、温室大棚应用较多。随着自动化、智能化等高新技术的 应用，出现了智能型温室，使农业产品工厂化生产成为现实。工厂化中采用的 高新技术主要有无土栽培技术、营养控制技术、co2施肥技术、环境临测控制技术、机械化作业技术、节水灌溉技术，计算机技术作为一种手段，融于各类技 术之中，实现整个系统的自动监测与集中控制。总之，设施农业的发展集中体 现了生物工程、信息工程、农业工程等多领域的高新技术在农业生产中的应用 状况，发展设施农业产业必须依靠这些高新技术的进步。4我国温室产业发展中存在的问题及建议4.1 存在的问题4.1.1 科技含量低。中国的设施园艺无论是在温室

12、设施本身还是在栽培管理 方面，大多数设施结构简单，栽培管理以传统的经验为主，距离数量化和指标 化的要求还有相当大的差距。中国温室市场上目前使用的不少产品，在高品质 领域主要以国外产品为主。遮阴网的生产上以瑞典、以色列的高品质产品为 主，温室环境控制系统领域上国内的产品同样与国外有相当大的差距，而且国 内现有的一些科研成果与真正地推广应用之间还有一段差距。4.1.2环境调控技术与设备落后，缺乏理论基础与量化指标。由于绝大多数园艺设施类型过于简 易，因此对环境的调节和控制十分有限。张福埃教授认为，塑料大棚往常在遇 到灾害性天气时受损，无法生产。即使在正常天气，大部分塑料大棚所能进行 的环境调控手段

13、也仅限于通风和避风。日光温室遇到寒流或连阴（雪）天，光照不足失去热源和光源时，室内光照、温度、湿度都会出现不适合植物生长的逆 境，轻则减产，重则绝收（如从2008年1月10开始的长达1月之久的连续降雪天气），造成不同程度的经 济损失。4.1.3 缺乏与我国相适应的温室优化控制软件。目前，我国引进温室的控制 系统大多运行费用过高，而自行研制的控制系统又缺乏相应的优化软件，多数 仍使用单因子开关量进行环境因子的调节。而实际上温室内的光照、气温、地 温、湿度及co2浓度等环境要素是在彼此关联着的环境中对作物的生长产生影 响的，而且环境要素的时间变化和空间变化都很复杂，当改变某一环境因子时 常会把其他

14、环境因子变到一个不适宜的水平上。因此，结合温室内的物理模 型、作物的生长模型和温室生产的经济模型，开发出一套与我国温室生产现状 相适应的环境控制优化软件是非常重要和十分迫切的。4.1.4 中国的温室建设上盲目性很大。大量的项目在相应的配套设备、人才 不到位的情况下，盲目地从国外引进高新技术，盲目地低水平仿制国外产品。 温室种植管理上，产品种植前经过市场考察的很少，往往造成产品积压，带来 不应有的损失。相关的种植管理方面的研究距离理论化、科学化、系统化地指 导生产实践还有不少差距。温室企业在产品的售后配套服务方面尚不够完善， 企业的品牌意识、诚信意识不够，相当温室控制软件的研究上与国外企业相比

15、有相当大的差距。4.2 发展建议4.2.1 发展符合国情的现代温室产业体系。国外的现代化温室的确有其独到 之处，其科技含量高、智能化程度高、管理得当。因此，我国应适当引进，以 提高我国温室产业水平。但我国幅员辽阔、气候类型多样、地域条件差别大，经济、技术、市场条 件不一，致使我国不同的地区农业生产条件各不相同。要有计划、有目的地发 展温室产业，而不能盲目地照搬某一国家或地区的模式。必须重视区域特点， 因地制宜，找到适合本地的、先进性与实用性相结合的温室类型，形成适合中 国国情的温室产业发展体系。4.2.2 推进温室产业的规模化和产业化发展。设施农业是一种高投入、高产 出、高效益的产业，只有形成

16、相当规模的生产，才有可能形成强有力的品牌效应，从而占领市场，使资源优势得到有效开发与持续利用，同时带来巨大的经 济效益。因此，各级政府应在搞好规划的基础上，采取加大投入等政策措施， 以有前途、规模大的龙头企业为突破口，集中培育和扶持规模化的温室产业基 地，加快设施农业企业的发展，进而推进设施农业的产业化发展，切忌盲目投 产、政策一刀切、支持引导虎头蛇尾。4.2.3建设温室产业科技创新体系。发展 温室产业必须以科技创新为依托。没有科技含量或科技含量低的温室产业，将 无法确保温室产业得到有效的发展，其经济效益电是相当有限的。因此，必须 加大科研开发力度，切实解决温室产业中关键技术难题，重视温室产业相关生 物技术