我国蔬菜设施栽培发展现状_问题及对策_徐磊.pdf

JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 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 Agricul ture 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 hm 2 绝大部分为简易的竹木小拱棚 2005 年 全省蔬菜大 棚已达 90 246 个 种植面积 4 740 73 hm 2 其中 较现 代化的连栋温室大棚面积超过 100 hm 2 大中型钢架 塑料大棚 2 000 hm 2 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 徐磊 福建省农业厅种植业管理局 350000 收稿日期 2009 04 03 产业论坛 2009 17 1 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 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 5 000 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 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 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 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 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 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 2 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 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 2 000 多 hm 2 荷兰约 3 500 hm 2 日 本无土栽培面积也达到了 245 hm 2 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 3 2 植物工厂的出现 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 1 500 m 2 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 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 3 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 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 hm 2 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 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 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 5 设施蔬菜的科研重点 农业设施与环境的研究 主要开展工厂化农业 生产基地的规划 温室结构设计及其配套设施研制 温室环境变化规律 自动控制系统和信息技术在农业 生产上的应用等研究 设施专用品种的研究 主要开展品种资源引 进 筛选及利用 设施专用蔬菜品种选育 生物技术在 设施蔬菜品种改良上的应用 设施蔬菜品种资源遗传 机制及分子生物学基础等研究 蔬菜设施栽培基础研究 主要开展设施内土壤 营养运转规律及作物吸肥规律 设施蔬菜生理障碍发 生机制 光合产物转运 代谢及分配规律 生长发育规 律及生长模型 幼苗运输过程中生理变化规律 诱导 抗病机理 逆境生理等方面的研究 蔬菜设施生产技术体系研究 主要开展设施蔬 菜种植模式 工厂化节能育苗及幼苗运输技术体系 生理障碍综合防治技术 有机肥配方研制及施肥技 术 节能节水生产技术 优质高产 无公害生产技术体 系 生长发育调控物质及其调控技术 栽培专家管理 系统 综合防病虫技术体系等研究 4