园艺设施学是一门涉及到园艺学和环境调节学

第一节 设施园艺的意义及发展

我们把在温室和大棚等保护设施里，利用室内外配备的各种设备调节环境条件和栽培土壤条件下进行的园艺生产叫做设施园艺。

从最简易的阳畦、风障到大型的温室和植物工厂，设施结构种类繁多，形形色色。从几毫米厚的薄膜到大型锅炉、加温、照明、灌溉设备机器，包括着成百上千种材料和类型。我们就是把它们合理的利用起来，进行园艺作物生产，概括起来就是设施园艺生产。

一、设施园艺在农业生产上的意义

人类也同其他动物一样为了生存就要采集，猎取和获得粮食，也属于自然生态系中的一员。从刀耕火种的农业出现，人类开始脱离自然生态系，从自然制约中冲破出来，开始了改造自然，掌握自然的农业生产。随后逐步发展到有畜农业和机械农业，使粮食生产飞跃般的大增产。这些农业技术变革的特征就是向耕地投入的能量形态不同，是投入更多的能量技术的开发过程。只有大量向耕地投入能量，才会使耕地更进一步从自然生态系统中解脱出来，创造耕地生态系，使植物增强生产能力。

设施农业耕种就是一种具有新能源形态的农业耕种形式。它是在人为的设备条件下，调节土地和大气的环境条件栽培作物，无疑向耕地投入了较大的能量，必然带来高的生产能力。正如日本的著名专家矢吹所指出的那样：“到现在为止的农业技术方向是围绕适宜作物为中心，环境调节的对象完全是土壤。比这个高一层水平的农业生产的话，对大气环境的变动几乎无法调节，即使有规律的气候年变化，农家也很困难适应其变化，因而，今后应该开发的技术是地上部的环境调节”。

设施园艺不仅是一种最新能源的投入形态，而且是能够调节地上和地下部环境条件进行生产的，其本质是将农业从自然生态中脱离出来，产生更高的生产能力。这就是设施园艺在农业生产上的最大意义。

供养112人，高于美国的60~70人，为英国、法国和德国的10倍。

三、国内设施农业发展概况与趋势

(一)基本情况

我国蔬菜的温室生产在一个相当长的时间内是初级的纸窗温室。解放后，将纸窗温室改为玻璃温室，即北京式温室。1966年有了塑料大棚，70年代温室种菜迅速在全国发展。从80年代初，北京、天津等地都开始引进或自建若干现代化自动控制的大型联栋温室，拟采取国外的生产技术方式解决北方冬季蔬菜供应问题，但主要由于三高一低(高投资、高能耗、高成本、比较效益低)的原因，绝大部分相继停止运行。我国蔬菜生产在北方采用传统的加温温室由于煤火费用太高，产量效益相对低下，这在能源短缺的我国，无法大面积发展，节能型日光温室便应运而生了。

(三)我国设施栽培面临的问题及对策

1．数量较大，质量较差 全国设施栽培面积已达139.6万公顷，如按城乡人均占有面积来看，现人均达到10.7m2，比80年代中每人0.36m2增长了29.7倍，若以当前产量20千克／m2计算，则人均占有蔬菜143.4千克，如加上露地蔬菜，人均年占有蔬菜300多千克，比80年代人均占有量仅73千克，增长了4.1倍，这样每人每日可吃到0.82千克蔬菜，已完全满足国人吃菜。因此，设施面积较大，蔬菜产需总量已基本平衡，大宗菜出现了季节性、区

1

域性的相对过剩，价位下跌，效益下降。所以要稳定面积，提高质量，增加科技含量，优化生产布局与茬口种类布局，提高单位面积产量与效益。

从设施水平上看，温室和大棚80％以上是结构简易类型，以竹木、水泥杆为骨架，厚厚的土墙降低了土地利用率，仅40％~50％；作业空间小，立柱多，不便于机械操作，只能靠手工作业，更谈不上自动化管理；保温、采光性能差，强度弱，难以抵御雨雪冲击，年年维修，年年冲垮。对于农户而言，一家一户还能随时补修，只不过增加维修费。对于企业来说，大规模专业化生产，年年维修是很不协调的。所以要搞设施农业产业化就必须从设施水平和管理水平上提高。具体来说，改造普通型温室，逐步升为提高型温室。要改土墙为砖墙，改竹木水泥为钢架骨架，改草帘为保温被覆盖，改手工操作为小型农机操作，改单纯温室骨架为内部装备调节环境功能的设备，逐步向现代化、自动化方向发展。

2．设施种类齐全，内部功能较差 设施农业也被称为控制环境农业，即人工控制环境因素来满足蔬菜最佳生长条件，从而取得最大经济效益。空气、根系温度、光照、水、相对湿度、二氧化碳和植物营养等因素，都可以实行人工控制。从我国设施农业来看，虽然有温室、大棚、中小棚、遮阳棚、阳畦等种类齐全的设施，但内部控制环境的设备较少。比如调节室内温度高低仍靠人工打开窗户，拉开薄膜进行自然通风散热；灌溉仍然照露地那样大水漫灌，而不是喷滴灌；施肥仍是盲目追化肥，而不是定量定时施用。因此，可以说我国的设施水平还是比较落后，耗费的能源、材料、人工是较大的，必须逐步改善，才能提高设施水平。

3．种植种类较多，栽培技术不规范 我国蔬菜种类繁多，品种齐全，常年栽培最多的也有四五十种，但普遍存在产量低，产值差的现象。例如，我国温室番茄生产水平为每平方米6~8千克，高产水平可达16千克，而荷兰产量可达30~35千克，相差甚远。其原因一是品种不同，二是栽培技术落后，管理粗放。比如荷兰的温室面积中的70％以上已采用无土栽培，微电脑控制温室的生产达90％以上，使作物栽培向自动化、工厂化发展。而我国大多数农户仍沿用传统的管理方法去种植，难以提高单产。因此，必须选择耐低温弱光的优质高产良种，加以推广；研究推广日光温室深冬栽培配套技术标准；增施有机肥和二氧化碳气肥，以提高品质和产量；变温管理和综合防治病虫害，稳产高效。

4．生产面积较大，社会化服务体系与市场发育不健全 据统计，1996年全国蔬菜播种面积为l 046.7万公顷，其中反季节，超时令蔬菜的总产量达2700多万吨。我国最大的蔬菜生产与销售基地山东省，1995年蔬菜产量3695万吨，有2000万吨销往省外或国外，年产值200多亿元。如此庞大的销售量，要靠市场良性循环才行。而我国小生产与大市场、大流通的矛盾突出，分散性的经营格局，随意性的种植制度，不确定的品种数量和质量，小生产很难与蔬菜大市场、大流通对接。因此，在发展设施生产的同时，就必须建立市场流通场所，配套的社会化服务体系要跟上。要宏观管理，及时收集和发布市场信息，指导农民及时调整种植计划，减少盲目性，以稳定农民的收入。同时抓好市场管理，寻找销路，完善社会服务体系，包括生产资料市场，产品市场，产品采后处理、运销等，提高整体生产效益。

(四)设施栽培的发展趋势

针对我国设施栽培发展的大好形势，今后一段时间的发展重点应该是，大力发展以高效节能型日光温室为龙头的设施栽培，要制定各种类型的设施标准，建立低成本、低能耗的设施设备成套技术体系，高效设施栽培管理体系和设施生产产业化体系，从机械化、电气化、专业化着手，提高设施结构与设备档次，进一步发展为工厂化高效农业。要集成国内外农业高新技术，以市场为导向，科技为先导，大幅度提高单位面积产量与效益，走出一条适合我国国情的，并与世界先进农业生产方式接轨的农业新兴模式。

1．开发新型温室结构，制定设施标准体系 我国今后设施结构发展要抓住两个重点，一是设施结构类型，以塑料棚为主；二是高效节能。虽然玻璃温室在西欧等国家较普遍，但

2

是有两个原因不适合我国发展，一是气候条件不同，像荷兰、西班牙等西欧国家，属于海洋性温带阔叶林气候，夏季凉爽，气温多在25℃左右，超过30℃的天气极少，冬季温和，多雨雾，所以设施以建设玻璃温室为主。而我国北方地区大多数属于大陆性北温带地区，夏季高温干燥，冬季寒冷风大，所以，温室要具备夏季降温、冬季保温的性能，以建设塑料温室为主。二是国情不同。西欧诸国属于发达国家，经济条件好，人们购买能力强，对产品要求质量越高越好，所以，设施栽培可以实现高投入、高产出、高效益的目的。而我国属于发展中国家，经济基础还不强大，人们生活水平较低，购买能力与观念还赶不上，所以，要考虑低成本低消耗高效益的问题。

在“六五”至“九五”期间，我国在塑料大棚、日光温室的结构优化方面都做了不少研究工作，而且取得了许多成果。但是，目前只有钢管装配式塑料大棚和玻璃温室结构有国家标准，而节能型日光温室及配套设备仍无统一标准，需要进一步制定。另外，面对21世纪农业，需要开发新型墙体材料、保温材料和骨架材料，要设计出大跨度、高空间、透光保温好和便于机械化操作的新型温室结构，以提高结构性能与档次。 2．开发设施内环境控制技术与设备 21世纪农业明显的特征是高科技的工厂化高效农业。工厂化农业是指在相对可控环境条件下采用工业化生产，实现集约高效及可持续发展的现代化生产方式。针对我国设施可控水平低、机械不配套的现状，应尽快提高环境控制能力，促进改变靠天吃饭进程，缩小与发达国家的差距。因此，重点研究温室环境指标(包括温度、湿度、光照等)和自动化控制技术，对加温、降温、灌溉、通风、排湿、补光、二氧化碳施肥等环境调节技术实行优化组合，便于应用。对以上各种环境调节设备进行开发应用。要注重信息技术和专家系统的应用研究。

3．新品种引进与配套栽培技术研究 优良的温室品种与成熟的管理技术是获得高产高效优质产品的根本保证，所以，要开展新品种及配套高产栽培技术的研究。要采用抗病、高产、优质的良种，立体栽培及营养液栽培新技术，植物生长调节技术，以生物措施为主的病虫害综合防治技术和产品产后处理技术，建立从品种选择，栽培管理到采收包装一整套完整的规范化的技术体系。

4．开发与应用设施生产机械作业技术 主要是开发研制一系列温室小型农机具，并能够进行温室内耕翻、定植、铺膜、消毒、嫁接、作埂、开沟、施肥、打药、清洗、包装等机械作业，使人们从简单繁重的劳动作业中解放出来，走机械化道路。可以把引进和开发研制结合起来，吸收国外先进的小型农机具和园艺资料，开发适合我国实用的小型机械与农具。 5．开展设施生产产业化体系及经营管理模式的研究 作为产业化体系应该包括设备设施与环境工程、种子工程、产后处理工程、蔬菜工厂化种植工艺工程等部分，是设计、制造、生产、销售一条龙，农科贸一体化系统。所以，要实行企业经营管理，走公司加农户道路，形成求实高效的运行管理体制。为顺利运转整体系统，还需要建立社会服务体系、人才培训体系、信息收集与分析体系等，这样庞大的系统需要人才、技术、资金、管理等方面的集成优势，统一协调，顺利发展，最后形成强大的产业集团，走向市场，走向世界。

6．开展无公害蔬菜生产技术的研究 设施栽培中最容易发生的问题是连作障害，是土壤连茬栽培后积累了大量盐类物质和病虫害。大量农药和有害物质积累严重污染蔬菜，人们食用后造成中毒，危害人们身体健康。另外，也由于连作障害影响温室生产，限制了设施农业的发展。因此，防止连作障害，减少农药化肥污染，生产无公害蔬菜已是今后设施栽培中重点研究内容之一。特别是加入WTO后，创汇农业也要求生产无污染产品。

7．培养设施农业管理的专门人才 我国设施农业与世界先进国家的差距，其本质上是人才的差距。所以，政府应重视人才工程，大力培养专门人才，提高管理者和生产者素质，才能尽快赶上世界水平。

3

第三节 设施园艺生产技术变革

一、技术革新

其突出表现为：

(一)开发和改良设施构造和覆盖材料

从结构上，由简易到复杂，由土木到钢铁骨架，变化较大。例如我国保护地生产上就是从阳畦到土暖房，从小拱棚到节能日光温室、大棚、温室、从鞍山式日光温室、北京改良温室到大型连栋温室。从完全人工操作管理到半自动、全自动控制管理结构和设备。

从覆盖材料上，由油纸，草帘到塑料薄膜，玻璃，由各种软，硬质塑料材料到无滴、无尘、各种颜色的薄膜，都是从透光性、耐久性及选光性等特点上确定，开发和普及。

(二)育苗技术工厂化，省力化

育苗自古以来就是在阳畦、平地上进行，而且费事费时。随着生产发展，目前已采取工厂化育苗的方法，即从苗子最佳生长状态中确定育苗期最适宜的温、光、水分和养分的管理指标进行管理。育苗基质是稻草、熏炭、蛭石、海棉泡沫等材料，把种子播在装有这种基质的育苗盘或箱上，放在育苗室内进行适宜环境条件管理。由于放在育苗架上，移动方便，管理得当，环境控制容易，再加上苗子的嫁接技术，有利于防止病虫害。这种育苗方法管理方便、时间短、苗壮、并能成批出苗，节省了大量人力和时间。

(三)调节环境条件，适应作物生长。

设施园艺生产的最大特点就是人为调节、改善栽培环境条件，栽培作物。因而，从光、温、水分、气体等方面，采用了一系列实用技术和设备。从温度管理上，有保温、省能源的保温幕、有锅炉加热，地热，太阳能，电热等技术，也有湿帘、遮光膜等降温技术。在气体管理上，有半自动和全自动通风设备，也有CO2施肥装备。在光照管理上开发了日光灯，高压纳灯等补光设备，使蔬菜工厂化成为现实。自动化管理是高层次技术结构，利用电子计算机监视，控制和调节环境因子，满足作物生长要求，使产品变商品成型出厂，使蔬菜生产周年进行，产量上升，品质提高。

(四)防止连作障害，推广无土栽培技术。 在设施园艺生产中，连续3~5年在固定温室内生产后，由于土壤盐类积累和病虫害侵害，带来连作障害，造成产量下降。为此，设施园艺生产工作者又开发了嫁接技术，普遍运用到番茄、黄瓜、西瓜、茄子、甜瓜等作物上，有利防止了根系病虫害感染。也开展蒸气消毒，太阳热消毒等栽培床消毒工作，消灭土壤病虫害。更吸引人的是推广了无土栽培技术，出现了岩棉块，NFT营养膜，蛭石，砾培，袋培等设备装置形式，将作物栽培在无土基质和栽培床上，供给了营养液进行生产。这种干净、无病，稳定而高产的生产系统产生，是农业生产一大变革。

二、今后的展望

设施园艺发展到今天，已经从结构，管理技术初步形成一定的规格化，也在园艺生产中占有重要地位，但从长远地看，还有以下几方面的技术开发需要进一步探讨、研究。

（一）开发和研制更合理，更经济实用的构造材，覆盖材和附加设备，提高温室设施性能。

（二）研究省能源实用技术和环境调节技术，尽量地普及和推广于大面积生产中，保证周年生产稳定进行。

（三）进一步研究综合防止连作障害和病虫害对策和技术。

（四）向高度装置化，技术集约化和自动化管理方向进军。 （五）应用信息技术，研究与开发植物工厂化生产技术体系。

4

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/imdd.html