设施栽培论文：国内设施园艺现况与趋向

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本文作者：郭世荣孙锦束胜陆晓民田婧王军伟作者单位：南京农业大学园艺学院

我国设施园艺发展的特点

1设施园艺生产规模逐渐扩大，涉及领域不断拓展，区域化分布趋于合理

首先，设施园艺产业发展速度较快，增幅明显。改革开放以来，我国设施园艺面积已从不足1万hm2发展到2010年的367万hm2，增加了逾360倍。此外，我国还有超过2亿m2塑料遮阳网、3000万m2防虫网（覆盖面积约10万hm2）以及400万m2的地膜覆盖用于蔬菜生产，我国已成为世界设施园艺第一生产大国（农业部设施园艺发展对策研究课题组，2011）；其次，设施园艺涉及领域不断拓展，设施园艺生产作物已从单一蔬菜拓展到花卉、瓜果、食用菌、中草药等多种经济作物领域；第三，设施园艺栽培地域范围不断扩大，目前我国所有的省、自治区、直辖市都有设施园艺生产，从我国南端的海南三沙市永兴岛到最北端的素有北极之称的黑龙江漠河县北极村，从东端的抚远县到最西端的新疆乌恰市都在大力发展设施园艺。我国南北气候差异较大。经过生态、市场和社会经济的长期综合选择发展，我国设施园艺产业目前主要集中在环渤海湾及黄淮地区，约占全国的57.2%（刘华锋等，2011）。设施形态也呈现出区域化分布的态势，北方（北纬33°～46°）以发展高效节能日光温室为主，南方则以塑料大棚多重覆盖和夏季简易设施栽培为主；现代化加温自控温室，在能耗小或能源便宜的经济发达地区或大中城市郊区作为都市农业、外向型农业和军工特需农业定位发展；现代化温室向冬季光热资源丰富的黄淮海地区和亚热带南方地区或能源资源特别丰富的某些北方地区集中。

2设施园艺生产效益明显，已经成为农业增效、农民增收的重要途径

设施园艺生产产值较高，比较效益明显。2008年，全国设施园艺总产值7079.8亿元，占园艺产业的51.3%，占种植业的25.3%，其中设施蔬菜种植面积344万hm2，产量5亿t，产值6769.7亿元，净产值5248.9亿元，用22%的播种面积，创造了36.8%的产量、61%的产值、61.5%的净产值，设施蔬菜产值占种植业的21%，相当于畜牧业的39%，是渔业的1.3倍和林业的1倍。2010年，设施园艺产业的总产值逾7400亿元，净产值逾5700亿元，使全国乡村人均增收856.7元，设施园艺重点产区对乡村人均纯收入的贡献额都在2000元以上。以设施蔬菜为例，2010年全国设施蔬菜的产值6965.3亿元，占蔬菜产业的68%，占种植业的18.9%，相当于畜牧业的34%，是渔业的1.4倍，是林业的7倍。与露地栽培相比较，具有较高技术含量的设施园艺通过对生产环境的调控，能够大幅提高单产效益，2008年的抽样调查分析显示，设施园艺生产的每667m2综合平均产值13485.5元，净产值10456.1元，比露地生产高3～5倍，投入产出达到1∶45。以大棚黄瓜为例，平均每公顷每年产量为77t，与露地种植相比较，产量增加23%；由于能够提前上市且品质较好，所以与露地种植相比，销售收入提高了61.5%，净利润增加35.3%（魏晓明等，2010）。

3温室生产体系基本形成，初步形成了具有自主知识产权的设施园艺产业体系

改革开放以来，我国科研院所及高校通过温室整体技术引进和自主创新，开发出一大批具有自主知识产权，且适用于我国不同区域和气候条件下的新型温室，初步形成了符合我国国情的科研、教学、推广以及生产应用的温室产业化体系，温室建造及配件生产企业数量快速增长，为设施园艺可持续发展提供了技术支撑和装备保障。此外，还形成了多种类型、性能各异、用途广泛的配套设施及栽培技术体系，如加温与保温设施、降温设施、遮阳设施及灌溉设施、无土栽培、节水灌溉、二氧化碳增施，生物育种、机械卷帘自动化等领域的技术水平也不断提高。建立了温室种植作物高产稳产栽培技术规范，提出了管理量化指标，以及计算机辅助决策系统、无公害农产品病虫害综合防治系统（陈琪，2011）。如：温室黄瓜每667m2年产量达1.6万～1.8万kg，番茄达0万kg，较一般设施栽培增产1～2倍，节水30％，产品商品率提高10％，病虫害防效达90％以上，农药用量减少30％～50％，实现了设施作物无公害生产，同时提出了20多种蔬菜、花卉无土栽培技术规程（李式军和郭世荣，2011）。我国设施园艺产业从工程技术、配套设施、栽培技术等方面，初步形成了设施园艺生产技术体系。

4设施园艺装备水平日渐提高，高新技术广泛应用于设施园艺作物生产之中

根据我国各地不同的气候特点，在引进、消化、吸收国外先进设施装备技术的基础上，开发研制了许多适合我国不同区域设施园艺生产的高效节能新材料、新设备（齐飞等，2008）。如冬季保温、夏季降温等新型覆盖材料、滴灌管带系统以及大棚温室骨架复合材料等。随着现代工业技术在农业生产上的应用，逐步形成了环境调控、栽培耕作、采摘运输、智能管理等设备系统，如以无土栽培基质消毒与营养液循环再利用技术装备、CO2施肥器、土壤消毒设备、工厂化育苗与运输设备为代表的栽培设施和消毒设备，以植物生理生态监测系统和温室环境智能化调控系统、专家咨询管理软件系统为代表的设施园艺生产管理设备，以温室覆盖材料、灌溉装置为代表的温室设施装备，以小型耕作机、嫁接用大粒种子定向播种机、穴盘苗播种机、果蔬清洗分级机、自动化嫁接装备和自动化幼苗移钵装备为代表的设施农机类等多种装备（Bergstrand，2010）。这些装备的研发和推广有力地提高了设施园艺的机械化生产水平，推动了设施园艺产业的健康发展。一些现代生物技术和航天工程技术被广泛用于设施作物遗传改良和设施新品种的选育（vanderLans&Meijer，2011），如利用分子与生物遗传学技术筛选优良品种资源，利用生物分子工程技术、细胞融合技术改良品种性状，利用基因工程技术、辐射诱变、航天器搭载等技术选育适合于我国设施栽培的优良园艺作物新品种。目前，我国利用以上这些技术手段已筛选和培育出适合我国设施栽培的辣椒、番茄、黄瓜、甜椒、樱桃、菊苣、球茎茴香等温室专用品种300多个，其中，设施蔬菜品种156个、花卉品种120个，温室栽培品种日趋丰富，园艺产品功能更加完善，满足了人们对农产品多元化的消费需求。

5建成一批以设施园艺为主体的农业科技园区，搭建形成设施园艺技术推广服务平台

20世纪80年代以来，随着高新农业技术的快速发展，传统的农业生产已发生明显的变革，逐渐由资源依赖型向科技依存型转变。作为以现代高新技术为核心的农业科技园区，在成果转化、技术示范推广、产业升级等方面扮演了越来越重要的角色，已成为设施农业的重要组成部分。我国农业科技园的发展经历了试验、探索、发展三个阶段，从弱到强、从低级到高级不断发展，从单一示范向带动区域经济发展转变，从由政府单一主体向企业、高校、科研院所复合主导转变（郑玉东等，2009）。在国家有关部门、各级政府的重视和社会各界的广泛参与下，我国农业科技园区建设取得了巨大的成就，为提高我国设施园艺产业整体水平，加快农业现代化步伐，发挥着越来越重要的作用。据农业部统计，截止到2011年底，我国已建立各类现代农业园区超过5000个，遍及31个省、直辖市及自治区。其中科技部、农业部等6部委认定的国家级农业科技园65个（含试点），国家现代农业示范区153个、国家农业综合开发示范区约600个，省级各类农业园区1500个，县地级的农业科技示范园3000个。

6设施园艺功能不断拓展，成为都市农业发展的重要载体和支撑力量

设施园艺产业在现代科学技术的推动下，在发挥其生产这一主要功能的前提下，不断拓展功能，其中，设施园艺功能向都市农业方向拓展的趋势越来越明显（Giacomellietal.，2012）。进入21世纪，我国城市工业化、农村城镇化速度加快，为了解决都市农业资源的先天不足及人口和环境带来的巨大压力，满足城市发展需求，我国东部沿海发达地区率先在城郊发展观光农业、生态农业等都市型观光农业，有效缓解经济快速增长与环境资源保护的矛盾。经过短短十余年的发展，我国都市型生态农业已初具规模，基本具备了农产品供应、社会服务、生态保护、休闲观光、文化传承等多种功能。设施园艺是都市农业的主要载体和技术支撑，都市农业的建设发展需要温室、大棚等设施和现代农业栽培技术作为依托，设施园艺作物的创意性栽培又为都市农业增添观赏性和经济效益（刘二亮和陈飚，2011；Campiottletal.，2011）。近年来，我国在都市型设施园艺关键技术方面进行了积极的探索，在设施园艺作物墙式栽培（立体栽培）、空中栽培、蔬菜树栽培、植物工厂化栽培、栽培模式与景观设计等关键技术和配套设备研究方面取得了一些重要进展，满足了人们对都市农业园艺产品新奇特和观光休闲的要求。

7低碳节能和环境友好型技术成为我国设施园艺重要的发展和研究内容

我国紧紧围绕温室工程建设节本增效的目标，本着合理利用建设地区的气候资源、积极开发利用可再生能源的原则，运用温室建设区域优化布局与标准化配套、太阳能高效利用、新型保温材料开发和节能降耗等技术手段，建立了温室标准化设计的技术平台；将浅层地源热泵技术应用于连栋温室和日光温室，提出了地热在温室中应用的有效措施（Sonneveldetal.，2010）；研究开发了钢渣混凝土墙体、相变蓄热墙体以及蜂窝状墙体，热工性能均优于普通混凝土和黏土机砖（王宏丽等，2008；Younsietal.，2011）；结合我国气候特点，以华南、华东、华北和西北气候为基础，分别研究了不同气候条件下连栋温室和日光温室的节能技术，相比传统温室，连栋温室综合节能率达到11.6%～38.5%；与传统加温温室相比，我国独创的节能日光温室每667m2均节约标准煤25t，2008年63万hm2节能日光温室共节约标准煤4亿t，等于少排放6.3万t二氧化碳、205万t二氧化硫、178万t氮氧化物，与现代化温室相比节能、减排贡献额提高3～5倍。

我国发展设施园艺的典型经验

1坚持规划先行，科学区划，实行设施园艺产业化发展

经过三十多年的发展，我国已成为世界设施园艺面积第一大国。在实施设施园艺产业布局的过程中，坚持“区位优势，形成规模，突出特色，创造效益”的原则，科学制定设施园艺产业发展规划，根据不同生产区域的气候特点、消费习惯、经济水平等多种因子，有针对性地发展设施园艺。目前，我国已基本形成了设拖园艺优势区域、设施园艺作物种类和种植模式适宜区域以及设施结构类型适宜区域等区划。通过整合人才、资金、技术等资源，推动了设施园艺产业的发展。

2积极引导土地流转，提高农民组织化程度

在政府划定的设施园艺发展区域内，鼓励和引导承包方在自己承包的土地上发展设施园艺。政府通过补贴流转价款、提供就业岗位、实行养老保险等措施，引导和鼓励承包方自愿转让土地。采取土地入股等形式提高农民发展设施园艺的积极性。尊重农民的意愿，依法保护农民的合法权益。健全土地承包经营权流转市场。在劳动力转移比较多的地区，通过培育流转市场主体、搞好指导服务和加强监督管理，进一步健全农村土地承包经营权流转市场，以适应规模化经营和发展设施园艺的需要。鼓励发展设施园艺的农民组建农民专业合作社。打破县、乡、村的区域界限，提倡以生产同类农产品的农民为主，组建农民专业合作社，逐步实现规范化管理，推进设施园艺的生产、销售、加工能力和服务水平的提高。

3积极培育设施园艺产业化龙头，提高企业化运作比重

积极推进“企业+基地+农户”等模式，引导龙头企业建立设施园艺生产基地，促进龙头企业与基地农民结成利益联合体，培育一批现代设施农业生产企业或企业集团。通过不断延长产业链，统筹安排设施园艺产前、产中、产后各个环节，使产供销相互衔接，促进设施园艺经营水平的提高。依托龙头企业，积极打造设施园艺产品品牌、企业品牌、区域品牌及省级和国家级知名品牌等品牌体系，通过创建名牌提升各地和我国设施园艺产品的市场竞争能力。

4强化技术服务，有效提高企业和农民科技水平

在设施园艺优势区域和主产区，重点加强设施园艺技术服务体系建设，保证推广经费，优化人员结构，全面提高技术人员的科技素质。乡镇、村均配备设施园艺生产技术员，特别是设施园艺新区，聘请有关专家和技术人员进行跟踪指导，逐户逐棚指导，做到技术起点高、效益好，确保每户有一名明白人，每个企业有一批技术骨干。

5积极开拓国内外市场，加强经纪人队伍建设

制定各项优惠政策，吸引和鼓励企业、经纪人从事设施农产品市场营销，积极构建组织严密、网络健全、信誉可靠的销售网络。

我国设施园艺发展中存在的问题

近年来，我国设施园艺得到了前所未有的迅猛发展，在面积不断增加、规模不断扩大的同时，其产业内部长期积累的矛盾和问题也日益凸显出来。从面积和生产量来看，我国设施园艺的面积与人均设施蔬菜供应量均居世界前列，属设施园艺大国，但要向设施园艺强国迈进，必须突破园艺设施类型、调控环境、专用品种、栽培技术等方面的技术瓶颈。

1设施结构不合理、生产安全性较差

我国从事设施园艺生产的大多数农户由于资金困难，仍主要采用简易型日光温室和竹木结构塑料拱棚，设施简陋、结构不规范、性能较差、空间小、作业不便、劳动强度大、产出率低，缺乏有效抵御冬春低温、高湿、寡照，夏秋季高温、暴雨等不利气候的措施，作物长期处于亚适宜环境。虽然我国目前大力推广以镀锌钢管为骨架的保护地设施，但一些项目因追求政绩、专业知识匮乏及经济限制，钢管大棚建设不达标，抗风雪灾害能力较差，导致冷害、冻害频发，且大棚、温室普遍缺少环境调控装备，低温、高湿病害呈多发趋重态势。尤其是近年来，一些地方盲目加快发展设施园艺产业，采取高指标和高额全覆盖补贴，不顾结构性能和建造质量，建成了一批结构不合理、使用性能差、抗灾能力低的劣等大棚、温室，给设施园艺作物生产带来了安全隐患。隐患主要来自多方面：一是盲目追求超大型大棚、温室；二是大棚、温室维修更新不及时；三是采光保温设计建造不科学；四是高指标和高额全覆盖补贴催生了大量低劣大棚、温室。

2设施装备水平和环境调控能力差，设施栽培专用品种少，栽培技术规范性差

我国大多数农户建造的塑料大棚和日光温室普遍缺少必要的环境调控设备，大棚、温室的温、光、水、气等小气候环境调控能力差；缺少设施生产专用小型机械、机具，机械化程度低，空间小、多层覆盖保温等导致劳动强度大，人均管理面积小，劳动生产率低，温室作物单产与国际水平差距较大。我国温室番茄平均年产量达10～15kg•m-2，黄瓜15～20kg•m-2，为国际先进水平的1/5～1/4（喻景权，2011）。缺乏优良的设施栽培专用品种，栽培品种对设施环境的适应性差，有些甚至采用露地作物品种进行设施生产，影响了设施栽培效益的发挥。此外，设施栽培技术随意性大、规范性差，为了追求产量盲目进行大水大肥管理，导致产品质量差、病虫害多发，且栽培成本高、污染环境；许多新发展起来的设施园艺产区，还未能掌握相应的设施栽培技术，管理粗放，效益不高，严重影响甚至打击了农户发展设施园艺的积极性。

3土壤盐渍化、连作障碍、病虫害日趋严重，产品质量安全性低

由于设施的固定性以及栽培作物的单一性、重复性，大量化肥的不合理使用，加之土壤管理措施不当，随着设施栽培年限的增加，造成土壤养分不平衡，引起土壤微生物种群改变、土壤结构破坏和次生盐渍化以及养分障碍的发生，有害物质积累、病虫害发生频繁、根结线虫严重，连作障碍逐年加重，使作物生长发育不良，产量和品质下降，连作障碍日趋严重已成为我国设施土壤持续高效利用的重要瓶颈。值得关注的是，由于防治设施作物病害药剂的不合理施用，使得园艺产品的安全性降低，环境污染严重。据估计，我国常年发生的重要设施作物病虫害多达100种以上，而造成严重危害的约50余种，产量损失超过25％。

4基础研究薄弱，无土栽培、数字农业、信息技术等普及率低，应用效果差

由于我国无土栽培起步较晚，基础研究不够深入、开发应用较少，导致我国无土栽培技术在设施园艺中的应用规模和范围极小，面积约占温室大棚面积的千分之二，产量和质量优势不明显，影响我国设施作物生产管理技术水平的提高；由于环境因子对作物生理生化、生长发育影响的相关研究不够深入和系统，对环境生理基础研究缺乏足够的量化指标，即使借助于现代信息模拟技术建立设施作物生长发育模型，也未能应用于设施作物专家管理系统，对设施生产的指导意义不强。

5以个体农户生产经营为主，组织化程度不高，劳动生产率低下

目前，我国的设施园艺产业仍以个体农户生产经营为主，能够发挥作用的农民经济合作组织较少。就整体而言，耕作、播种、施肥等设施园艺的生产过程绝大多数仍靠人工进行，作业环境差、劳动生产率很低、劳动强度大，目前我国设施园艺产品的产值与劳动生产率只相当于发达国家的1/10、甚至1/100，规模化、产业化的水平较低，小农经济的生产经营与日益发展的市场经济矛盾越来越突出，更难以走出国门与国际市场接轨，生产效益低下，设施园艺的经济效益难以体现。

我国设施园艺发展趋势及前景分析

1我国设施园艺发展趋势分析

随着科学技术的进步和农业工程技术的发展，集园艺科学、环境调控、栽培管理、景观规划、现代装备等技术为一体的设施园艺内涵更加丰富。我国设施园艺的发展趋势呈现温室建设大型化、设备技术集成化、操作技术机械化、设施品种专有化和多样化、覆盖材料多样化、栽培技术无土化以及病虫草害防治综合化的趋势。

1）温室大型化、现代化，管理操作机械化

由于大型温室具有投资少、土地利用率高，便于实行机械化自动管理和产业化规模化生产，室内温度相对稳定、日温差较小，便于环境控制等优点，因此，设施园艺温室类型有向大型化、超大型化方向发展的趋势，温室单栋规模将会从几公顷发展到几十公顷以上。随着温室大型化的发展，对设施环境调控技术和设备要求越来越高，计算机控制系统、栽培管理技术、环境因子采集自动化等现代技术装备将会成为未来设施园艺研究的重点。

2）设施结构不断优化，覆盖材料功能多样化

根据我国不同地域自然条件、经济水平和气候环境，对生产运行能耗大、产出低的不同温室类型进行结构优化，并形成标准化生产技术体系，这将会成为今后一段时期内设施园艺发展急需解决的一个问题。目前，我国设施的覆盖材料有透明、半透明和不透明覆盖材料三大类，主要用于透光保温、遮阳降温、减少病虫害等功能，今后覆盖材料的发展趋势主要致力于节能环保材料的研发、注重覆盖材料的保温性、重视设施光环境的优化、不断提高材料的耐候性以及拓展覆盖材料的功能。

3）推进设施园艺产业园建设，品牌意识进一步强化

由于我国农业现有科技体制和农民分散经营两方面的制约，设施园艺科技成果转化为现实生产力仍存在不少障碍，设施园艺产业园为农业技术和农业种植者的结合创造了条件。设施园艺产业的不断发展，对科技的需求日益迫切。因此，应通过积极引进、推广和示范先进的设施生产方式和栽培技术，完善设施园艺生产基地建设，形成一定规模和特色的设施园艺产业园，起到带动辐射作用。随着市场化程度日益提高，农业市场化进程也在加快，创建品牌是农产品参与市场竞争的必然趋势，围绕设施园艺产业主打产品，实行标准化生产、规模化经营，严格按照设施栽培技术标准和规程，进行采收、分级、加工、包装、上市，以优质的产品和服务，创建更多特色品牌。

4）设施环境因子调控更加智能化，设施品种更加丰富

设施园艺生产的核心是能够对设施内栽培环境进行有效的控制，创造出适于作物生长发育的最佳环境条件。目前，现代工业技术加快了向农业领域的渗透，未来的人工智能环境控制系统不仅能够做到栽培环境全自动控制，而且与市场、气象站、种苗公司、病虫害测报等相连接，形成环境调控综合网络智能系统，进行产量、产值的预测，为生产者提供更为广泛的信息情报和确切的决策依据。温室环境控制调节的方向将会实现由单一的环境因子向耦合复杂的综合因子及高层次的自动化、智能化方向发展。随着设施园艺产业的深入发展，愈发重视设施作物专用品种的选育，一些具有耐低温、耐高温、耐弱光、耐高湿、优质高产的设施专用品种将会被选育出来，满足人们的需求。

5）设施园艺“环境友好型”意识进一步加强，使之成为可持续农业

进入21世纪，随着人们对生态环境保护和食品安全的日益关注，设施园艺生产过程中如何实现能源高效利用、生态环境保护将会成为研究的热点，开展以生物防治、生态防治和物理防治相结合的病虫害综合防治技术，可大大节省设施内化肥、农药、生长调节剂和灌水的用量，易于控制有害化学物质向外界环境排放。如嫁接换根抗逆促长、营养液闭路循环系统、增施有机肥、昆虫授粉等一系列适合于温室安全生产的环境友好型新技术，使设施园艺产业得到可持续发展。

6）设施园艺生产推广服务体系逐步完善，组织化程度更高

近年来，随着我国不断加大对设施农业科技资金投入的力度，一些制约设施农业生产的关键技术和共性技术得到突破，然而基层农技推广服务体系还存在许多突出问题，使得一些好的技术停留在科研者手中，未能进入种植户手中。未来一段时期，重点深入基层推广服务体系的改革与建设，提升基层农业技术推广科技者的服务能力和服务水平，将会推动我国设施园艺产业的发展技术水平。设施园艺产业分为产前、产中和产后三个不同阶段，其中产中阶段目前仍然以一家一户的农户种植模式为主，但一家一户的农户种植模式难以与大市场很好地衔接，因此，在产前和产后构建产业协作组织，将小生产和大市场有机地联系起来，有利于提高市场竞争力，促进设施园艺产业的整体发展。

2我国设施园艺发展前景分析

今后一个时期，我国设施园艺产业的发展，要以提高园艺产品综合生产能力和现代化水平，保障新鲜园艺产品的持续有效供给，不断增加农民收入为目标，加强规划引导，完善激励政策，依靠科技创新，优化结构性能，健全标准体系，适度扩大规模，推进旧棚改造，促进提档升级，提高质量效益，实现科学发展。未来几年，全国设施园艺产业发展的主要目标是：适度扩大规模，提高生产效率，提升产品质量，均衡市场供应，增加农民收入，高效利用资源。预计到2015年，全国设施园艺面积由2010年的逾360万hm2增加到436.67万hm2以上；同期设施园艺劳动生产率提高50%以上；全面提高设施园艺产品的质量安全水平和商品档次，普遍推行采后商品化处理；主要园艺产品的淡旺季平均价差稳定在2倍以下；对农村居民人均纯收入的贡献额增加到1000元以上；冬春设施栽培太阳能利用率提高10%以上，土地利用率提高20%以上，灌溉水利用率提高30%以上，农业废弃物得到有效处理利用。