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一、设施园艺行业发展概况 设施园艺( protected horticulture)是指在不适宜露地种植的季节或地区,利用温室、塑料大棚等保护设施栽培蔬菜、果树、花卉等园艺作物的生产方式。设施园艺作为专业术语源于日本的“施设园艺”,欧美称为温室栽培。设施园艺原本特指温室、塑料大棚,以及后来发展的工程技术集成度和智能调控水平更高的植物工厂等大型保护设施栽培方式。我国则把具有固定保护设施的生产方式叫做保护地栽培,且一直延续到 20 世纪 80 年代初期。 设施园艺具有悠久的发展历史，早在两千多年前，中国就使用透明度高的桐油纸作覆盖物，开始建造简易的温室进行时令蔬菜的栽培。此后，世界各国虽有各种各样的保温技术用来栽培园艺作物，但限于当时的社会条件和科技水平，设施园艺栽培一直处于原始阶段或初级阶段，直到第二次世界大战后，随着塑料薄膜的出现和玻璃工艺技术的改进，设施园艺才得到快速的发展。 英国、荷兰在 18 世纪已经出现玻璃温室；美国、加拿大于 20 世纪 50 至60 年代，设施园艺发展达到高峰；同期的荷兰和德国，工业化的温室生产业已兴起。由于设施园艺具有技术和资本集约的特点，可以大大提高农业资源的利用率及农产品的产量和质量，获得高的产出率，不仅使单位面积产量大幅度增高，而且保证了园艺产品尤其是蔬菜、瓜果的全年均衡供应，是解决现代农业发展、资源及环境三大基本问题的重要途径。因此，设施园艺受到世界各国的重视，并得到迅速发展，已成为许多国家或地区国民经济的重要支柱产业。 截至 2010 年底，世界设施园艺总面积约为 406 万公顷，主要分布在远东的中国、日本和韩国以及地中海沿岸诸国，其中，远东 3 国约占世界设施园艺总面积的 88%，地中海地区诸国约占 8%，其他地区占 4%。从设施园艺总面积上看，中国设施园艺面积居世界第一，意大利位于第二，其次分别为西班牙和韩国。从人均温室面积上看，荷兰占据世界第一。 从设施形态上看，塑料温室（含大棚、中小拱棚）面积将近 317 万公顷，占 77.3%，这类设施在中国、日本、韩国和地中海地区使用最为广泛；日光温室面积将近 80 万公顷，占 19.5%，主要分布于中国的北方地区；玻璃温室面积约为 4.1 万公顷，占 1.0%，主要集中在荷兰及北欧一些国家；其他类型温室面积约占 2.2%。从设施内栽培的作物来看，蔬菜生产占到总生产面积 90%以上，蔬菜中果菜类占 95%左右，果菜中最多的是黄瓜、甜瓜、番茄、西瓜、茄子、甜椒等。从种植作物地域分布来看，中国、日本和地中海国家主要种植蔬菜、草莓和葡萄，欧美一些发达国家主要生产高附加值的鲜花及观赏植物。 二、设施园艺全球各国发展 1、荷兰 荷兰设施园艺实行专业化集约生产，培育出温室长季节栽培的蔬菜、花卉专用品种，并形成各种蔬菜及花卉的标准栽培模式，从而获得高产、优质、高效的园艺产品。截至 2010 年底，荷兰已建成 10,800 h㎡的玻璃温室，约占荷兰国土面积的 0.5%，占世界玻璃温室面积的 26.3% ，主要以文洛( Venlo) 型连栋温室为主，温室高度一般在 4 ～5.5 m，专门用于种植蔬菜和鲜花，生产效率较高， 其中温室内蔬菜种植面积 4200 h㎡，以生产番茄、辣椒和黄瓜为主；切花面积5400 h㎡，主要以月季、菊花、香石竹、百合、兰花为主；盆栽植物 1200 h㎡，以榕树、朱蕉类、秋海棠等为主。荷兰设施园艺专用品种的配套栽培技术非常完善，利用高新技术创造出理想的环境条件和封闭循环式无土栽培系统，使设施内的光照、温度、湿度、空气、水肥各个环境因子完美结合，为作物高产、稳产提供保证。无土栽培的番茄年产量可达到 80 kg·m－ 2 ，黄瓜的产量达到 100 kg·m － 2 ，是我国的 6～8 倍。荷兰的花卉在世界上享有盛誉，其花卉的生产全部在温室内进行，每年生产的鲜切花、观赏植物出口总额达 60 亿美元，其中鲜切花为 35亿美元，占国际市场花卉贸易的 60% ，占欧洲市场的 70%。随着世界石油危机不断加剧和欧共体市场劳动力短缺，更多的先进技术应用到温室中，包括环境调控设备、机器人等机械化和智能化装备。荷兰政府投入大量的经费用于节能技术和新能源技术的创新研究，包括大幅度提高覆盖材料的透光率、增加太阳能的入射量，如普遍使用大块玻璃覆盖，以减少骨架遮光；对温室覆盖材料的内侧进行镀膜处理，阻止长波向外辐射，减少热损耗；采用节能高效的 LED 冷光源，对园艺作物进行不同高度、位置补光等。 2、英国 英国在设施园艺发展过程中，非常重视温室自动化控制的研究与应用。目前，英国温室自动化控制程度非常高，采用计算机控制系统控制温室内的温度、湿度、通风、CO 2 施肥、营养液供给及 pH 值、EC 值等，并且利用计算机物联网技术，远距离监测温室内的温度、湿度等环境状况，并进行遥控。CO 2 施肥技术在英国温室生产中的应用占 30% ～40%，为保证 CO 2 气体在温室内分布均匀，温室内通常安装内循环风机，搅动空气使温室中的 CO 2 均匀分布。英国也非常重视温室节能技术的研究和应用。能源危机发生之后，英国温室加热改为燃煤加温，部分地区也采用燃气锅炉和利用工厂余热加温。2009 年英国商家推出一款家用电动无土栽培机，利用航空航天新技术研制而成，使用这种设备不但一年四季都能在室内种植作物，而且清洁、无污染，劳动强度低。 3、以色列 以色列土地贫瘠，水资源短缺，通过大力发展高效、集约型的现代设施园艺产业，创造了辉煌的“沙漠奇迹”。近年来，以色列设施园艺面积取得了飞速发展，从 20 世纪 90 年代的 3,000 h㎡发展到 2010 年的 2.6 万 h㎡，20 年内增加了 8 倍。其中温室面积约 1.1 万 h㎡，主要用来生产鲜切花；大棚面积 1.5 万h㎡，用于种植番茄、黄瓜和甜椒等蔬菜作物。以色列设施园艺产品如花卉、蔬菜和水果除了满足国内需要外，还大量出口欧洲、美国和日本，年产值增长率在15%以上。 科技密集型是以色列设施园艺的显著特征，表现在将现代科技渗透到温室工程、新品种培育、栽培管理和节水灌溉等生产环节之中。首先，以色列是世界微灌技术发展最有代表性的国家，灌溉技术和设备都居世界领先水平，其温室种植全部采用微灌（以滴灌为主）。其次，重视园艺作物新品种选育，利用生物技术培育品质优良、抗病抗虫、适应性强的作物新品种，在园艺作物生产中发挥了巨大的作用。第三，在温室设施和装备方面，汇集了许多科技创新成果，如：在光照控制方面，利用光转换膜和光控制膜，对透过的太阳光进行光谱转换，以满足作物对不同光质的需求；在温度控制方面，利用温差转化技术，来满足观赏植物较小的温度变化和较大的湿度需求；在病虫害控制方面，利用能屏蔽紫外线的塑料覆膜，来减少室内害虫的活动，利用有色覆膜将害虫驱逐出温室，从而减轻害虫危害；温室配套设施方面，温室大都装有天幕、帘幕、天窗及遮阳网，高度高、跨度大、耐久性长，抗风力强，可抵御时速 150 km 及更大的强风袭击，保障了温室的安全性。第四，对不同作物所需的环境条件和预期产量做了大量系统的研究，并建立了作物生长发育模型和专家系统，利用计算机对环境条件进行精确控制，提高了水肥利用率，不仅使作物产量成倍增加，还显著提高了产品质量，如温室栽培的普通番茄产量高达 480 t·hm－ 2 ，樱桃番茄产量也可达 120 t·hm － 2 ，而温室种植玫瑰花最高产量达 320 万株·hm－ 2 。 4、日本 根据日本农林水产省统计，截至 2010 年底，日本设施园艺总面积为 4.9 万h㎡，主要以塑料温室为主，面积约 4.48 万 h㎡，占温室总面积的 95.3%；玻璃温室面积为 2,200 h㎡，只占温室总面积的 4.7%。温室总面积中，蔬菜栽培面积为 3.39 万 h㎡，花卉栽培面积为 7,745 h㎡，果树面积为 7,414 h㎡，分别占温室总面积的 69.1%、15.7%、15.2%。 17 由于日本国土大部分为丘陵和山区，且资源贫乏，在发展设施园艺过程中非常注重集约化、产业化、自动化以及土地节约化，因此逐渐淘汰单栋面积较小的温室，大面积推广大型双屋面温室及连栋塑料大棚，这种大型温室骨架采用热镀锌组装式钢管，温室高度一般 4～6 m，宽度 10 m以上，天窗、侧窗可自动启闭通风，并且可通过对设施内部通风降温设备、保温和加温设备、灌水施肥装置、温湿度调控进行自动化和智能化的管理，为作物生育创造最佳的环境，主要种植高档园艺作物如草莓、番茄、黄瓜、甜瓜、西瓜等瓜果菜类以及桃、葡萄、无花果等多种果树，实现优质高产，周年供应。日本无土栽培技术发达，发展了多种无土栽培方式，包括深液流水培、营养液膜栽培、滴灌岩棉培等营养液栽培，如日本协和（株）会社采用全新的无土栽培环境控制系统，使水、肥、光、气等环境因子最大限度满足作物生长需求，番茄根茎粗可达 20 cm 以上，一株番茄生产 13,000 个果实，一株黄瓜生产 3,300 条黄瓜，一株甜瓜生产 90 个甜瓜。日本采后、贮藏技术非常先进，农产品精选、分级、清洗、包装、预冷等作业过程全部实现高度的自动化或半自动化。日本的“植物工厂”也很发达，应用发光二极管（LED）照明、太阳能电池板发电等工业技术建造“植物工厂”，不受地域和环境的影响，用于叶菜工厂化生产、蔬菜全封闭工厂化高效育苗，一年四季可以稳定生产，已经能够利用“植物工厂”生产豆芽菜、蘑菇、鸭儿芹、白萝卜和生菜等蔬菜。据日本农林水产省统计，2010 年日本已有 50 家“植物工厂”，估计到目前已超过 150 家。近年来，随着日本老龄化社会问题的日益加剧，劳动力不足使日本设施园艺受到严重冲击，因此研究开发了多种小型、轻便、多功能、高性能的设施园艺耕作机具和机器人，促进设施园艺向机械化、工业化方向发展。 5、加拿大 加拿大依据自身气候特点，在西部大力发展欧洲型的大型玻璃温室，五大湖周边地区以发展充气双层塑料薄膜温室为主。据加拿大官方统计，截至 2010 年底，加拿大的温室总数达到 3,220 座，设施园艺总面积为 2,300h㎡，其中玻璃温室有 780 h㎡，占 33.9%，硬质塑料（PC 板等）温室有 110 h㎡，占 4.8%，塑料薄膜温室有 1,410 h㎡，占 61.3%。在所有温室中，设施蔬菜栽培面积约 1,150h㎡，占温室总面积的 50.0%，蔬菜产值达 11 亿美元，主要种植番茄、黄瓜、甜椒、莴苣等蔬菜作物；温室花卉和观赏植物面积约 990h㎡，占温室总面积的43.0%，产值达 14 亿美元；其他温室用于果树栽培，约占 7%。加拿大设施园艺面积主要分布在安大略省、哥伦比亚省和魁北克省，以上 3 省设施园艺占全国总面积的 95.6%，其中仅安大略省就占总面积的 66%。加拿大温室环境和栽培管理基本上实现了自动化控制和机械化操作，极大地提高了劳动生产率，温室管理、生产和效益已居世界先进水平。加拿大政府非常重视设施农产品质量安全，在设施生产中尽量避免使用农药和植物生长调节剂，主要通过调控设施内温、光、湿等环境因子，并与生态控制和生态防治相结合达到综合防治病虫害的目的。 目前，世界设施园艺技术最先进的国家当数荷兰、日本、以色列、加拿大和美国等。发达国家在发展设施园艺过程中，不仅能够进行高水平的设施建设和能源投入，而且非常注重生态环境保护和资源循环利用，加上配有先进的设施栽培管理技术，作物几乎可在全天候下生产，实现了园艺产品的高产量、高品质、高利润，并且园艺产品能畅销国际市场，经济效益显著。 三、中国设施园艺行业概况及发展前景 由于设施园艺不断利用先进设备、仪器、技术、成果和新材料，逐步体现出环境可控性、效益高效性和土地高效利用、节水省力、美化环境、造富于民等特点，符合我国建设资源节约型和环境友好型社会的基本国策，改革开放以来我国设施园艺产业得到了蓬勃的发展，呈现出生产面积快速增加、作物种类逐步增多、地域范围不断扩大、设施类型日趋多样、管理水平逐渐提高的好势头。据相关资料分析，1978～2010 年期间，全国设施园艺面积由 5,333h㎡剧增至 350 万 h㎡ ，增长 655 倍。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。同时，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。经过了生态、市场和社会经济的长期综合选择发展，我国设施园艺产业主要集中在环渤海湾及黄淮地区，约占全国总面积的 60%；其次是长江中下游地区，约占全国的 20%；第三是西北地区，约占全国的 7%。主要集中分布在山东、辽宁、江苏、河北、浙江、宁夏、内蒙古、上海等省、市、自治区。2014 年，我国温室设施面积达 410.9 万公顷，其中日光温室 101.3 万公顷，塑料大棚（含中棚）187.5 万公顷，环境调控水平较高的连栋温室为 7.01 万公顷。 我国设施园艺产业发展迅速，有力地推进了设施园艺科技创新。日光温室蔬菜高效节能栽培技术的研发，创新了日光温室采光、保温设计原理，据此设计建造的第 2 代日光温室，室内外最低温差比第 1 代提高了 5℃以上。塑料棚蔬菜生产配套技术的集成创新，推出了 13 种优化棚室构型，15 种综合利用和立体种植模式，黄瓜、番茄、辣椒、韭菜、芹菜等主要设施蔬菜作物栽培技术规范，以及嫁接育苗、设施环境调控为主的蔬菜病虫害综合防治等 9 项新技术。新型设施园艺资材的研发，使我国的薄型耐候功能膜、遮阳网、防虫网、穴盘等研制与应用技术达到了国际先进水平。 2010 年设施园艺产业的总产值逾 7,400 亿元，净产值逾 5,700 亿元，使全国乡村人均增收 856.70 元，设施园艺重点产区对乡村人均纯收入的贡献额都在2,000 元以上。 十八大以来,国家高度重视推进农业供给侧结构性改革,大力推动农业绿色发展,设施园艺的面积增长的非常快,现在我们国家的设施园艺面积已经达到了410万公顷,产值也有9800亿元,创造了4000多万个就业岗位。在种大棚方面,农民增收效果也是很显著的,农民基本上平均增收能够近2000元左右,设施园艺为我们国家农业现代化起到了很大的推动作用。 十九大报告明确提出,要加快建设创新型国家,深化科技体制改革,以企业为主导,市场为导向,把产学研进行深入的融合。在未来的时间,紧紧依靠中国农业科学院这种国家队科研平台,不断地加强研发、创新,搭建我们国家自主设施园艺方面的技术支撑体系,同时做好成果转化的工作,让客户从市场上挣到更多的钱,让这些资金反过来推动研究,取得产业的主导权。 |
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