设施农业的地位与作用
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当今世界农业发展总的趋势之一就是各种高新技术迅速应用于农业生产,于是设施农业得到迅速发展。在自然条件下,环境和物质能量的供应往往总是与生物体需要有较大的差距,从而造成减产。而长期过大的差距则形成灾害。避免灾害,提高水土资源的利用效率和转化效率,抗逆增产,就需要对环境和物质能量的供应及其运移、转换过程加以调控。具体讲,设施农业就是利用人工建造的设施、并能在局部范围内改善或创造环境气象因素,为种植业、养殖业及其产品的贮藏保鲜等提供良好的环境条件,以期将农业生物的遗传潜力变为现实的巨大生产力,获得速生、高产、优质、高效的农畜产品的农业[1]。设施农业是依靠科技进步而形成的高新技术产业,是农业实现大规模商品化、现代化的集中体现,也是农业高产、优质、高效的有效措施,是世界各国提供多样化新鲜农产品的重要手段,属于高投入高产出,资金、技术、劳动力密集型的产业。
现代化设施可调节光、热、水、气、矿质营养等生物生长5大要素,能把外界环境的不良影响减少到最低限度,同时还可以对内部环境加以补充,如加温、增加CO2浓度等,一反常规的生产方式,在一定程度上克服了传统农业难以解决的限制因素,使得资源要素配置合理,加强了资源的集约高效利用,从而大幅度提高了农业系统的生产力,形成高效益生产,使单位面积的生产力成倍乃至数10倍的增长。目前比较流行和成规模的设施农业类型主要有以下4种模式:(1)简易覆盖型,以地膜覆盖为典型代表,适合于寒冷、干旱的北方大田生产;(2)简易设施型,主要是中小拱棚,以塑料薄膜低空(低于2m)覆盖为主,多用于城郊的蔬菜保护地栽培;(3)一般设施型,主要是塑料大棚、日光温室、加温温室、微滴灌系统,以及近海网箱养鱼等;(4)复杂设施型,主要指工厂化育种育苗、工厂化生产及无土栽培等,即借助于大型现代化温室的工厂化农业,一般包括加热系统、降温系统、通风系统、遮阳系统、滴灌系统和中心控制系统等[2]。高科技和现代化生产要素投入为其显著特征,高效益的专业化、商品化生产为其主要目的。目前设施栽培的作物主要为蔬菜、花卉及瓜果类。
2设施农业生产力
设施农业打破了传统农业的时季、地域之“自然限制”,创造了速生、优质、高产、均衡、高效的现代化农业,因而世界各国在大力发展设施农业。荷兰、以色列等国把发展设施农业作为本国农业的主要特色。荷兰温室面积占全国耕地面积的1.26%,占世界玻璃温室面积的1/4,切花出口量占世界出口量的71%,年营业额达160亿荷兰盾(相当78亿美元,平均年产值78万美元/hm2),约占全国农业总产值的20%,年出口额达39亿美元,占全国出口额的50%。以色列的设施园艺水平也堪称世界一流,这样就大幅度地提高了农业生产力水平[3]。80年代以来,我国设施农业迅猛发展,取得了巨大进步。我国是世界上设施栽培面积最大的国家,至1997年,设施栽培面积达到120万hm2,有塑料中、小拱棚56万hm2,各类温室35万hm2。大中城市基本实现了蔬菜的全年供应,蔬菜的人均占有量超过世界平均水平[4]。特别是北纬40°以上的高寒地区利用具有中国特色的日光温室技术,依靠简易的设施,在冬春季节里不加温也能生产出黄瓜、番茄等喜温果菜。
我国沿海发达地区和内地的一些农业科研单位,近年来也开始发展设施农业。山东省设施农业近10年得到了迅速发展,逐步形成了以拱形大棚和日光温室为主要栽培方式的冬春保护地蔬菜种植,成为山东蔬菜业的重点和特色。据不完全统计,1997年山东全省设施栽培的蔬菜面积达到40.0多万hm2,蔬菜产量2900多万t,产值291.7亿元,占全省蔬菜总产值的58%,山东设施栽培蔬菜的面积约占全国设施栽培蔬菜总面积的40%。自1992年陕西延安开始建设高效日光温室蔬菜大棚以来,设施农业面积不断扩大。到1993年累计建大棚1446座,总产鲜菜614.55万kg,总产值达1352万元。1994～1995年,温室大棚迅速扩大到13个县区43个重点乡镇,新建大棚3508座,累计达4954座,总产鲜菜2234.25hm2万kg,总产值达4468.5万元。至1999年底,大棚蔬菜发展到11450座,蔬菜总面积发展到7000hm2,蔬菜总产量达23.6万t,总产值2.3亿元。2000年,大棚发展到15950座。安塞沿河湾镇杨家沟村有农户78户,标准棚178座,人均纯收入1840元/a,其中大棚收入占90%以上。
3设施农业在生态环境建设中的作用
随着国家经济发展战略向中西部的转移和西部大开发的启动,对西部地区的生态环境建设提出了更高的要求。在以植被恢复重建与土地合理利用为重点的生态环境建设中,强化生态建设,创建一个和谐的“山川秀美”的生态环境与经济发达的西部地区,对实施西部大开发,尤其是大西北的开发必将产生深远的影响。未来15年,西部地区将经历历史上从来未有过的变革,将进行大规模的生态环境建设,如何按照可持续发展的战略思想,为西部大开发创建更为和谐的生态环境和经济发达的社会环境已经成为一项十分紧迫的任务。随着我国西部生态环境建设的进行和产业结构调整步伐的加快,设施农业生产得到了迅速发展,栽培面积不断扩大。有关资料显示,近年来我国的设施蔬菜栽培面积每年以50%左右的速度增加,已经成为世界设施栽培面积最大的国家。设施蔬菜已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一,尤其是在我国实施的西部大开发及生态环境建设中,大面积的坡耕地被种植为林地和草地,而大量的农村劳动力集中到面积十分有限的川平地和低部位的梯田上。如何促进农村产业结构的调整和农民增收,是确保一个地区农村经济发展和生态环境建设成果的重要问题。
据统计,在以植被建设为中心的生态环境建设重点地区——黄土高原地区的延安,从1999年开始大规模实施退耕还林种草生态环境建设工程以来,山坡地林草面积不断扩大,坡耕地种植面积不断减小。设施农业成为该区农业发展一个新的支柱产业。仅以一个乡镇为例,在2000年全镇耕地面积中,粮食作物占农耕地面积的94.15%,而总产值仅占到71.51%;经济作物面积占0.46%,产值占0.85%;蔬菜面积占2.54%,而总产值占到11.98%。蔬菜单位面积产值是经济作物的2.56倍,是粮食作物的6.2倍。在10个川道村中,粮食作物面积占农耕地面积的90.25%,而总产值仅占到54.08%;经济作物面积占1.06%,产值占1.71%;蔬菜面积占4.24%,而总产值占到20.77%。
蔬菜单位面积产值是经济作物的3.03倍,是粮食作物的8.2倍。在2001年全镇耕地面积中,粮食作物面积占农耕地面积的92.39%,而总产值仅占到68.00%;经济作物面积占0.42%,产值占0.82%;蔬菜面积占4.36%,而总产值占到16.20%。蔬菜单位面积产值是经济作物的2.75倍,是粮食作物的6.61倍。在10个川道村中,粮食作物面积占农耕地面积的92.21%,而总产值仅占到54.08%;经济作物面积占1.08%,产值占1.71%;蔬菜面积占4.55%,而总产值占到20.77%。蔬菜单位面积产值是经济作物的2.45倍,是粮食作物的6.35倍。目前,以温室塑料大棚生产为主体的设施农业以其风险投资小,土地生产率高,经济效益大,回报率好,且生产的产品与人民生活息息相关,有长远而广阔的市场潜力优势,因而种植面积不断增加,规模不断扩大,正在成为该区农业发展的主导产业之一,是农村和农业经济的一个新的增长点。农业的持续发展具体体现在农产品数量持续提高,农业资源的持续利用,生态环境的持续良性循环,农业经济持续增长。这说明设施农业在黄土高原地区农业持续发展和生态环境的持续改善中有不可替代的地位和作用。设施农业的发展也将推动该区农业持续发展。设施蔬菜因其经济效益相对较高,是适合我国国情的劳动密集型产业,在我国西部地区正在成为发展农村经济、调整产业结构的新的增长点。中国农业现代化发展必须坚持走节约资源、集约化经营、保护生态环境、发展现代集约持续农业的道路,这是由中国国情所决定的。
4设施农业可持续发展中的主要问题
4.1盲目重复引进和建造现代化温室
1979～1987年间,一些省、区、市从荷兰、日本、美国、意大利、保加利亚、罗马尼亚引进了20多处现代化温室,面积21.2hm2。进入90年代后,特别是1995年以来,现代化温室的引进急剧升温。从收集到的154处176.53hm2引进现代化温室的情况看,1979～1994年间引进的仅为29.23hm2,占16.6%;而1995～1998年间引进的就达147.30hm2,占83.4%,耗资巨大。从已经引进的现代化温室的使用效果看,“大”、“高”、“差”的问题普遍存在。首先是投资大,是国产塑料温室的30～50倍;其次是运营费用高,通常每年为50～60万元/hm2;第三是效益差,由于运营费用高,而我国的社会消费总体水平低,即使不计算折旧成本,也大多处于亏损运营的艰难境地。我们应本着符合国情、省情、区情和民情的原则,向既先进又实用的方向发展,走符合自身经济条件的现代化之路。以改造、提高大棚及温室设施,改革栽培技术,提高产量、质量、效益为发展方向。设施农业是在传统农业生产中产生,又在传统经验和现代技术的结合中发展起来的,所以,应从实际出发,本着由低级到高级、由简单到复杂、由小型分散到大型规模化逐步发展的原则,对有经济实力的地区可在原有设施的基础上发展档次较高的设施模式,甚至可以引进国外的先进技术和设备,但不能贪大求洋,脱离实际;对经济实力不足或较为落后的地区,应在总结经验基础上稳步发展,对现有设施条件进行更新改造,提高设施生产效益。对新发展设施农业生产和较贫困的地区应因地制宜,把提高效益放在首位,使设施农业生产进入一个健康发展和良性循环阶段。
4.2盲目扩大规模,效益有待提高
设施农业是运用现代农业科学技术,打破传统的种植模式,从依附自然到改造和利用自然的现代农业,是农业发展史上的一次重大技术革命。设施农业是传统农业向现代农业转化的一个突破口,这一新兴产业通过采用现代农业高新技术和现代化的生产手段,改善生产环境,提高复种指数,延长生产时间,提高土地利用率等优势,获得巨大的超额利润,创造出更高的经济效益。随着设施蔬菜生产面积的发展,超时令蔬菜季节差价必然进一步缩小,单靠异常的季节差价维持低产量高效益已经没有生命力。必须由季节差价效益型向高产优质效益型发展,才能使这一产业健康、持续、高效发展。从全国范围来看,尽管有些种类蔬菜较短缺,但是蔬菜总量的自给率为101.2%,供大于求,蔬菜的价格进一步下跌亦是必然的。今后设施蔬菜的发展应坚持高起点,高标准,高科技,采用新技术提高设施蔬菜生产的科技含量,提高生产力水平,提高单产。树立质量意识,发展绿色食品蔬菜,在蔬菜市场上争得一席之地。若按传统思路发展设施蔬菜,仅依靠扩大其种植规模,非但给农民带不来经济实惠,反而造成经济损失。今后设施蔬菜的发展中在注意扩大规模的同时,更应重视效益的提高。引导设施农业向深层次发展,通过农工商、科工贸一体化的途径,使设施农业向专业化、集约化、产业化的方向发展。
4.3连作障碍
设施蔬菜因其经济效益相对较高,是适合我国国情的劳动密集型产业,在我国西部正在成为发展农村经济、调整产业结构的新的增长点。但近年来由于设施蔬菜栽培种类单一,多年连作,肥水管理不合理等原因,出现土壤环境恶化、病虫害严重、产量降低、品质恶劣等一系列不良现象,严重威胁设施蔬菜生产的可持续发展。狭义的连作是指在同一地块里连续种植同一种作物(或同一科作物)。广义的连作是指同一种作物或感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。同一作物或近缘作物连作以后,即使在正常管理的情况下,也会产生产量降低、生长发育状况变差、品质变劣的现象,这一现象就是连作障碍。引起作物连作障碍的原因是复杂的,它是作物—土壤两个系统内部诸多因素综合作用结果的外观表现。不同作物产生连作障碍的原因是不同的,1983年日本的泷岛将产生连作障碍的原因归纳为5大类[6]:(1)土壤养分亏缺;(2)土壤反应异常;(3)土壤物理性状恶化;(4)来自植物的有毒物质;(5)土壤微生物变化。同时强调,在这5大因子中,土壤微生物的变化是连作障碍的主要因子。松本满夫认为[7],土壤养分、土壤反应和土壤物理性质的异常不可能是植物灾害性减产的主要原因,其直接原因是土壤生物病原菌和植物寄生性线虫所致。近年来国内外对根系分泌物的研究又成为揭示连作障碍机理的热点。目前克服连作障碍的方法主要有:合理轮作,这是克服连作障碍的最佳措施,例如黄瓜→番茄→菜豆→菜花、芹菜→羊角葱、叶菜类等,既能吸收土壤中的不同养分,又能通过换茬减轻土传病害的发生,提高产量和产值;合理施肥,增施有机肥;采用膜下滴灌;土壤消毒[8]。
中国人多地少,资源与人口矛盾日益尖锐,气候限制因素较多。因此,稳定持续地提高土地利用率和生产力是我国农业发展的核心问题。市场经济体制和“两高一优”农业给中国农业向纵深发展,既提供了有利的外部条件,注入了新的活力,同时也提出了新的更高要求。适应这种外部形势的变化,积极推进劳动密集型的设施农业在中国的发展,尤其是在西部地区的发展,是保持西部地区生态环境建设成果及可持续性的重要方面,是中国农业向现代化转变的重要内容。
