發布時間：2019-04-29所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：21世紀以來，我國設施園藝取得了長足進步，已經成為全世界設施園藝面積最大的國家，占世界總面積的85%以上，在農業和農村經濟發展、鄉村振興中發揮著越來越重要的作用。本文從我國園藝設施的類型、種植結構、規模、效益和國民經濟中的地位等方面，簡述
摘要：21世紀以來，我國設施園藝取得了長足進步，已經成為全世界設施園藝面積最大的國家，占世界總面積的85%以上，在農業和農村經濟發展、鄉村振興中發揮著越來越重要的作用。本文從我國園藝設施的類型、種植結構、規模、效益和國民經濟中的地位等方面，簡述我國設施園藝發展概況，并總結了我國設施園藝在工程裝備、地域分布、標準化、節本增效、連作障礙防控、無土栽培、物聯網等方面取得的主要成就，概括了我國設施園藝的主要特點，并從產業布局、裝備水平、產品質量、科技支撐、社會服務化水平、生產效益、產品保鮮加工等方面，分析了我國設施園藝發展進程中存在的問題和不足，最后結合近年來設施園藝領域的技術進步和最新發展動態，探討了我國設施園藝今后的發展趨勢。
關鍵詞：設施園藝,概況,發展趨勢
設施園藝(protectedhorticulture)是指在固定保護設施內進行園藝作物生產的方式，具有環境可控和集約高效的特點，能夠顯著提高園藝作物生產效率，大幅提高單位面積產量、明顯改善品質，不僅實現園藝產品的優質高效生產，而且可以保證新鮮園藝產品的均衡和周年供應，是實現現代園藝產業高效、優質、可持續發展的重要途徑，也是我國實施“鄉村振興戰略”的優選項目。因此，近30年來設施園藝得以快速發展，已成為部分國家或地區農業和農村經濟的重要支柱產業。
隨著21世紀尖端科學技術的迅速發展，設施園藝已發展成為生物、工程、環境、信息等多學科技術綜合支持的高技術密集型產業，以高效、集約、可控以及可持續發展為特征。近年來，設施園藝的裝備水平越來越高，生產方式越來越多，集約化經營越來越突出，呈現出蓬勃發展的良好態勢。實現從全球面積最大的設施園藝大國，邁入到科技創新與生產力水平居世界先進水平的設施園藝強國，乃是我國設施園藝產業發展的未來目標。
1我國設施園藝發展現狀
1.1我國設施園藝發展概況
21世紀以來，隨著工程技術、生物技術、信息技術的不斷發展，工業化生產方式與設施農業深度融合，現代農業的發展輪廓逐步清晰起來。園藝產品因其生產周期短、產量高、效益好、市場需求量大等優勢，使得我國設施園藝產業快速發展，并成為現代農業的典型代表，呈現出機械化水平不斷提升、生產領域不斷擴展、承載功能日趨豐富、標準化取得長足進步、低碳節能和生態友好型生產得到重視、資源利用效率逐步提高的好勢頭。
自2008年農業部發布了《關于促進設施農業發展的意見》以來，設施園藝產業在政策推動、需求帶動、技術引領、投資拉動下，在我國得到了長足發展。多年以來，我國設施園藝一直保持世界第一生產大國的地位，占世界總面積的85%以上，其中蔬菜和西甜瓜面積占世界總面積的90%以上，年人均供應量近200kg[1]，人均占有設施園藝面積為27m2，僅次于以色列，居世界第二位[2]。截至2017年，全國(不含港澳臺)設施園藝總面積為370萬hm2，其中玻璃溫室面積9000hm2，大棚(包括中小拱棚)面積270萬hm2，塑料溫室面積99萬hm2[3]。
我國設施蔬菜面積占設施園藝面積的95%以上，設施蔬菜的發展狀況基本代表了我國設施園藝發展的整體情況。據2016年統計，我國設施園藝年產值超過9800億元(不含西甜瓜)[4]，部分省市農民純收入的50%以上來自于設施園藝。與露地生產相比，由于園藝保護設施創造了作物優越的生長環境條件，從而使園藝作物單產大幅提升，產值提高3~5倍[1]。
日光溫室全國平均產投比為2.62，以北方中部地區最高，為3.17，北方西部地區最低，為2.05;塑料大棚全國平均產投比為2.63，南方地區最高，為3.63，北方中部和東部地區相差較小[5]。同時，設施園藝產業創造了近7000萬個就業崗位[6]，為農業和農村經濟發展、鄉村振興和農民生活水平改善作出了巨大貢獻。
1.2我國設施園藝取得的重要成就
1.2.1溫室建造工程技術、裝備水平和環境控制技術不斷提高
在日光溫室光熱環境模擬分析，保溫覆蓋材料傳熱特性與保溫性能測試裝備，溫室太陽能利用技術與裝備，溫室環境綜合調控技術與生產管理配套裝備以及溫室工程標準化等方面成果豐富。針對溫室、大棚等空間相對狹小的耕作環境，研制并應用了一批多功能耕作機械，如整地起壟覆膜一體機、移栽機等小型農業機械，減輕了勞動強度，提高了生產效率。開發出針對我國不同區域、不同設施類型的新材料、新裝備和新設施，如保溫材料、新型復合骨架材料，加溫設施、肥水一體化裝備、機械卷簾設備等[7]，有效促進了當地設施園藝的自動化水平。
開發出自動化精量播種生產線、產品采收運輸機、果品蔬菜清洗分級機等裝備，顯著提高了設施園藝生產的機械化水平。開發出系列化環境控制系統，如溫室環境數據采集與智能控制系統、肥水一體化自動灌溉施肥系統[8]、管理專家系統和基于信息融合的環境優化調控的決策支持系統，實現了對溫室環境因子的精準、高效和智能控制。在溫室環境監測與控制方面，基于云技術、無線傳感器的物聯網技術，近年來在設施園藝生產中也得到了應用。
1.2.2設施園藝生產領域不斷拓展，都市農業成為新的增長極
目前，我國幾乎所有的省、市、自治區都有設施園藝發展，生產地域廣、輻射范圍大，從我國最東端的撫遠縣到最西端的新疆烏恰市、從最南端的海南三沙市永興島到最北端的黑龍江漠河縣北極村都有設施園藝作物生產。此外，設施栽培的園藝作物種類已從單一的黃瓜、番茄、辣椒等蔬菜作物拓展到瓜果、花卉、茶樹、食用菌、中草藥等多種作物，其中設施蔬菜以果菜類、葉菜類、豆類、食用菌、芽苗菜及特菜等為主，設施果樹主要以草莓、葡萄、桃、大櫻桃、藍莓為主，設施花卉主要以鮮切花和中高檔盆花為主[9]，設施食用菌以金針菇、杏鮑菇、香菇等為主[10]。
設施園藝也逐步向不適宜傳統農業生產的沙漠、戈壁、海島等地域擴展，甘肅、新疆、寧夏等部分省份利用荒漠戈壁和充足的光照資源，以畜禽糞便、秸稈、砂石等為原料，混配形成栽培基質進行蔬菜等園藝作物生產，實現了非耕地有效利用[8]，取得了很好的效果，開辟了我國合理開發利用戈壁資源的先河，實現了戈壁農業的新突破。
設施園藝的功能也從以往單一的生產功能向觀光、旅游、休閑、采摘、示范、生態保護和文化傳承為標志的都市農業方向拓展。隨著我國供給側結構性改革的深化，為了解決都市農業資源的先天不足，滿足城市居民休閑娛樂需求，我國東部沿海發達地區以及北京、上海等特大城市已把設施園藝的重點轉向發展都市型休閑農業，有效緩解都市人們日益增長的對健康休閑的需求與城市資源限制之間的矛盾。設施園藝是休閑農業的重要載體，在提升休閑農業觀賞性的同時，也提高經濟效益[11]。
近年來，我國在園藝植物立體栽培、樹式栽培、墻式栽培、空中栽培、工廠化栽培以及景觀設計等方面取得了許多重要進展，滿足了城鄉居民對園藝植物栽培新、奇、特和休閑娛樂的要求。
1.2.3設施園藝生產標準化取得長足進步，溫室工程標準體系初步建立
據統計[12]，截至2016年底，中國共發布與設施園藝相關的標準218項，其中國家標準37項、行業標準108項(農業行業標準95項、機械行業標準9項、其他4項)、地方標準73項，其中包括溫室設計建造、溫室資材、設施裝備、節水灌溉以及蔬菜、花卉、食用菌等栽培技術。截止2017年，已發布中國溫室工程相關現行標準45項，其中國家標準6項，農業行業標準29項，機械行業標準9項，物資行業標準1項[12]，初步形成了我國溫室工程標準體系，對我國溫室行業的規范化起到積極作用。
在通用標準層面，設施園藝領域的標準體系按照設計、施工安裝驗收、評價測試方法、工程管理4大類對現有標準進行歸類、補充，避免標準混淆、歸屬不清等問題;在專用標準層面，參照國外標準，按照日光溫室、塑料大棚、連棟溫室等大類，對現有標準進行合并，從而便于標準的貫徹、執行;在標準內容上，吸納國外設計、建設理論，提出適宜中國國情的設施園藝工程建設內容。
1.2.4推行設施園藝低碳、節能和生態友好型生產，資源利用率逐步提高
近年來，農產品安全生產受到廣泛關注，生態環境保護空前重視，設施園藝產品無害化生產及環境無污染化成為必然，一批環境友好、資源高效利用技術在設施園藝生產中得到推廣應用。針對不同地區的自然資源和環境特性，研發了具有明顯地域特色的新型節能日光溫室結構;開發出透光率高、抗老化、流滴性好、高保溫的溫室復合覆蓋材料，應用新型保溫覆蓋材料、高效降溫設備和新型溫室墻體等;將淺層地源熱泵技術應用于溫室生產。
在華南、華東、華北和西北等區域不同氣候條件下，采用連棟溫室和日光溫室節能技術，使連棟溫室綜合節能率達到11.6%～38.5%，日光溫室每667m2節約標準煤25t[13]。
1.2.5連作障礙防控取得突破性進展
“十一五”期間，隨著農業種植結構的不斷調整，設施園藝產業迅速發展，呈現規模化、專業化、多茬次和周年生產特點，但高度的專業化、集約化種植，造成復種指數高，連作障礙問題突出，成為制約設施園藝作物高效安全生產的瓶頸問題。
我國設施園藝科技工作者歷經20余年，明確土壤初生障因消除和蔬菜根系抗性增強是防控的核心;攻克土壤連作障礙因子消除技術難點，實現從化學消毒向環境友好型消毒的重大技術變革，實現了化學農藥零投入的土壤連作障礙因子消除技術體系;發明了蔬菜作物根系抗性誘導技術，解決了蔬菜優質品種因線蟲等高發而難于連作的產業瓶頸;創建“除障因、增抗性、減鹽漬”三位一體的連作障礙防控系統解決方案，為設施蔬菜安全可持續生產提供了技術保障[14]。
南京農業大學等單位采用土壤高溫高濕+石灰氮消毒技術殺滅土傳病蟲害，利用生物秸稈反應堆、基質土壤調理劑、生物有機菌肥施用和水肥一體化等技術修復土壤，結合水旱輪/間作新模式控制土壤病蟲害、消減鹽分和自毒物質，形成連作土壤消毒與生態修復技術體系;利用優質多抗新品種，采用功能型基質穴盤育苗、抗性砧木嫁接換根栽培、生防菌和植物源生長調節劑施用等技術，形成園藝作物主動防御連作障礙危害的技術措施。
1.2.6用于無土栽培的基質產品研發取得明顯進步
我國無土栽培系統主要包括基質培和水培兩大類，其中基質培面積占95%以上。無土栽培技術主要用于生菜、番茄、黃瓜、甜椒、甜瓜等蔬菜作物的設施栽培[8]，也有部分花卉、果樹采用了無土栽培技術，近年來發展起來的園藝植物工廠化育苗幾乎都采用了無土栽培技術。目前，我國無土栽培面積不足溫室和大棚面積的0.1%，其中有機基質無土栽培占全國無土栽培總面積75%以上。有機基質無土栽培技術的快速發展，迫切需要開發經濟、環保、使用效果好、可以代替天然草炭的基質產品。
十多年來，南京農業大學等高校、科研院所的科技工作者利用工農業廢棄物資源，研發有機廢棄物基質化利用快速發酵技術，研制出性能穩定、功能齊全的系列有機基質產品，創制發酵和基質生產的關鍵裝置和設備，建立快速發酵工藝流程和產品智能化生產線，并在園藝植物無土栽培中產業化應用，取得了顯著的社會、經濟和生態效益。
研發出廢棄物快速發酵關鍵技術，與傳統發酵工藝相比發酵時間縮短10~20d，并能保障發酵質量;研制出適于園藝作物育苗、栽培和水稻育秧的通用型、專用型、功能型基質產品及配套應用技術，形成產品質量標準體系。與傳統草炭相比，生產成本降低30%，經試驗示范，蔬菜枯萎病發病率降低24%~58%，根結線蟲防治效果達68%~85%，使蔬菜壯苗指數提高27%~36%、增產12%～22%。
1.2.7物聯網技術快速發展
近幾年來，我國農業物聯網發展速度驚人。2011年，農業部啟動農業物聯網應用示范工程項目，先后有多個地區實施了農業物聯網區域試驗工程[15]，與設施農業相關的物聯網應用占全部農業物聯網的50%[16]。北京市相關部門的科技人員開發了土壤墑情監測系統，開展物聯網在設施園藝方面的應用示范，實現了設施園藝作物生產的環境監測和水資源精細化管理[17];新疆自治區生產建設兵團應用物聯網技術，實現作物節水、節肥、減藥和精準生產。
江蘇省利用物聯網智能農業管理平臺，實時監測生產環境，并進行設施農業的精準化生產管理;中國農業大學在內蒙古開展高效節能日光溫室集群的物聯網試點工作;南京農業大學國家農業信息化工程技術研究中心，根據我國溫室設施特點研發出“溫室娃娃”監測設備和配套的墑情監測系統[18]。除此之外，許多物聯網公司也開發出設施環境智能監測、灌溉施肥控制、作物生產管理等方面的硬件設施設備和應用軟件系統[19]，推動了設施農業物聯網技術的快速發展。
2我國設施園藝發展的特點
2.1設施園藝作物以蔬菜為主體，對國民經濟的貢獻大
“十二五”期間，我國設施蔬菜呈現出生產面積穩步增加的態勢，至2016年播種面積達到393萬hm2以上，產量2.6億t、占蔬菜總產量的33.1%，產值約9800億元、占蔬菜總產量的46.7%、約占農業總產值的17.9%，占農村居民可支配收入的9.5%。設施蔬菜使人均增收約993.45元，重點地區對農村人均年純收入的貢獻額超過3000元。2017年，新鮮蔬菜、冷凍蔬菜、加工保藏蔬菜和干制蔬菜成為最重要的出口類型，出口貿易順差達141.9億美元，同比增長11.47%，成為平衡逆差的第一大農產品[20]。
2.2區域化分布特征明顯
我國設施園藝主要集中在黃淮及環渤海灣地區，該地區面積約占全國設施園藝總面積的60%;長江中下游地區次之，面積約占全國的20%;西北地區面積約占全國的10%[14]。設施園藝面積最大的省份是山東，其次為江蘇、遼寧、河北、浙江、寧夏、內蒙古、上海等省、市、自治區，現階段發展比較突出的有吉林、山西、陜西、四川、甘肅、湖北等地區。
從設施類型上看，連棟溫室、日光溫室、塑料溫室面積分別占設施園藝栽培總面積的3.0%、32.7%、64.3%[8]。此外，設施結構類型區域化分布明顯，南方以塑料大棚和夏季簡易設施為主，在北緯33°～46°地區則以高效節能日光溫室為主;在經濟發達地區或大中城市郊區，現代化玻璃溫室作為都市農業、觀光農業發展比較迅猛，近年來也向黃淮海地區和亞熱帶南方地區集中。
2.3多元化經營格局初步形成
目前，我國設施園藝的經營類型主要包括：工商資本投資企業經營、集體經營、農民家庭經營、集體流轉土地個人承包經營、工商資本流轉土地企業和個人承包混合經營5種。工商資本投資企業經營，以公司形式經營，規模較大。集體經營一般以政府為投資主體，先由政府或村集體組織進行土地流轉，政府投資農業設施，然后由集體經營或出租給農民經營，一般規模較大。農民家庭經營是我國設施園藝經營的主要類型，此類型各地均有，規模較小。
近年來農民合作社發展迅速，以蔬菜專業合作社為例，我國蔬菜專業合作社大約超過6萬個[21]。家庭農場大量涌現，以家庭為單位從事設施園藝集約化、規�；⑸唐坊洜I，規�？蛇_幾十畝至數百畝，這種形式的經營方式，以設施園藝收入為家庭主要收入來源，呈現出旺盛的發展活力。
3我國設施園藝發展過程中存在的問題
我國設施園藝栽培面積與人均供應量已居于世界首位，但由于設施類型多樣，地域環境差別較大，相關的基礎研究和應用研究起步晚，在設施結構、品種選育、環境調控、栽培技術等方面與發達國家差距較大。以設施蔬菜產量為例，我國溫室蔬菜平均年產量約為90000kg·hm-2，是世界設施園藝發達國家如荷蘭的1/3，我國設施花卉平均產值為11萬元·hm-2，單位面積產值僅是荷蘭的10.36%[22]。
不僅如此，我國設施園藝還存在生產環境較差、受自然災害影響較大、勞動強度較大、自動化程度較低、土地產出率較低(設施蔬菜平均7kg·m-2，溫室蔬菜10kg·m-2)、勞動生產率較低(每人平均經營1000m2)、肥藥水土地等資源利用率較低、產品質量不高、生產效益波動較大等問題，我國設施園藝作物的單位面積產量、質量、效益與勞動生產率與國外相比，還存在較大差距。同時，目前我國設施園藝仍以家庭經營方式為主，產業化、規�；捷^低，其效益優勢不能充分體現。隨著世界人口、資源、環境問題的日益突出，作為設施園藝高級形態的植物工廠生產系統。
近年來得到了快速發展，受到了全世界前所未有的關注和青睞。植物工廠系統是高技術密集型產業的綜合體，在一定程度上能夠解決人口、資源、環境以及應對全球氣候變化問題，具有其他生產方式無法比擬的突出優勢。植物工廠是一種高投入、高技術、精裝備的農業生產體系，與傳統農業生產方式相比，其優勢主要表現為[38]：生產計劃性強，可不受自然環境影響，實現周年均衡生產。
營造了植物生長最佳環境，增加光照時間，科學配水施肥，能夠獲得較高的單位面積產量;采用機械化半機械化作業，勞動生產率大幅提高;實行封閉式生產，嚴格投入品管理，少施肥不用藥，產品更加安全健康;采取立體栽培模式，大幅節省土地與能源;采用垂直封閉結構和人工光技術，能夠與現代城市建設緊密結合，為大中城市居民就近供應大量新鮮、健康的園藝產品。
因此，植物工廠被認為是未來解決資源緊缺、新生代勞動力不足、食物需求不斷上升等問題的重要途徑，也是未來航天工程、太空探索過程中實現食物自給的重要手段，將會受到世界各國的廣泛重視，并具有廣闊的發展應用前景。
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農業類刊物推薦：《農業現代化研究》創刊于1980年，本刊為雙月刊，主編：王克林。國內統一刊號：CN43-1132/S，國際刊號：ISSN1000-0275�！掇r業現代化研究》是由中國科學院主管，中國科學院農業研究委員會和中科院長沙農業現代化研究所主辦、科學出版社出版的農業綜合性科技期刊。
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