我国蔬菜设施栽培发展现状、问题及对策

2009-04-05徐磊

长江蔬菜 2009年17期

徐磊

我国蔬菜设施栽培发展现状、问题及对策

徐磊

20世纪60年代以来，温室、塑料大棚等设施栽培得到了迅速发展，在种植业中逐渐形成了一种新型的生产方式——CEA（Controlled Environment Agriculture，环境控制农业），在此基础上，新模式和新技术得到不断开发，现代设施栽培正是现代生物技术、现代信息技术、现代环境控制技术和现代新材料不断创新并在农业上广泛应用进而产生的一项新的栽培模式。

1 我国蔬菜设施栽培发展现状

1.1 蔬菜设施栽培概况

我国设施栽培的主要类型有塑料中小拱棚、塑料大棚、日光温室和阳畦、地膜覆盖、加热塑料温室、玻璃温室、双层活动层面温室等。我国蔬菜设施栽培发展势头令世人瞩目，已经成为设施栽培面积最大的国家，与发达国家的差距明显缩小，从荷兰、美国、西班牙、以色列等国引进现代化温室的比例也逐年增加。

设施栽培分布的地域不断扩大，20世纪80年代设施蔬菜主要在三北地区发展，现已在南方迅速发展，势头已超过北方，尤其在东南沿海经济发达地区发展更为迅速。目前已初步形成了符合中国国情的以节能为中心的设施蔬菜生产体系，北方广大地区大力推广与发展节能型日光温室，冬季在北纬40°左右的高寒地区生产喜温果菜，在更高纬度地区生产耐寒蔬菜，基本消灭了冬春蔬菜淡季；南方大力推广塑料拱棚及遮阳网，降温防雨，克服了夏季蔬菜育苗的难题，解决了长期以来的蔬菜夏淡问题。

蔬菜设施栽培工程的总体水平有了明显提高，具体表现在园艺设施逐步向大型化发展，小型简易类型比重下降约20%。通过大型现代化温室及配套设施的引进，也促进了我国温室产业的发展，让国产新型优化节能日光温室和连栋塑料温室得到了进一步推广，设施结构设计更加科学合理，设施内的光温水气环境得以优化，更有利于作物生长发育，为其高产优质奠定了基础。

20世纪80年代末期，大面积推广应用遮阳网覆盖栽培、防雨栽培和防虫网覆盖栽培，加之选用相应的耐热品种，使晚春菜延后栽培、夏季抗热栽培及早秋菜栽培获得成功，大大缓解了蔬菜供应夏淡问题，成为我国南方地区蔬菜设施栽培的一大特色。不同地区因地制宜地发展了不同形式的栽培设施，遮阳网覆盖栽培主要在夏季高温季节应用于伏菜生产，防虫网则重点用于速生叶菜的防虫栽培，广东、福建、海南等南方沿海地区设施栽培主要用于防雨栽培、防高温栽培和秋冬生产。近年来又逐步推广了连栋大棚，并引进国外全自动现代化连栋温室与成套设备，无土栽培蔬菜生产也有了相当规模。

以福建为例，目前蔬菜设施栽培面积约2万hm2，绝大部分为简易的竹木小拱棚。2005年，全省蔬菜大棚已达90246个，种植面积4740.73 hm2，其中，较现代化的连栋温室大棚面积超过100 hm2，大中型钢架塑料大棚2000 hm2，并得到大面积推广，面积逐年上升。

1.2 设施农业研究开发概况

“六五”时期就开始注重加强设施园艺高效节能栽培技术研究，着重对塑料大棚的骨架结构、自然光照人工气候室环境机理与调控技术进行了探索性研究，并对半可控环境下蔬菜育苗技术改革进行了系统研究，初步探讨了工厂化育苗的可行性；“七五”期间，开展了塑料大棚结构优化与设施栽培技术研究；“八五”期间，重点进行了日光温室结构性能优化及高产栽培技术、工厂化育苗设施及其配套技术和蔬菜无土栽培技术等3个方面的研究。设施农业研究20多年来已取得了百余项科研成果，为进一步配套组装，紧跟国际先进水平，提高研究质量，开发高效生产技术体系提供了条件。1991年农业部科技司把穴盘育苗技术的试验研究列入了“八五”计划的科研项目重点专题。

“九五”期间是我国设施工程发展的辉煌时期，国家科技部所列的国家级工厂化高效农业示范工程项目，着眼于21世纪农业发展趋势，集成国内外设施园艺高新技术，投入科研经费5000万元，在北京、上海、辽宁、浙江、广东等不同生态气候型及不同经济特点的五省市，建设了一批以市场为导向、科技为先导、产业化为目标的科技经济一体化超前型示范工程，围绕蔬菜设施栽培的高产、优质、高效，开展了种子种苗工程、种植工艺工程、采后处理工程、设施环境控制工程、相关产业工程（包括温室制造、环控仪器设备、农机具、穴盘生产、蔬菜包装保鲜、专用肥料、生物农药等）五大方面的研究。“九五”期间，大型连栋温室基本实现了国产化，研究设计出了一系列适于不同气候生态型的温室，其结构和相关配套技术研究取得了重大突破，形成了一批具有一定生产规模的现代温室生产厂家，扭转了我国大型温室长期依赖进口的被动局面，初步建立了工厂化育苗技术体系和蔬菜优质高产高效栽培技术体系，工厂化专用品种筛选和选育也取得初步成效，产后处理设备及技术水平也有一定提高。

除了应用技术的研究外，与蔬菜设施工程有关的基础理论科研项目也在进行，1998年国家自然科学基金委员会首次将设施园艺高产优质的基础研究列为重点项目正式启动，将我国的设施园艺工程学科推上了新台阶。同时，我国也形成了一支从事蔬菜设施工程专业的老中青相结合的强大科技队伍，20年来为设施蔬菜的宏观决策、生产、推广、科研和教学作出了重大贡献。

2 蔬菜设施栽培存在的主要问题

我国设施蔬菜的面积虽居世界第一，但是以简易的类型为主，设施环境可控程度低，抵御自然灾害能力差，遇灾害性天气的年份，生产没有保障，极易导致市场供应波动。

①现代设施栽培起步较晚，总体水平不高，科技含量较低无论设施设备，还是栽培管理技术，多以传统经验为主，缺乏量化指标和成套技术，没有形成统一的相关标准，没有适用的温室设计、制造和施工标准，不符合农业现代化的要求，跟发达国家相比仍有很大差距，突出表现在产量水平上，设施蔬菜发达的荷兰、日本、以色列等国平均产量往往是我国的几倍乃至十几倍，尽管我们也有高产典型，但不普遍。

②机械化作业水平低，自动控制设备不配套我国设施蔬菜的生产经营方式以个体农户为主，劳动生产率低，人均管理面积尚不及荷兰的1/4。规模化、产业化水平低下，发达国家的设施蔬菜工程已形成独立的产业体系，我国还是以分散的小型乡镇企业为主。设施机械是综合设施技术中的薄弱环节，已开始制约设施技术的进一步发展，尤其在硬件的生产与制造方面，技术水平、工艺水平不高，无法和发达国家相比，研发的一些设施机械也大多存在一些弊病，如外形尺寸及质量过大，操作不灵便，漏耕严重，生产率低，适应性、可靠性较差等，外国温室公司的不断涌入也使得我国原本就不太发达的相关产业受到了较大的冲击。

③设施蔬菜的迅猛发展存在一定的盲目性高科技示范园区遍及全国，但内容雷同。设施蔬菜有较强的地域性，一些地区或单位并未从当地的实际情况和气候特点出发，盲目跟风引进现代化设施，甚至将其作为形象工程、政绩工程，只顾建设却没有明确的生产目的，而且设备运行成本高，不合国情，加上高素质管理人才匮乏和大锅饭管理体制的制约，效益极差，体现不出高科技示范作用，严重挫伤了生产者的积极性，为今后蔬菜设施工程的发展带来了负面影响。

④栽培管理技术上也存在着大量问题田间布局不规范，棚形结构有待改进，自制的竹木大棚、钢筋大棚及钢管大棚，跨度不一，长度不齐，棚高不合标准，既影响作物的种植，又不利于田间操作。温、光、水、肥、气等棚室小气候环境的管理与调控能力差，主要表现为透光性不好，冬季及早春增温保温效果差，夏季遮阳降温效果不好，棚室内空气湿度大，容易感病，土壤连作障碍严重，病害多，二氧化碳亏缺状况在作物生长盛期较为严重，栽培制度与管理技术更亟待提高。

⑤设施农业相关技术的创新与研究仍需加强设施农业是一个庞大的系统工程，涉及的技术领域较多，虽然“十五”期间国家重点科技攻关、“863”计划和国家自然科学基金等又启动了一大批相关项目，但工厂化高效农业项目无论是在工程的整体配套设施的完善程度上，还是在生产的稳定性、产业化程度和现代化水平上，都还只能算是工厂化农业的雏形，与发达国家的农业现代化相比仍有很大差距，特别是温室生产环境自动化控制系统、耐低温弱光的专用品种的选育、工厂化育苗技术规范和标准、温室生产技术规范和标准、温室生产专家管理系统、温室生产小型机械和覆盖材料等方面还相差甚远，还远没有完全实现可控环境下生产，加强这一方面的技术创新和研究是一项长期而艰巨的任务。

3 全球蔬菜设施栽培的发展趋势

目前发达国家设施栽培已形成成套技术，有完备的设施、生产规范、稳产与高质的保证体系，并向高层次、高科技和自动化、智能化方向发展。

3.1 无土栽培发展迅速

无土栽培技术是随着温室生产发展而研究采用的一种新型栽培方式。由于它所用的营养液中各种营养元素全面，同时还可根据不同生长阶段的需求进行调整，因此更有利于园艺作物的生长发育。

目前已有100多个国家将无土栽培技术用于温室生产，荷兰、加拿大、比利时等设施栽培发达的国家，温室一半以上都是采用无土栽培。美国蔬菜无土栽培的温室面积达2000多hm2，荷兰约3500 hm2。日本无土栽培面积也达到了245 hm2，而且正在扩大基质栽培面积，重点发展岩棉栽培。英国也研究出了一种可自动调节营养液浓度的新型水培系统。

植物工厂是继温室栽培之后发展成的一种高度专业化、现代化的设施栽培。它与温室生产的不同点就在于完全摆脱了大田生产中自然条件的制约，应用现代化先进技术设备，完全由人工控制环境条件，全年均衡供应农产品。

目前，高效益的植物工厂在部分发达国家得到了迅速发展，已经实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名

贵花木等。据报道，日本已有企业投资兴建1500 m2的植物工厂，并安装有农用机器人，从播种、培育到收获都实现了电气化。由于不受自然条件的影响，蔬菜种苗移栽2周后即可收获，全年收获产品20茬以上，平均年产量通常是温室、露地栽培的数十倍。世界上目前约有28个植物工厂，但由于设备投资大，耗电多（通常占生产成本的一半以上），如何降低成本将是今后主要研究的课题。

3.3 现代穴盘育苗技术

现代穴盘育苗技术是一种结合了近代温室技术、无土栽培技术、机械自动化技术、信息技术等的育苗高科技，它能高度精确的规范化生产，提供整齐、无病虫源、有高度活力的商品苗，并可大大节省用种量。

在欧美发达国家利用穴盘育苗，形成了大规模的种苗产业，农户向种苗公司订购蔬菜或花卉种苗，只要根据自己的生产计划说明作物的种类、品种、数量、特征、提供日期等，将用户订单输入电脑，电脑综合全部用户和工厂各种生产条件的信息，最终编排出全年生产计划。整个生产环节采用高科技手段，作业质量高，实现电脑管理的机械化电气化流程，用高精度点播生产线实行机械化播种，进入温室后规范化管理，出苗日期和苗大小整齐一致，为实现栽植和收获的机械化提供了技术保障，种苗严格防止病毒污染，成苗快速茁壮，产品上市的计划性强，为优质高产奠定了基础。同时，采用泥炭土、蛭石、珍珠岩等轻基质，轻容器，可集装运输，便于实现远距离运输。苗生命力强，无论手工还是机械化移栽，都不会因散坨而伤根，没有传统育苗移栽后的缓苗期，定植后全部成活。我国20世纪80年代末开始引进国外先进的穴盘育苗技术，购买了欧美先进国家的几种穴盘育苗机械化生产线，用于蔬菜试验生产，得到了一定的推广。

3.4 地膜覆盖栽培技术的开发取得重大进展

2.1两组患者在治疗前进行比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后观察组患者的各项观察指标均明显较治疗前改善,且改善幅度较对照组大,P<0.05,见表1。

地膜覆盖栽培技术是随石油及高分子化学工业的发展而发展起来的。20世纪50年代初，日本就开始研究应用地膜覆盖栽培，是世界上最早采用此技术的国家，地膜种类、性能、规格和工艺水平一直居世界领先地位。美国、法国、德国、意大利、西班牙等国家在地膜覆盖栽培技术的研究、应用及覆盖材料的开发方面也都有了重大进展。

根据功能不同，地膜目前的种类有：除草膜、绿色膜、双色膜、铝箔反光膜、避蚜膜、红外线膜、忌避有翅蚜虫的虫忌膜、黑白双面膜、银黑面膜、加入杀菌剂制成的防菌杀菌膜、能被植物吸收利用的农用聚烯烃薄膜、遇水能分解的纤维素材料组成的多孔性薄膜、根据不同作物株行距的打孔地膜、伸缩性强作物可自由生长的裂缝薄膜、光降解膜，还有正在用生物技术研制可降解的无公害生物地膜。

相关的基础研究也提上了日程，主要是研究地膜覆盖下环境因子变化及对作物生长发育的影响，例如各类作物具体的栽培技术，不同质量地膜的光谱对作物根系与酶的活性及光合作用的影响，不同质量地膜反射光对蚜虫的忌避作用、对果实着色的影响等。

3.5 棚室发展新动向

计算机智能化温室综合环境控制系统开始普及，利用此系统准确采集设施内室温、叶温、地温、湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风向、风速以及作物生长状况等参数，将温、光、水、肥、气等因素直接协调到最佳状态，可节能15%～50%，并可达到节水、节肥、节药的效果。

棚室向大型化、机械化、自动化方向发展。目前在设施技术先进的国家，大面积推广连栋温室，每栋温室的面积基本都在0.5 hm2以上，棚高多在4.5 m以上，面积和空间大，便于立体栽培和机械化作业。设施内部环境因素的调控由过去单因子控制向利用环境、计算机等多因子动态控制方向发展，发达国家的温室栽培，已普遍实现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业的机械化、自动化。

美国、加拿大等国家开发了多种小型、轻便、多功能的设施耕作机具、播种育苗装置、灌水施肥装置、通风窗自动开闭的温湿度调节装置等，日本、韩国也已研制出蔬菜嫁接机器人、无人行走车、施肥机器人等。日本、荷兰、美国等发达国家都有自己的耐低温、高温、寡照、高湿、具有多抗性、优质高产的温室专用种苗，在脱毒快繁等方面有很高的技术水平。

覆盖材料趋向多样化，北欧国家多用玻璃，南欧国家多用塑料，美国多用聚乙烯膜双层覆盖，日本多应用聚氯乙烯膜，覆盖材料的保温、透光、遮阳、光谱选择性能已渐趋完善。已广泛建立喷灌、滴灌系统，目前正在研究按照作物需水信息进行自动化灌溉的系统。同时，发达国家重视在温室内的农药使用量，大力发展生物防治技术，如荷兰温室青椒的生物防治商品率已经达到了80%～90%。

4 蔬菜设施栽培前景展望及对策

围绕提高蔬菜单位面积产量和提高蔬菜产品质量，防止污染，降低生产成本，必须加强蔬菜生长发育规律，产量形成机制与环境调控技术的研究，开发适用于当地生态条件的，以塑料大棚为主的设施栽培技术，研发实用的无土栽培技术，建立蔬菜现代育苗体系，自主开发和关键技术引进相结合，逐步建立具有地方特色的高效蔬菜设施栽培技术体系和生产基地。

大力加强设施蔬菜工程相关学科的基础和应用基础研究，加大科研投入，组织专家级的科研队伍，与地方密切合作，抓住关键问题联合攻关，使科研成果及时转化为生产力，这是提高设施蔬菜工程总体水平和可持续发展的技术保证。设施蔬菜是一种受控农业，受管理技术的影响程度比自然农业大得多，因此必须重视培养技术人才和经营管理人才，大力提高生产者的素质。通过各种方式和途径，大力普及设施蔬菜的科学知识，使我国的设施蔬菜工程尽快转到依靠科技进步和劳动者素质提高的轨道上来，使其持续、健康、快速地发展。

尽快克服设施蔬菜事业迅猛发展的盲目性，尤其对外国现代化温室的引进工作，应有专门机构统一管理，引进前要组织专家充分论证。从国外引进自动化智能温室后，在科学管理、提高利用率和效益的同时，重点进行设施、技术、知识的消化吸收，结合本地情况，研制开发适宜本地推广应用的配套技术与产品。

加大对设施建设的投入，改进设施的结构与性能。要根据不同地区的气候条件、经济基础、市场需求，积极发展不同档次，不同形式的设施栽培，设施栽培面积占总面积的比例可增加到20%～30%。现有大棚结构要规范化、标准化，要确保适当的棚高与跨度，扩大利用栽培空间，提高利用效果，要在更新改造现有大棚结构、全面推广标准化大棚基础上，适当扩大3～5 m跨度的连栋大棚的比例，但跨度不能过大。

推广应用一些符合国情的设施栽培技术：①棚室改造技术，对现有的旧棚室、大棚进行改造，使其技术参数达到农业部农技中心规定的二代节能日光温室技术的要求，逐步装配钢管式塑料大棚、钢骨架节能型日光温室，使其向标准化方向发展。②棚室机械化技术，购置价格优惠的系列国产农田管理机、穴盘育苗成套设备；采用微喷、滴灌、渗灌、小管灌等节水灌溉技术，提高地温，降低温室温度，减少病虫害，提高产量，改善作物品质；利用发生器生成法、片剂生成法等增施温室二氧化碳技术，来促进植物光合作用，提高产量；采用自动化机械卷帘技术，增加光照。