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hand3.gif (730 bytes)都市农夫网系列讲座

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都市农夫网系列讲座:

中国设施农业技术的研究与应用进展

(中国农业大学设施农业工程技术研究中心 李保明 博士)


a2.gif (239 bytes)中国设施农业技术的研究与应用进展
a2.gif (239 bytes)温室大棚灌溉技术
a2.gif (239 bytes)温室切花栽培的品种及其生物学特性(a)
a2.gif (239 bytes)温室切花栽培的品种及其生物学特性(b)
a2.gif (239 bytes)温室栽培特色观叶类花卉的品种及特性-蕨类植物
a2.gif (239 bytes)温室栽培特色观叶类花卉的品种及特性-球根类
a2.gif (239 bytes)温室栽培特色观叶类花卉的品种及特性-球仙人掌类
a2.gif (239 bytes)现代温室建筑规划建设基本知识
a2.gif (239 bytes)温室大棚花卉育苗技术
a2.gif (239 bytes)花卉的采后保鲜,包装及贮运技术
a2.gif (239 bytes)实用养鸡技术(1)
1 引言

    我国大多数地区属大陆性季风气候,冬夏季常盛行相反方向的季风,使气候冬冷夏热,冬干夏雨,四季气候变化大。其自然气候条件难以满足农业生物的适宜环境要求。从气温情况来看,一是气温年较差(多年内最热月份的平均温度与最冷月份平均温度的差值)比较大。华南地区气温年较差为10~20℃;长江流域为20~30℃;华北和东北地区则达30~40℃。农业生物的适宜温度范围一般都在10~20℃以内,因此大部分地区在一年中只有几个月的月平均气温在适宜的温度范围中。二是极端气温的影响,夏季高温,日平均最高气温在华北平原及以南广大地区能够超过30℃。冬季严寒,东北地区全年最冷时候的候(五天)平均温度一般在-15~-30℃。这种气候条件使园艺作物的季节性很强,在不利气候季节的园艺作物生产就只能在温室中进行。

    我国保护地设施栽培的历史悠久,而且因气候特点形成了独具特色的节能型日光温室生产体系。据记载在汉代就有了以油纸作为透光盖层的原始温室.到清代末期,出现了现代意义上的温室,其结构形式为一面坡式,以玻璃作为透光材料,夜间采用草帘保温。20世纪50年代起我国大陆地区的温室业发展势头迅猛,尤其是70年代以来,温室(包括塑料大棚)生产面积迅速扩大,从50年代初期的不到2万hm2发展到今天的约90万hm2,占全球温室面积的50%以上,成为世界上最大的蔬菜保护地生产区域。在一些大中城市郊区,蔬菜设施栽培面积已超过当地蔬菜栽培总面积的10%以上。

    我国设施农业技术的研究、开发与推广工作也在不断加强。尤其是“九五”期间,国家科技部将工厂化高效农业列入国家重大产业工程项目,投入大量人力、财力与物力进行产业化开发推广工作。1998年,国家自然科学基金也首次将“设施园艺高产优质的基础研究”列为重点项目,预示着中国的设施园艺工程科技水平即将得到重大发展。

2 关键设施与技术发展现状

2.1主要设施

2.1.1日光温室、塑料大棚

    我国北方地区的日光温室经过对其建筑结构、环境调控技术和栽培技术等方面的不断改进,初步形成了具有中国特色的设施园艺生产体系--节能型日光温室配套栽培技术。在北纬40o的高寒地区可实现冬季不加温生产果菜,基本消除了冬春蔬菜淡季,该技术在中国北方地区得到广泛推广应用。南方地区则大力推广塑料大棚和遮阳网栽培,解决了夏季防雨降温问题。这些努力使得全国各地蔬菜供应均衡稳定,人均占有量已达到240~250kg/(人× 年)。同时,北方地区以传统的简易拱棚为主的设施农业格局发生了很大变化,节能、环境可控的温室逐步代替了中小拱棚。统计数据表明,1997年,薄膜温室(包括日光温室、加温温室)、塑料大棚的比例分别达到23.0%和27.0%。

    目前,符合国情的低成本、节能型日光温室和国产连栋塑料温室得到很大发展。节能型日光温室由1984年的300 hm2增加到1997年的141340 hm2,增长470余倍;普通日光温室由3700 hm2增加到78200 hm2,增长20余倍。而加温温室由于能耗较大,运营成本高,面积仅约7200 hm2

2.1.2大型连栋温室

    近年来,我国设施园艺工程的总体水平有了明显提高。设施类型以塑料大棚和日光温室为主,逐步向大型化、多样化发展。地方各级政府将设施园艺工程作为发展现代农业的切入点,纷纷建立现代化高效农业示范园区。据不完全统计,全国引进温室面积已达200余hm2,其中1995年以后引进的温室占总面积的83.4%。由于设施结构设计和建造方法的优化,温室内的光、热、湿、水、气环境得到改善,为作物高产奠定了基础。

    我国大陆地区现有现代化大型温室面积近400 hm2。其中引进温室200余hm2,为1979~1999年间从荷兰、日本、美国、以色列等11个国家引进。90年代中期以来,根据中国国情和气候特点,自行设计、建造了一批经济、适用的大型温室,面积300多公顷。上海1997年3月设计并建成智能化连栋塑料温室,实现了温度、光照、水、气、肥等多种环境因子的自动控制。温室配备了生长架、喷滴灌、CO2施肥、营养液供给等设备,造价较低(260元/m2)。辽宁研制成功高效节能日光温室,综合配套了机械卷帘、卷膜、地中热交换、双限超温报警器、滴灌等设备,实现了北纬42o地区不加温条件下,室内外温差达到30oC,可生产喜温果菜的目标,具有良好的经济适用性(造价72元/m2)。中国农业大学于1998年研制成功华北型连栋塑料温室,采用双层充气膜覆盖、地中热交换系统和湿帘风机降温系统,能耗比国际上同类温室降低40%(造价345元/m2),由于具有良好的经济适用性,仅98年一年就推广应用8栋,面积约2.0hm2。广东设计建造了适宜亚热带气候的连栋温室和单栋温室,主要利用自然通风进行作物生产,造价仅120-160元/m2

2.2关键技术

2.2.1无土栽培技术

    1975年起山东农业大学园艺系开始研究该项技术和装备,研制出多层栽培装置。80年代以后,无土栽培工艺与技术趋向成熟,如上海的立柱式蔬菜无土栽培技术、浙江的无土栽培系统和栽培技术、广东的深液流水培技术等。这些技术的应用实现了无土栽培的科学规范、量化指标和数字化程序管理,使我国的保护地种植工艺逐步接近国际先进水平。无土栽培面积逐步扩大,1990年为7 hm2,1993、1996分别达到50、100 hm2

2.2.2温室夏季降温技术

    在我国的华南、华中和华北地区,应用湿帘风机降温系统进行纵向通风,夏季温室最高温度被有效控制在32oC以下。

2.2.3温室保温节能技术

    我国大部分地区冬季寒冷,夏季炎热,温室环境控制的能耗较大。据统计,大型加温温室能源成本占运行成本的40%~60%(不含夏季降温能耗)。因此,温室蓄热墙、地中热交换系统、保温幕(帘)、双层充气膜覆盖等节能技术受到重视。其中,节能型日光温室白天利用北墙蓄热,夜间将热量释放到保温草帘覆盖的温室中,实现了严寒季节的不加温生产。北方地区墙体蓄热和地中热交换技术的应用,对解决冬季蔬菜供应紧张问题意义重大。同时,我国开始注意对温室新能源(太阳能、地热、生物能)和工业余热等能源的开发利用,自行研制的大型温室综合应用了双层充气覆盖、地中热交换、蓄热墙体等多项技术,力图将能耗在原有基础上降低40%。

2.2.4提高温室透光率

    我国学者在日光温室主体光环境方面进行了大量、深入的理论和实验研究,在研究中将温室模型化,建立了一整套光环境计算、分析理论(吴毅明等,1992;陈端生,1992;陈青云,1993;孙忠富等,1993,1996;郦伟等,1996),在温室内直射光的分布,多种弧形采光面的透光问题以及温室室内光环境的动态模拟等方面取得突破。

2.2.5计算机在温室设施中的应用

    计算机在我国大陆地区设施农业生产中的应用起步较晚,80年代初开始出现,能实现对营养液系统、温度、光照、CO2施肥等进行综合控制。近期,国家高度重视信息产业工程的发展,在“九五”国家重大科技产业工程工厂化高效农业示范工程中,设置了计算机环境调控子专题,以提高自主开发能力。我国温室设施计算机的应用和发展,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。我国设施园艺工程关键设施与技术的研究进展顺利,某些欠完善领域正在迅速赶上世界发展潮流。1998年2月,在北京四季青乡建成一座“水培蔬菜工厂”,形成蔬菜、鱼类共生生态系统。

3 我国设施园艺工程技术存在的问题

    设施农业在发达国家实行规模化经营,属于资金和技术密集型产业,走的是“高投入、高产出”的技术路线,其主流生产设施为大型现代化温室。

    我国的设施农业生产状况与日本相似,以农户分散经营为主,规模化、产业化水平较低。近年来走的是一条“低投入,低能耗,低产出”的路线,资金和技术的投入相对不足。其主流设施为日光温室和简易塑料大棚。

由于国情不同,决定了我国设施农业的现状和未来具有自身特色。但就生产水平和技术层次而言,我国大陆地区与国际先进水平有一定差距,具体表现为:栽培管理多以传统经验为主,缺乏量化指标和成套技术;温室生产的劳动生产率较低;缺少专用温室栽培品种,产品产量较低。

    同时,应该注意到,大型现代化温室设备在我国的气候适应性及布局问题值得探讨。现代化加温温室冬季生产能耗大,在目前我国农产品价格较低的形势下,生产者难以获得良好的经济效益。另外,我国在温室透光材料、CO2施肥设备与技术、温室作物的水肥调控技术、计算机自动控制技术等方面有待于进一步研究开发,还有许多工作要做。

    展望我国设施农业发展的前景,今后可能出现的限制因素有:能源危机;盐分积累、环境污染;病虫害;废旧塑料处理等。

    综上所述,我国已建立起了规模巨大的设施园艺生产体系,在保护地设施的数量和产品产量上居世界前列。根据我国气候特点发展的节能型日光温室具有良好的经济和技术性能,在我国下世纪可持续农业发展战略中具有重要地位。

    我国的设施园艺工程在环境控制、无土栽培、水肥调配、节能技术等方面取得了一定的进步,但与发达国家设施农业技术相比,还存在较大差距,发展潜力也很大。需要进一步加强对我国的设施农业产业化开发研究与推广应用研究。

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