我國蔬菜設施栽培發展現狀、問題及對策

徐磊

我國蔬菜設施栽培發展現狀、問題及對策

徐磊

20世紀60年代以來，溫室、塑料大棚等設施栽培得到了迅速發展，在種植業中逐漸形成了一種新型的生產方式——CEA（Controlled Environment Agriculture，環境控制農業），在此基礎上，新模式和新技術得到不斷開發，現代設施栽培正是現代生物技術、現代信息技術、現代環境控制技術和現代新材料不斷創新并在農業上廣泛應用進而產生的一項新的栽培模式。

1 我國蔬菜設施栽培發展現狀

1.1 蔬菜設施栽培概況

我國設施栽培的主要類型有塑料中小拱棚、塑料大棚、日光溫室和陽畦、地膜覆蓋、加熱塑料溫室、玻璃溫室、雙層活動層面溫室等。我國蔬菜設施栽培發展勢頭令世人矚目，已經成為設施栽培面積最大的國家，與發達國家的差距明顯縮小，從荷蘭、美國、西班牙、以色列等國引進現代化溫室的比例也逐年增加。

設施栽培分布的地域不斷擴大，20世紀80年代設施蔬菜主要在三北地區發展，現已在南方迅速發展，勢頭已超過北方，尤其在東南沿海經濟發達地區發展更為迅速。目前已初步形成了符合中國國情的以節能為中心的設施蔬菜生產體系，北方廣大地區大力推廣與發展節能型日光溫室，冬季在北緯40°左右的高寒地區生產喜溫果菜，在更高緯度地區生產耐寒蔬菜，基本消滅了冬春蔬菜淡季；南方大力推廣塑料拱棚及遮陽網，降溫防雨，克服了夏季蔬菜育苗的難題，解決了長期以來的蔬菜夏淡問題。

蔬菜設施栽培工程的總體水平有了明顯提高，具體表現在園藝設施逐步向大型化發展，小型簡易類型比重下降約20%。通過大型現代化溫室及配套設施的引進，也促進了我國溫室產業的發展，讓國產新型優化節能日光溫室和連棟塑料溫室得到了進一步推廣，設施結構設計更加科學合理，設施內的光溫水氣環境得以優化，更有利于作物生長發育，為其高產優質奠定了基礎。

20世紀80年代末期，大面積推廣應用遮陽網覆蓋栽培、防雨栽培和防蟲網覆蓋栽培，加之選用相應的耐熱品種，使晚春菜延后栽培、夏季抗熱栽培及早秋菜栽培獲得成功，大大緩解了蔬菜供應夏淡問題，成為我國南方地區蔬菜設施栽培的一大特色。不同地區因地制宜地發展了不同形式的栽培設施，遮陽網覆蓋栽培主要在夏季高溫季節應用于伏菜生產，防蟲網則重點用于速生葉菜的防蟲栽培，廣東、福建、海南等南方沿海地區設施栽培主要用于防雨栽培、防高溫栽培和秋冬生產。近年來又逐步推廣了連棟大棚，并引進國外全自動現代化連棟溫室與成套設備，無土栽培蔬菜生產也有了相當規模。

以福建為例，目前蔬菜設施栽培面積約2萬hm2，絕大部分為簡易的竹木小拱棚。2005年，全省蔬菜大棚已達90246個，種植面積4740.73 hm2，其中，較現代化的連棟溫室大棚面積超過100 hm2，大中型鋼架塑料大棚2000 hm2，并得到大面積推廣，面積逐年上升。

1.2 設施農業研究開發概況

“六五”時期就開始注重加強設施園藝高效節能栽培技術研究，著重對塑料大棚的骨架結構、自然光照人工氣候室環境機理與調控技術進行了探索性研究，并對半可控環境下蔬菜育苗技術改革進行了系統研究，初步探討了工廠化育苗的可行性；“七五”期間，開展了塑料大棚結構優化與設施栽培技術研究；“八五”期間，重點進行了日光溫室結構性能優化及高產栽培技術、工廠化育苗設施及其配套技術和蔬菜無土栽培技術等3個方面的研究。設施農業研究20多年來已取得了百余項科研成果，為進一步配套組裝，緊跟國際先進水平，提高研究質量，開發高效生產技術體系提供了條件。1991年農業部科技司把穴盤育苗技術的試驗研究列入了“八五”計劃的科研項目重點專題。

“九五”期間是我國設施工程發展的輝煌時期，國家科技部所列的國家級工廠化高效農業示范工程項目，著眼于21世紀農業發展趨勢，集成國內外設施園藝高新技術，投入科研經費5000萬元，在北京、上海、遼寧、浙江、廣東等不同生態氣候型及不同經濟特點的五省市，建設了一批以市場為導向、科技為先導、產業化為目標的科技經濟一體化超前型示范工程，圍繞蔬菜設施栽培的高產、優質、高效，開展了種子種苗工程、種植工藝工程、采后處理工程、設施環境控制工程、相關產業工程（包括溫室制造、環控儀器設備、農機具、穴盤生產、蔬菜包裝保鮮、專用肥料、生物農藥等）五大方面的研究。“九五”期間，大型連棟溫室基本實現了國產化，研究設計出了一系列適于不同氣候生態型的溫室，其結構和相關配套技術研究取得了重大突破，形成了一批具有一定生產規模的現代溫室生產廠家，扭轉了我國大型溫室長期依賴進口的被動局面，初步建立了工廠化育苗技術體系和蔬菜優質高產高效栽培技術體系，工廠化專用品種篩選和選育也取得初步成效，產后處理設備及技術水平也有一定提高。

除了應用技術的研究外，與蔬菜設施工程有關的基礎理論科研項目也在進行，1998年國家自然科學基金委員會首次將設施園藝高產優質的基礎研究列為重點項目正式啟動，將我國的設施園藝工程學科推上了新臺階。同時，我國也形成了一支從事蔬菜設施工程專業的老中青相結合的強大科技隊伍，20年來為設施蔬菜的宏觀決策、生產、推廣、科研和教學作出了重大貢獻。

2 蔬菜設施栽培存在的主要問題

我國設施蔬菜的面積雖居世界第一，但是以簡易的類型為主，設施環境可控程度低，抵御自然災害能力差，遇災害性天氣的年份，生產沒有保障，極易導致市場供應波動。

①現代設施栽培起步較晚，總體水平不高，科技含量較低無論設施設備，還是栽培管理技術，多以傳統經驗為主，缺乏量化指標和成套技術，沒有形成統一的相關標準，沒有適用的溫室設計、制造和施工標準，不符合農業現代化的要求，跟發達國家相比仍有很大差距，突出表現在產量水平上，設施蔬菜發達的荷蘭、日本、以色列等國平均產量往往是我國的幾倍乃至十幾倍，盡管我們也有高產典型，但不普遍。

②機械化作業水平低，自動控制設備不配套我國設施蔬菜的生產經營方式以個體農戶為主，勞動生產率低，人均管理面積尚不及荷蘭的1/4。規模化、產業化水平低下，發達國家的設施蔬菜工程已形成獨立的產業體系，我國還是以分散的小型鄉鎮企業為主。設施機械是綜合設施技術中的薄弱環節，已開始制約設施技術的進一步發展，尤其在硬件的生產與制造方面，技術水平、工藝水平不高，無法和發達國家相比，研發的一些設施機械也大多存在一些弊病，如外形尺寸及質量過大，操作不靈便，漏耕嚴重，生產率低，適應性、可靠性較差等，外國溫室公司的不斷涌入也使得我國原本就不太發達的相關產業受到了較大的沖擊。

③設施蔬菜的迅猛發展存在一定的盲目性高科技示范園區遍及全國，但內容雷同。設施蔬菜有較強的地域性，一些地區或單位并未從當地的實際情況和氣候特點出發，盲目跟風引進現代化設施，甚至將其作為形象工程、政績工程，只顧建設卻沒有明確的生產目的，而且設備運行成本高，不合國情，加上高素質管理人才匱乏和大鍋飯管理體制的制約，效益極差，體現不出高科技示范作用，嚴重挫傷了生產者的積極性，為今后蔬菜設施工程的發展帶來了負面影響。

④栽培管理技術上也存在著大量問題田間布局不規范，棚形結構有待改進，自制的竹木大棚、鋼筋大棚及鋼管大棚，跨度不一，長度不齊，棚高不合標準，既影響作物的種植，又不利于田間操作。溫、光、水、肥、氣等棚室小氣候環境的管理與調控能力差，主要表現為透光性不好，冬季及早春增溫保溫效果差，夏季遮陽降溫效果不好，棚室內空氣濕度大，容易感病，土壤連作障礙嚴重，病害多，二氧化碳虧缺狀況在作物生長盛期較為嚴重，栽培制度與管理技術更亟待提高。

⑤設施農業相關技術的創新與研究仍需加強設施農業是一個龐大的系統工程，涉及的技術領域較多，雖然“十五”期間國家重點科技攻關、“863”計劃和國家自然科學基金等又啟動了一大批相關項目，但工廠化高效農業項目無論是在工程的整體配套設施的完善程度上，還是在生產的穩定性、產業化程度和現代化水平上，都還只能算是工廠化農業的雛形，與發達國家的農業現代化相比仍有很大差距，特別是溫室生產環境自動化控制系統、耐低溫弱光的專用品種的選育、工廠化育苗技術規范和標準、溫室生產技術規范和標準、溫室生產專家管理系統、溫室生產小型機械和覆蓋材料等方面還相差甚遠，還遠沒有完全實現可控環境下生產，加強這一方面的技術創新和研究是一項長期而艱巨的任務。

3 全球蔬菜設施栽培的發展趨勢

目前發達國家設施栽培已形成成套技術，有完備的設施、生產規范、穩產與高質的保證體系，并向高層次、高科技和自動化、智能化方向發展。

3.1 無土栽培發展迅速

無土栽培技術是隨著溫室生產發展而研究采用的一種新型栽培方式。由于它所用的營養液中各種營養元素全面，同時還可根據不同生長階段的需求進行調整，因此更有利于園藝作物的生長發育。

目前已有100多個國家將無土栽培技術用于溫室生產，荷蘭、加拿大、比利時等設施栽培發達的國家，溫室一半以上都是采用無土栽培。美國蔬菜無土栽培的溫室面積達2000多hm2，荷蘭約3500 hm2。日本無土栽培面積也達到了245 hm2，而且正在擴大基質栽培面積，重點發展巖棉栽培。英國也研究出了一種可自動調節營養液濃度的新型水培系統。

植物工廠是繼溫室栽培之后發展成的一種高度專業化、現代化的設施栽培。它與溫室生產的不同點就在于完全擺脫了大田生產中自然條件的制約，應用現代化先進技術設備，完全由人工控制環境條件，全年均衡供應農產品。

目前，高效益的植物工廠在部分發達國家得到了迅速發展，已經實現了工廠化生產蔬菜、食用菌和名

貴花木等。據報道，日本已有企業投資興建1500 m2的植物工廠，并安裝有農用機器人，從播種、培育到收獲都實現了電氣化。由于不受自然條件的影響，蔬菜種苗移栽2周后即可收獲，全年收獲產品20茬以上，平均年產量通常是溫室、露地栽培的數十倍。世界上目前約有28個植物工廠，但由于設備投資大，耗電多（通常占生產成本的一半以上），如何降低成本將是今后主要研究的課題。

3.3 現代穴盤育苗技術

現代穴盤育苗技術是一種結合了近代溫室技術、無土栽培技術、機械自動化技術、信息技術等的育苗高科技，它能高度精確的規范化生產，提供整齊、無病蟲源、有高度活力的商品苗，并可大大節省用種量。

在歐美發達國家利用穴盤育苗，形成了大規模的種苗產業，農戶向種苗公司訂購蔬菜或花卉種苗，只要根據自己的生產計劃說明作物的種類、品種、數量、特征、提供日期等，將用戶訂單輸入電腦，電腦綜合全部用戶和工廠各種生產條件的信息，最終編排出全年生產計劃。整個生產環節采用高科技手段，作業質量高，實現電腦管理的機械化電氣化流程，用高精度點播生產線實行機械化播種，進入溫室后規范化管理，出苗日期和苗大小整齊一致，為實現栽植和收獲的機械化提供了技術保障，種苗嚴格防止病毒污染，成苗快速茁壯，產品上市的計劃性強，為優質高產奠定了基礎。同時，采用泥炭土、蛭石、珍珠巖等輕基質，輕容器，可集裝運輸，便于實現遠距離運輸。苗生命力強，無論手工還是機械化移栽，都不會因散坨而傷根，沒有傳統育苗移栽后的緩苗期，定植后全部成活。我國20世紀80年代末開始引進國外先進的穴盤育苗技術，購買了歐美先進國家的幾種穴盤育苗機械化生產線，用于蔬菜試驗生產，得到了一定的推廣。

3.4 地膜覆蓋栽培技術的開發取得重大進展

2.1兩組患者在治療前進行比較,差異無統計學意義(P>0.05);治療后觀察組患者的各項觀察指標均明顯較治療前改善,且改善幅度較對照組大,P<0.05,見表1。

地膜覆蓋栽培技術是隨石油及高分子化學工業的發展而發展起來的。20世紀50年代初，日本就開始研究應用地膜覆蓋栽培，是世界上最早采用此技術的國家，地膜種類、性能、規格和工藝水平一直居世界領先地位。美國、法國、德國、意大利、西班牙等國家在地膜覆蓋栽培技術的研究、應用及覆蓋材料的開發方面也都有了重大進展。

根據功能不同，地膜目前的種類有：除草膜、綠色膜、雙色膜、鋁箔反光膜、避蚜膜、紅外線膜、忌避有翅蚜蟲的蟲忌膜、黑白雙面膜、銀黑面膜、加入殺菌劑制成的防菌殺菌膜、能被植物吸收利用的農用聚烯烴薄膜、遇水能分解的纖維素材料組成的多孔性薄膜、根據不同作物株行距的打孔地膜、伸縮性強作物可自由生長的裂縫薄膜、光降解膜，還有正在用生物技術研制可降解的無公害生物地膜。

相關的基礎研究也提上了日程，主要是研究地膜覆蓋下環境因子變化及對作物生長發育的影響，例如各類作物具體的栽培技術，不同質量地膜的光譜對作物根系與酶的活性及光合作用的影響，不同質量地膜反射光對蚜蟲的忌避作用、對果實著色的影響等。

3.5 棚室發展新動向

計算機智能化溫室綜合環境控制系統開始普及，利用此系統準確采集設施內室溫、葉溫、地溫、濕度、土壤含水量、溶液濃度、二氧化碳濃度、風向、風速以及作物生長狀況等參數，將溫、光、水、肥、氣等因素直接協調到最佳狀態，可節能15%～50%，并可達到節水、節肥、節藥的效果。

棚室向大型化、機械化、自動化方向發展。目前在設施技術先進的國家，大面積推廣連棟溫室，每棟溫室的面積基本都在0.5 hm2以上，棚高多在4.5 m以上，面積和空間大，便于立體栽培和機械化作業。設施內部環境因素的調控由過去單因子控制向利用環境、計算機等多因子動態控制方向發展，發達國家的溫室栽培，已普遍實現了播種、育苗、定植、管理、收獲、包裝、運輸等作業的機械化、自動化。

美國、加拿大等國家開發了多種小型、輕便、多功能的設施耕作機具、播種育苗裝置、灌水施肥裝置、通風窗自動開閉的溫濕度調節裝置等，日本、韓國也已研制出蔬菜嫁接機器人、無人行走車、施肥機器人等。日本、荷蘭、美國等發達國家都有自己的耐低溫、高溫、寡照、高濕、具有多抗性、優質高產的溫室專用種苗，在脫毒快繁等方面有很高的技術水平。

覆蓋材料趨向多樣化，北歐國家多用玻璃，南歐國家多用塑料，美國多用聚乙烯膜雙層覆蓋，日本多應用聚氯乙烯膜，覆蓋材料的保溫、透光、遮陽、光譜選擇性能已漸趨完善。已廣泛建立噴灌、滴灌系統，目前正在研究按照作物需水信息進行自動化灌溉的系統。同時，發達國家重視在溫室內的農藥使用量，大力發展生物防治技術，如荷蘭溫室青椒的生物防治商品率已經達到了80%～90%。

4 蔬菜設施栽培前景展望及對策

圍繞提高蔬菜單位面積產量和提高蔬菜產品質量，防止污染，降低生產成本，必須加強蔬菜生長發育規律，產量形成機制與環境調控技術的研究，開發適用于當地生態條件的，以塑料大棚為主的設施栽培技術，研發實用的無土栽培技術，建立蔬菜現代育苗體系，自主開發和關鍵技術引進相結合，逐步建立具有地方特色的高效蔬菜設施栽培技術體系和生產基地。

大力加強設施蔬菜工程相關學科的基礎和應用基礎研究，加大科研投入，組織專家級的科研隊伍，與地方密切合作，抓住關鍵問題聯合攻關，使科研成果及時轉化為生產力，這是提高設施蔬菜工程總體水平和可持續發展的技術保證。設施蔬菜是一種受控農業，受管理技術的影響程度比自然農業大得多，因此必須重視培養技術人才和經營管理人才，大力提高生產者的素質。通過各種方式和途徑，大力普及設施蔬菜的科學知識，使我國的設施蔬菜工程盡快轉到依靠科技進步和勞動者素質提高的軌道上來，使其持續、健康、快速地發展。

盡快克服設施蔬菜事業迅猛發展的盲目性，尤其對外國現代化溫室的引進工作，應有專門機構統一管理，引進前要組織專家充分論證。從國外引進自動化智能溫室后，在科學管理、提高利用率和效益的同時，重點進行設施、技術、知識的消化吸收，結合本地情況，研制開發適宜本地推廣應用的配套技術與產品。

加大對設施建設的投入，改進設施的結構與性能。要根據不同地區的氣候條件、經濟基礎、市場需求，積極發展不同檔次，不同形式的設施栽培，設施栽培面積占總面積的比例可增加到20%～30%。現有大棚結構要規范化、標準化，要確保適當的棚高與跨度，擴大利用栽培空間，提高利用效果，要在更新改造現有大棚結構、全面推廣標準化大棚基礎上，適當擴大3～5 m跨度的連棟大棚的比例，但跨度不能過大。

推廣應用一些符合國情的設施栽培技術：①棚室改造技術，對現有的舊棚室、大棚進行改造，使其技術參數達到農業部農技中心規定的二代節能日光溫室技術的要求，逐步裝配鋼管式塑料大棚、鋼骨架節能型日光溫室，使其向標準化方向發展。②棚室機械化技術，購置價格優惠的系列國產農田管理機、穴盤育苗成套設備；采用微噴、滴灌、滲灌、小管灌等節水灌溉技術，提高地溫，降低溫室溫度，減少病蟲害，提高產量，改善作物品質；利用發生器生成法、片劑生成法等增施溫室二氧化碳技術，來促進植物光合作用，提高產量；采用自動化機械卷簾技術，增加光照。

5 設施蔬菜的科研重點

①農業設施與環境的研究，主要開展工廠化農業生產基地的規劃，溫室結構設計及其配套設施研制，溫室環境變化規律、自動控制系統和信息技術在農業生產上的應用等研究。

②設施專用品種的研究，主要開展品種資源引進、篩選及利用，設施專用蔬菜品種選育，生物技術在設施蔬菜品種改良上的應用，設施蔬菜品種資源遺傳機制及分子生物學基礎等研究。

③蔬菜設施栽培基礎研究，主要開展設施內土壤營養運轉規律及作物吸肥規律，設施蔬菜生理障礙發生機制，光合產物轉運、代謝及分配規律，生長發育規律及生長模型，幼苗運輸過程中生理變化規律，誘導抗病機理、逆境生理等方面的研究。

④蔬菜設施生產技術體系研究，主要開展設施蔬菜種植模式，工廠化節能育苗及幼苗運輸技術體系，生理障礙綜合防治技術，有機肥配方研制及施肥技術，節能節水生產技術，優質高產、無公害生產技術體系，生長發育調控物質及其調控技術，栽培專家管理系統，綜合防病蟲技術體系等研究。

徐磊，福建省農業廳種植業管理局，350000

2009-04-03