北京现代化大型连栋温室发展的回顾、现状与展望.pdf

1 发展回顾1.1 起步阶段（ 1972 1977 年)北京发展现代化大型蔬菜温室始于 20 世纪 70年代。1972 年 10 月，农业部组成的“中国农业科技工作者代表团 ”考察朝鲜平壤的龙城现代化大型温室蔬菜农场，了解到大型温室黄瓜年单产达到 300 thm-2，建议在北京发展现代化大型温室。1972 年 12 月，北京市委同意由海淀区玉渊潭公社组成大型蔬菜温室筹建小组，清华大学、北京建筑设计院、北京市农林科学院、华北农业大学等单位参与。1975 年 3 月全面完成图纸设计，8 月市委下达“关于海淀区玉渊潭公社新建大型蔬菜温室设计方案的批复”并开始建设，第一栋温室于1977年3 月建成投产，面积 1.9 hm2。温室全钢结构，涂防锈漆，檐高 2.25 m、脊高 3.15 m、跨度 4 m、开间3m、屋面夹角 26.34，天窗占玻璃屋面的 1/4，侧窗占 1/3；室内有喷灌装置，电动开窗，燃油锅炉加温。这是北京市，也是我国第一栋自行设计、自行施工的钢结构钢化玻璃大型蔬菜温室，标志着北京发展现代化大型蔬菜温室已经起步。1.2 探索阶段 （ 1978 1994 年）1979年9月，四季青公社从日本引进的4栋2.2hm2现代化大型蔬菜温室建成投产，温室采用屋脊型镀锌钢骨架、铝合金窗框结构，侧窗双侧玻璃，屋面玻璃钢（FRA）覆盖，跨度 6.3 m、柱距3.15m，脊高3.9 m。室内配有保温遮光幕布，有喷灌、滴灌与补充 CO2设备，通过锅炉和地热线供暖，可以四时段变温控制环境温度，性能先进，温室由带有自毁装置的计算机自动控制，日本专家驻场一年支持设备运营。该温室是北京，也是我国第一栋从国外引进的温室。玉渊潭、四季青温室的先后建成，引领了北京和全国大型温室的发展，兴起了第一次引进建设大型温室的高潮。1981年北京琅山苗圃从美国引进第一栋0.544 hm2的拱形连栋温室，特点是空间大、有湿帘降温系统。1985 年，北京长青开发公司从日本引进第一栋270 m2的水培蔬菜工厂。19791987 年间，我国先后从 6 个国家引进屋脊型、拱圆形玻璃或硬塑连栋温室 24 套，总面积 19.2 hm2。其中，北京引进 10 套，共 6.64hm2，占引进总面积的 35%。所建温室用于蔬菜生产与育苗的占95%以上，用于花卉与苗木的不足王树忠，推广研究员，主要从事设施蔬菜栽培研究，E-mail：szwang3385sina.com收稿日期：2016-08-13；接受日期：2016-08-15基金项目：现代农业产业技术体系北京市果类蔬菜创新团队项目经过起步、探索、提升三个阶段，目前北京现代化大型连栋温室总面积达到 487 hm2，用于蔬菜育苗与生产的约占 15%，番茄生产水平已经达到 30 kgm-2。为提高大型温室的利用率和生产率，提出了番茄栽培先进的设施设备条件是前提，岩棉无土栽培是核心，适宜生长天数 250 天是关键，采收 30 穗果以上是保证。北京现代化大型连栋温室发展的回顾、现状与展望王树忠1陈殿奎2李新旭1高丽红3张福墁3张振贤3（1北京市农业技术推广站，北京 100029；2国家蔬菜工程技术研究中心，北京 100097；3中国农业大学园艺学院，设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室，北京100193）1新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜     CHINA VEGETABLES2016（9）：1-45%。1989年前后，北京冬春季节燃煤加温温室生产的黄瓜价格高、效益好，试验推广节能型日光温室取代燃煤加温温室的积极性高涨；而引进与自建的大型温室，由于冬春季节高能耗，栽培生产中未能显示出高产出高效益，导致发展滞缓。原先引进的也逐渐停用或改变用途，直至 1994 年 10 月开始筹建中以示范农场止。总体来看，此阶段发展的大型蔬菜温室只是起到了探索作用。1.3 提升阶段（ 1995 2014 年）1995 年，以色列赠送北京中以示范农场的1.24hm2大型连栋薄膜温室建成投产。温室跨度 28 m、高度 6 m，骨架为铝合金空心管，结构坚固；高强度薄膜覆盖，透光性好（透光率 80%），寿命较长。采用锅炉加温，遮阳网和电风扇降温，光照、温度、湿度、灌水、施肥等通过计算机自动控制，能始终维持温室内作物生长的最佳条件，番茄等作物生长良好。全国各地逾 6 万人次前来参观，北京第二次兴起了引进和建设现代化大型温室的热潮。 1996年，朝阳区来广营乡引进了 4 hm2荷兰温室，聘请荷兰专家驻场指导生产。温室主体为钢架双屋脊型结构，玻璃覆盖，脊高5 m，跨度9 m，内部各系统设施设备配套齐全，封闭式计算机全自动控制。其温室特点是制造工艺先进，外观规整，防锈、密封、透光性好，适宜工厂化生产。1997年，小汤山特菜基地引进了2栋法国温室，每栋1 hm2，柱高 4 m，脊高 5.5 m，跨度 8 m，钢架拱型结构，双层充气膜覆盖，内遮阳幕保温，锅炉供暖，通风灌溉自动控制，性能特点是保温性好但易损需常维护。 北京“九五”期间共引进法国、荷兰等国家或地区的大型温室 30.58 hm2，占全国进口大型温室 185.4 hm2的 16.5%。至 2012 年，北京现代化大型温室总面积已发展到 400hm2以上。这段时期发展的大型温室用途逐步扩展，结构和性能有所提升，促进了大型温室制造业的发展，主要表现在： 空间高大。一般温室檐高提升到 4 m 以上，脊高 5 m 以上，单跨达到 6 m 以上。设施无效占地面积少，作物栽培面积大。 性能好，自动化程度高。对作物生长需要的光、温、湿、营养及灌溉系统等多由封闭式计算机自动控制。 建设的温室多与对应的产业发展基本相适应。 源于北京市农机研究所的“京鹏温室”制造企业，发展成为中国温室行业民族品牌的代表。但是，蔬菜生产产出率仍未能大幅度提升。“九五”期间，北京市科学技术委员会和北京市农村工作委员会分别下达“黄瓜、番茄工厂化生产高产稳产栽培技术开发研究” 与“现代化温室黄瓜、番茄高产高效生产管理技术示范”课题，采用了基质无土和有机无土栽培方式，对探索大型温室黄瓜、番茄的单产提高做出了有益尝试。2 发展现状2.1 大型连栋温室的利用现状 据不完全统计，目前北京现代化大型温室总面积达到 487 hm2，占蔬菜设施总面积的近 2%。当前北京的大型温室用于休闲观光采摘及生态餐厅的占50%，花卉占35%，蔬菜育苗与生产仅占15%且效益低下。但蔬菜生产的大型温室发展仍在继续，如小汤山特菜基地 2 hm2荷兰温室即将建成用于番茄工厂化生产；大兴区庞各庄东正公司引进建设的1 栋 5 hm2荷兰温室于 2015 年底完成主体建设，室内设施设备正在安装，也计划投入蔬菜生产。2.2 蔬菜工厂化生产技术体系正在形成（以番茄为例） 为促进大型温室提高蔬菜单产水平，国家蔬菜工程技术中心、北京市农业技术推广站等单位进行了大型温室番茄工厂化高产栽培生产试验与研究。国家蔬菜工程技术中心于2013年下半年开始，已连续 3 年在通州园区基地开展试验研究，连栋温室面积 3 800m2，以 20152016 年冬春茬表现最好，2015 年 10 月 24 日育苗，2016 年 6 月 8 日经专家验收，该茬口可采收 22 穗果，产量达到 24kgm-2。北京市农业技术推广站于 2011 年起开展大型温室番茄工厂化高产栽培技术生产试验示范， 第一阶段产量目标为 30 kgm-2，在小汤山特菜基地进行，连栋温室面积 3 500m2，20112016 年共进行了 4 茬长季节生产，20112012 年第一茬长季节生产采用品种为圣尼斯的佳丽 14，2011 年 12 月 4 日播种，2012 年 1 月 20 日定植，4 月 1 日始收，到11 月底止采收 34 穗果，到拉秧时采收到 36 穗果，单穗平均收果 2.7 个，平均单果质量为 130 g，单产达到 31.5 kgm-2。20132016 年 3 个长季节茬口生产，因人员与生产管理及环境控制问题，其产量2新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜     CHINA VEGETABLES水平徘徊在 2428 kgm-2。几年的大面积生产实践，获得了一些启示。2.2.1 提升工厂化栽培设施设备条件是前提 为创造作物适宜的生长条件，提高番茄单产，按照工厂化生产进行了设施设备配套改造，引进了Priva Connext智能化控制平台，将环境数据监测、环境气候、营养液浇灌控制系统有机联合，实现了对温度、湿度、光照、浇水、施肥的全自动控制。其中，三维立体加热系统改变了暖气管道结构，加温管道首部安装了混合阀和循环阀，将阀门的开关与温度传感器、电脑连接，电脑通过整合温室内外的温度差，控制加温管道混合阀和循环泵的开闭，自动调节温室内部温度，实现了温室底部、上部及温室四周的均匀供热；营养液精确灌溉和回收及消毒机的应用，实现了水肥一体、智能化灌溉和零污染；运用了包括生物、物理、隔离防治等在内的综合病虫害隔离防治体系，避免了番茄生长过程中病虫害传播；引进的自动化轨道车，电动调节升降，运行平稳匀速，可进行落秧、授粉、植株整理等操作；长季节落蔓钩、落蔓夹、小型嫁接夹、打叶刀等配套工具减轻了劳动强度和用工，提高了劳动效率。2.2.2 运用岩棉无土栽培是核心 岩棉无土栽培技术体系是现代化大型温室番茄高产的技术核心。采用目前荷兰使用最为广泛成熟的岩棉栽培基质。与其他基质相比，岩棉具有质轻、多孔、对化学施肥不产生任何影响、作物根部气相比例高、疏水性强的特点，是无土栽培中比较理想的栽培基质。岩棉生产多采用专用栽培槽（Formflex栽培槽），该槽为优质不锈钢外涂聚酯层，能够保证主体结构的稳定性和耐腐蚀性，起到支撑和集液回收的作用，实际应用效果良好。建立比较适宜番茄工厂化生产的大型温室环境调控、营养液配制及灌溉、岩棉嫁接育苗、长季节栽培植株管理、栽培密度调整、熊蜂授粉等技术体系，并形成了番茄工厂化生产操作流程，为提高番茄单产奠定了技术基础。2.2.3 适宜番茄生长的时间控制到250天是关键  根据荷兰技术资料，适宜工厂化番茄生长的日平均温度为 1820 ，其中白天 2530 ，最高不超过 35 ；夜间 1520 ，最低不低于 10 。连续对小汤山特菜基地番茄生产的大型温室内外环境进行监测，其基本数据表明，北京地区的大型温室环境控制可以将适宜番茄生长采收的时间控制到 250 天左右，约为 8 个月，少于荷兰 910 个月的生长采收适期。自10月至翌年4月的7个月约 210 天的时间，在采取保温和加温的措施下，室内温度最适宜番茄开花坐果采收生产； 9 月中下旬和5月上中旬共40天，可加强通风降低白天高温使室内温度适宜番茄生产。6、7、8 月夏季高温季节，降温措施有限，生产中应予以避开或安排育苗。11月至翌年2月期间宜采取清洗外覆盖、补光等有效措施，改善温室光照条件，满足番茄生长。几年的生产实践表明，北京地区大型温室番茄生产茬口应以秋冬春连续开花结果采收的长季节栽培 为宜。2.2.4 植株连续采收超过 30 穗果是保证  荷兰温室番茄产量可达到或超过 60kgm-2，采收长达 910 个月，单株采收 35 穗果及以上。北京 4 个长季节茬口的番茄生产试验中，实际平均单株连续采收果穗为 29 穗。生产上应将番茄连续开花坐果时期安排在 9 月中下旬至翌年 5 月上中旬，植株单干整枝的情况下，保证结果采收的有效穗数达到或超过30 穗是高产的保证。3 存在问题及原因发展大型温室的初衷是为了发展蔬菜生产，多年来虽然取得了长足进步，但蔬菜生产与育苗仅占大型温室总面积的 15%，大型蔬菜温室产出率不高导致效益低下是当前最大的问题。生产上大型温室蔬菜的单产水平至今与荷兰大型温室黄瓜 70 kg m-2、番茄 60kgm-2及以上生产水平有很大差距，温室蔬菜生产成本设施折旧占 1/4、加温费占 1/4、人工成本占 1/4、生产资料投入等占 1/4，年总计支出约为 240 元m-2或更高，按照番茄年均售价6 元kg-1计算，单产需达到 40 kgm-2以上才能够做到收支平衡。分析大型温室蔬菜产出率低下的主要原因有以下几点。3.1 温室建设必须有正确的指导思想 北京多数大型温室在建设初期均是以发展蔬菜生产或现代农业的名义进行，但在蔬菜政策支持、蔬菜销售价格低、先占土地和政绩趋利等思想指导下，建设目标有异，没有真正将建设发展大型温室与蔬菜单产不断提升的目标结合起来。3新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜     CHINA VEGETABLES3.2 设施标准与环境控制水平尚未达到要求 温室骨架及覆盖材料密闭性、透光性不一，其他的设施设备硬件配套不标准，导致室内环境控制水平达不到蔬菜作物正常生长的要求。表现最为突出的是多数温室冬季加温系统设备与生产要求不配套，加热器分布不合理，导致室内温度偏低且分布不均匀；部分温室建设高度偏低，夏季降温能力差；有的温室遮光率高并缺乏补光设备；绝大多数温室缺乏有效的 CO2施肥配套和水处理系统，在无土栽培条件下温室内CO2亏缺和水肥营养问题普遍存在。3.3 无土栽培高产核心技术尚未落实 大型温室蔬菜高产必须采用无土栽培技术，而目前多以传统土壤栽培为主，无土栽培高产技术尚未落实。生产上很少举办蔬菜无土栽培高产技术攻关与竞赛，科研教学单位也尚未对蔬菜无土栽培高产技术开展系统性深入研究，加上专用优质高产品种缺乏，因此，温室蔬菜的单产水平很难提高。3.4 人员素质和专业化服务有待进一步提高 人员素质低主要表现在栽培生产方式因循守旧，力争蔬菜高产也是口号式多而数字少，回避高产因素数据成为常态。劳动与管理者需要按照工业化理念提升素质，逐步制定工厂化生产流程的专业化劳动操作环节标准和工资标准。专业化的植保、营养液监测及配方反馈调整等相对成熟可信的服务机构有待发展，专业化服务和设施设备售后服务有待进一步提高。3.5 产投比倒挂仍是限制发展的制约因素 建设大型温室的高投入与生产运营的低投入低产出的恶性循环，使得具有室内环境可控、能够长季节生产获得较高产量的大型温室优势难以发挥，而且蔬菜产品的市场价格波动较大，与温室工厂化生产高投入相比较，产投比倒挂是制约现代化大型蔬菜温室发展的主要因素。4 展望4.1 发展与机遇 我国受人口、土地和资源的约束，不断提高土地产出率、资源利用率、劳动效率是农业工作的本质，保障 13 亿人消费安全足量的农产品和特殊应急供应，迫切需要发展高投入高产出高效益的现代农业，而大型温室的工厂化蔬菜生产因环境可控最具发展优势。其次，随着国家大力推进农村城镇化，农业劳动力发生不断转移和短缺已经不可逆转，发展大型温室的工厂化蔬菜生产，对年轻的农村从业者尚具有较好的吸引力。三是科技工作者、职业劳动者的自我价值实现与追求，将推动研发大型温室蔬菜高产技术，促进大型温室高投入高产出高收益成为现实。四是外部非农机构对大型温室产业的青睐和资本投入，将大力促进大型温室的市场化发展。五是我国已经成为世界第二大经济体，大型温室制造业及设施设备配套体系经引进、消化和吸收，取得了长足进步，为工厂化蔬菜生产的大型温室发展奠定了条件基础。4.2 挑战与对策 发展大型蔬菜温室，首先要破除陈旧的思想观念。建设者在重建设的同时，更要重视温室性能建设与蔬菜生产用途相一致；运营者要敢于树立大型温室高投入高产出的观念，破除低投入高产出的思想束缚。二是要务实研究和集成先进适用的数据化技术应用于生产。北京的大型温室蔬菜生产，无论是叶菜类还是瓜果类蔬菜，生产方式落后，除缺乏适宜的高产品种外，关键是缺乏行之有效的集成的数据化单产技术，如大型温室黄瓜 40、50、60 kgm-2高产集成技术等。三是要培养人才与队伍。大型温室产业是高投入、高产出、高效益之产业，必须淘汰传统土壤栽培方式，实行长季节无土栽培的工厂化生产，在人才与队伍方面需要加强培训与培养。4.3 发展与展望 荷兰现代化大型温室园艺生产以规模化、现代化、标准化为特征，高投入高产出，是可控可持续的工厂化农业，这应是我国现代化大型温室的发展方向，也是几代蔬菜科技工作者的梦想。荷兰的现代化大型温室单产虽高，但纵观其单产提高过程，如番茄产量水平从 30 kgm-2（1980 年前后）发展到 60 kgm-2（1995年前后）耗时15年以上。目前北京的大型温室番茄生产水平已经达到 30 kg m-2，很快会突破 40 kgm-2，力争用不太长的时间达到 50、60 kgm-2或更高，届时现代化大型连栋温室将全面达到盈利时期，会极大推进北京、乃至全国的大型温室蔬菜生产实现高投入高产出高效益之工厂化生产，再创现代化大型温室新的灿烂与 辉煌。4新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 产业广角中 国 蔬 菜     CHINA VEGETABLES