我國設施園藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展對策

    我國人多地少，資源與人口矛盾日益尖銳，氣候限制因素較多，因此穩(wěn)定持續(xù)提高土地利用率和生產(chǎn)效率是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心問題。因此，適應市場經(jīng)濟體制和“兩高一優(yōu)”的農(nóng)業(yè)要求，積極推進設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的重要內(nèi)容。而設施園藝是設施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，它在我國農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展中的地位和作用越來越重要，已成為當前農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的首選項目。

    設施園藝是指利用人工設施、人工控制環(huán)境因素，完全或部分地擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受自然氣候和土壤等條件制約，使植物獲得最適宜的生長條件，從而延長生產(chǎn)季節(jié)、獲得最佳產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。設施園藝是依靠科技進步形成的高新技術產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代工程技術、生物技術的綜合運用，是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的根本途徑。

    1 發(fā)展方向

    現(xiàn)在世界各國的設施園藝發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。

    1．1        生態(tài)環(huán)境因素控制自動化

    生態(tài)環(huán)境因素控制自動化的主要內(nèi)容是溫、濕度的自動調(diào)節(jié)，灌水量、水溫自動調(diào)節(jié)，CO2施肥自動調(diào)節(jié)，溫室通風換氣自動調(diào)節(jié)等。通過控制各種相應的操作設備來控制上述內(nèi)容，以達到給作物創(chuàng)造最佳生長環(huán)境的目的。對環(huán)境影響因素采用的控制方法一般有2種：① 單因子控制。這是對溫度、濕度、光照和CO2 濃度等進行單獨控制的方法，其中主要是控制溫度，其次是濕度，包括空氣濕度和土壤(或基質(zhì))的濕度。其局限性在于外界氣候的變化隨時影響到室內(nèi)的小氣候，靠人工指令隨時進行相應改變是很難辦到的。② 多因素綜合控制。這是2O世紀80年代發(fā)展起來的利用計算機控制溫室環(huán)境因素的方法，將各種作物不同生長發(fā)育階段需要的適宜環(huán)境條件要求輸入計算機程序，當某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動作出相應修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和CO2。濃度為隨變因素，使這5個主要環(huán)境因素隨時處于最佳配合狀態(tài)。

    1．2        作業(yè)自動化

溫室設施栽培包括耕耘、育苗、定植、收獲、包裝等，作業(yè)種類多，像摘葉、防除、搬運等作業(yè)反復進行，需要投入大量的勞動力。又由于設施內(nèi)高溫、高濕等不良勞動環(huán)境，需要發(fā)展作業(yè)自動化。目前蔬菜、花卉和苗木生產(chǎn)的數(shù)量不斷增加，育苗中移苗工作需要很多勞力，而人工成本不斷上升，因此在發(fā)達國家發(fā)明了機器人移苗機。機器人還能根據(jù)光反射和折射原理，準確地測定植物需水量，從而進行灌溉的控制。為此，一些發(fā)達國家也進行了與此相關聯(lián)的種苗的特性、優(yōu)質(zhì)種苗的選擇方法、間苗方法等基礎技術的研究。還進行了設施內(nèi)多功能管理、搬運自動行走作業(yè)的研究。計算機的應用還為溫室節(jié)能、施肥、經(jīng)營管理提供了方便。

 

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    2 國內(nèi)外研究進展

    2．1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

    20世紀70年代以來，設施園藝技術在發(fā)達國家發(fā)展迅速，荷蘭、英國、日本等開發(fā)的集約化溫室設施中溫、光、水、氣等均由計算機控制，從品種選擇、栽培管理到采收包裝，形成了一整套規(guī)范化的技術體系。而以塑料薄膜為覆蓋材料的普通塑料溫室，足當今設施栽培的主體。目前代表設施栽培技術水平的現(xiàn)代溫室設施正朝著自動化、智能化與網(wǎng)絡化方向發(fā)展，其表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)溫室設施覆蓋材料。目前，大多數(shù)國家設施栽培生產(chǎn)上用的溫室以連棟溫室為主，溫室骨架材料為鋼材或鋁合金；覆蓋材料除了塑料薄膜和玻璃外，還有玻璃鋼(FRP板)、雙層充氣薄膜和聚碳酸脂板等；內(nèi)覆蓋材料有保溫草簾、遮陽網(wǎng)或各種降溫降濕材料。(2)溫室設施綜合環(huán)境控制技術。當前設施栽培綜合環(huán)境控制技術先進的國家由于其地理位置、自然環(huán)境和經(jīng)濟基礎不同，其發(fā)展的側(cè)重點也有所不同。荷蘭主要考慮采光，在設施頂面涂層隔熱技術。冬天保溫加溫的雙層充氣膜、鍋爐、燃油加熱系統(tǒng)，CO2施肥系統(tǒng)，人工補光的研制等方面均處于世界先進水平；以色列重視灌溉，其灌溉技術特別是滴灌技術和設備發(fā)展很快，現(xiàn)已處于世界先進水平；美國所開發(fā)的高壓霧化降溫、加濕系統(tǒng)以及夏季降溫用的濕簾降溫系統(tǒng)處于世界領先地位，已能夠開發(fā)完全人工控制的生態(tài)環(huán)境設施；日本設施栽培綜合環(huán)境控制技術自動化水平很高，溫室設施可以通過計算機將溫度、濕度、CO2濃度和肥料等控制在最適合作物生長發(fā)育的水平上。(3)設施節(jié)水灌溉技術及設備節(jié)水灌溉技術及設備是設施農(nóng)業(yè)的重要組成部分。以色列的溫室種植全部采用微灌，以滴灌為主，溫室滴灌的最高水利用率達95% 。目前普遍流行的是一體化滴灌管(帶)，即滴頭和滴管結(jié)合為一體。在溫室設施內(nèi)多使用小型滴灌控制器，并采用自動化操作，運行精密、可靠、節(jié)省人力。代表當今國際設施節(jié)水灌溉領先水平的是法國的D哦SATR0N肥料農(nóng)藥混合器。(4)溫室作業(yè)機具。目前日本、韓國、美國和意大利等國家在溫室生產(chǎn)過程中的耕整地、播種、間苗、灌溉、中耕和除草等作業(yè)均已實現(xiàn)機械化。其開發(fā)的耕耘機可以在溫室中進行耕整地、移栽、開溝、起壟、中耕、鋤草、施肥、培土、噴藥及短途運輸?shù)榷喾N作業(yè)。且日本和美國均開發(fā)應用了溫室機械化穴盤育苗播種成套設備，可將穴盤裝土、刮平、壓窩、播種、覆土和澆水等多道工序在一條作業(yè)線上依次自動完成。

    2．2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

    我國設施栽培歷史悠久，但現(xiàn)代設施栽培起步較晚，我國現(xiàn)代溫室和塑料大棚起步于2O世紀80年代。我國自1979年至1994年先后從荷蘭、日本、美國、保加利亞、羅馬尼亞引進大型連棟溫室21．2hm2 ，但由于種種原因，特別是耗能過大，運行費用高，管理不善，僅個別勉強維持生產(chǎn)，絕大部分不得不宣告失敗。20世紀90年代中期，由于我國經(jīng)濟形勢進一步好轉(zhuǎn)，設施園藝的發(fā)展又掀起了新的熱湖，以北京中以農(nóng)場引進以色列大型塑料溫室為標志，又開始了新一輪較大規(guī)模地引進目外先進的大型連棟溫室，與以前不同的是這一次引進的不僅是溫室的主體骨架，同時引進了成套設備和栽培技術。主要集中在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，如北京、上海和廣州等地，突出地反映了國內(nèi)對先進的設施栽培成套設備和技術的迫切需要，與此同時，國外溫室廠家亦蜂涌而來，他們采取壓低主體結(jié)構(gòu)價格，提高內(nèi)部設施價格的措施。試圖占領市場。

    3 我國面臨的問題及相應對策

    3．1 我國設施園藝的面積雖居世界第一位，但是以簡易的類型為主，設施環(huán)境可控程度與水平低，抗御自然災害能力差，遇災害性天氣和年份生產(chǎn)沒有保障，農(nóng)民遭受損失，市場供應出現(xiàn)波動中國溫室市場上目前使用的不少產(chǎn)品，在高品質(zhì)領域主要以國外產(chǎn)品為主。遮蔭網(wǎng)的生產(chǎn)上以瑞典、以色列的高品質(zhì)產(chǎn)品為主，薄膜的生產(chǎn)上以希臘、西班牙、以色副的高品質(zhì)為主，優(yōu)良的傳動機構(gòu)以荷蘭的產(chǎn)品同樣與國外有相當?shù)牟罹�，國�?nèi)現(xiàn)有的一些科研成果與真正地推廣應用之間還有一段距離。在設施專用品種的選育上，國內(nèi)目前尚沒有專用型、系列化的溫室栽培品種，設施農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)始終在低水平上徘徊。

    3．2 設施園藝工程科技含量較低，無論設施本身還是栽培管理，多以傳統(tǒng)經(jīng)驗為主，缺乏量化指標和成套技術，不符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的要求，與發(fā)達國家相比差距很大。從統(tǒng)計的數(shù)字字面上來看設施面積很大，人均　16m2　 的面積也達到了發(fā)達國家20世紀80年代的水平，但是中國的設施90% 以上以簡易型為主，設施栽培生產(chǎn)的風險相對較高。這種低水平的設施在夏季最熱的季節(jié)只能夠停止使用，在冬季的季節(jié)只能夠停止使用，在冬季的低溫凍害的事件屢見不鮮，南方地區(qū)夏季的臺風總能破壞相當大數(shù)量的設施。對于溫度、光照、水分、肥料等環(huán)境因子的綜合調(diào)控，在這樣的設施里更是不可能了。中國南方地區(qū)的單棟塑料大棚和北方地區(qū)的日光溫室的發(fā)展，一方面是適應了比較落后的農(nóng)村經(jīng)濟狀況和人民群眾較低的物質(zhì)生活要求，另一方面也反映了中國較低的設施水平。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、人民群眾生活水平的提高、以及當前加入WTO后農(nóng)產(chǎn)品出口面臨的競爭壓力，這種低水平的重復建設必然會遇到設施水平提升的要求

    3．3 我國設施園藝的生產(chǎn)經(jīng)營方式以個體農(nóng)戶為主，勞動生產(chǎn)率很低，只相當于發(fā)達國家的1／l0，甚至1% 。規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化的水平更低，小農(nóng)經(jīng)濟的生產(chǎn)和經(jīng)營與日益發(fā)展的市場經(jīng)濟矛盾越來越突出，更難以走出國門與國際市場接軌。種植管理方面的研究理論化、科學化、科學化、系統(tǒng)化地指導生產(chǎn)實踐還有不小的差距。溫室企業(yè)在產(chǎn)品的售后配套服務方面尚不夠完善，企業(yè)的品牌意識、誠信意識還不夠，相關溫室控制軟件的研究上與國外企業(yè)相比還有相當大的差距。此外，中國設施農(nóng)業(yè)行業(yè)目前還存在著農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃、設施結(jié)構(gòu)不合理，設施技術不配套，能源浪費嚴重。設施園藝的發(fā)展，關系到我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以對其相關技術及問題的研究意義重大。

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