设施农业概论

第一章绪论

【本章要点】

1.国内外设施农业进展

2.我国设施农业急需研究的课题

设施农业：是指具有相应设施，能在局部范围改善环境因素，为动植物生长发育提供良好的环境条件，从而进行高效生产的现代农业。

设施农业是农业工程学科最具典型的分支学科领域，属于高投入高产出，资金、技术、劳动力密集型的产业，是当今世界最具活力的高新技术产业之一。

设施农业包括两大类：

1.设施栽培——主要是园艺植物的设施栽培，主要设施有塑料棚、温室等。

2.设施养殖——主要是畜禽、水产品和特种动物的设施养殖，主要设施有集约化饲养畜禽舍及配套设施设备等。

第一节国内外设施农业进展

一、设施农业的现状

1.生产规模：全世界温室面积超过60万公顷,其中：大型现代化的玻璃温室面积约5万多公顷大部分建在西欧国家。

(1) 荷兰

世界上温室生产最发达的国家。现有大型连栋玻璃温室面积1.2万公顷，约占世界玻璃温室的1/4，居世界第一位。

(2) 中国

设施栽培面积居世界第一位，达200多万公顷，但人均占有设施栽培面积仅达到发达国家80年代水平。

2. 设施类型

国外大多数国家以温室为主我国以日光温室和塑料大棚为主；世界上温室应用最广泛的国家有荷兰、美国、以色列和法国等。

表1 主要国家农业设施的主要类型

北京植物园展览温室：温室分为热带雨林室、沙漠植物室、兰花、凤梨及食虫植物室和四季花园等，展示热带、亚热带植物3100余种。展览温室建筑面积9800平方米，占地5.5公顷，是目前亚洲最大，世界单体温室面积最大的展览温室。

3.品种结构：大多栽培园艺作物。

主要种植品种为:蔬菜（以果菜类、叶菜类为主）、花卉、特种水果

（1）荷兰：花卉占60%，蔬菜占40%；

（2）日本：蔬菜占72%，花卉占15%，果树占13%；

（3）以色列：花卉占40%，蔬菜和香料占60%；

（4）中国：以生产蔬菜为主，部分现代温室生产种苗和花卉。

二、发展趋势

1.设施大型化

温室面积呈扩大趋势。20世纪80年代末以来，各国新建温室多为大型现代温室。

日本提出：发展单栋面积达5000m 2以上的大型温室。

2. 品种多样化：除园艺作物外，能产生高附加值的香料作物、工业用原料植物、药用植物等也已成为温室栽培的主要品种。

3. 产品特色化

以花卉生产为例

荷兰：在花卉种苗、球根花卉、鲜切花方面占有绝对优势，其切花出口量占世界切花出口总量的71%；

美国：盆花、观叶植物生产方面领先世界。

以色列、西班牙、意大利等国：温带切花方面实现专业化、规模化生产。

4. 布局区域化

由于能源、土地和劳动力成本的不断提高，温室产业逐步向气候条件优越、生产成本低的地区转移。

20世纪90年代前，世界花卉温室生产主要集中在欧美、日本等经济发达国家，而今逐步转移到南美洲的哥伦比亚、厄瓜多尔，非洲的肯尼亚、津巴布韦以及东南亚等国家和地区。

三、我国设施农业主要研究课题

1.经济实用性棚室结构。

2.环境调控技术与设备。

3.多功能覆盖材料（长寿、防雾滴、保温、高透光、抗农药）

4.抗病、优质、高产专用型品种的选育

5.连作障碍克服对策研究（尤其土壤次生盐渍化）

6.节能技术（新能源应用：太阳能、地热等）

7.无土栽培技术

8.立体栽培技术

9.病虫害综合防治技术（无公害）

10.高新技术的应用（计算机技术、生物技术等）

第二节新技术开发与应用

一、信息技术的开发应用

(一)农业自动控制

1. 环境自动控制

应用人工智能、神经网络等高新技术,将专家系统引入管理环节，实现小气候条件的计算机自动监测控制。环境控制技术是设施农业的核心技术。

环境自动控制类型：

（1）单因子控制（主要是温度、其次是湿度）

（2）多因素综合控制：一般以光照为始变条件，温度、湿度和CO2浓度为随变条件，使四

个主要因素随时都处于最佳配合状态。

伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术，可以观察、遥控50 km以外温室内的温度、湿度等环境状况。

2. 生产作业和管理自动化

生产作业：包括育苗、定植、收获、包装等。其中在自动化作业方面，国外已开发出

机器人移苗机、自动喷（滴）灌设备等。

在我国，中国农业大学率先研究蔬菜自动嫁接机器人技术。嫁接速度600棵/h，成功率95%以上，可大大促进蔬菜生产规模化、产业化。

（二）因特网应用

1.情报查询

（1）购销情报：了解国内外市场园艺产品的品种、规格、交易量、成交价格。

（2）技术情报：

园艺植物的种类、品种数据库；研究课题概要；农业气象信息（如气象卫星云图、台风路线）（3）资料情报：设施农业统计数据；病虫害预测预报资料等。

2. 远距离诊断：利用电视摄像机，拍摄植物的生长状态，通过因特网传送、诊断。日本M 式水培研究所已开展此项服务。

3. 网上直销

通过因特网进行农业生产资料、园艺产品交易者，可以进行登记，将来可实现交易电子化。

二、生物技术的开发应用

(一) 脱毒快繁

1.日本：香石竹、唐菖蒲、杜鹃花、菊花、草莓、葡萄、苹果等20多种。

2.荷兰：各种花卉种苗5000万株/年。

3.美国：建有10多个兰花工业中心年产值6000万美元。

4.我国：马铃薯、苹果、香石竹、菊花等脱毒苗；香蕉、月季等快繁苗（其中香蕉苗年生产

能力500-600万株）

（二）转基因作物

我国已批准商品化生产转基因蔬菜：耐贮藏番茄、抗病毒番茄、抗病毒甜椒。其中转基因番茄可延缓成熟变软，延长保藏期，其货架期长达152天。美国自1994年批准生产以来，市场销售额每年高达3—5亿美元。为加强农业转基因生物安全管理，国务院于2001年5月23日颁布了《农业转基因生物安全管理条例》。

农业部：于2002年1月5日发布了3个配套规章：

《农业转基因生物安全评价管理办法》【2002年第8号令】

《农业转基因生物进口安全管理办法》【2002年第9号令】

《农业转基因生物标识管理办法》【2002年第10号令】

自2002年3月20日起施行。

三、植物工厂：设施农业的最高水平

（一）植物工厂（Plant factory）

植物工厂：指在全封闭、智能化控制条件下，实现按设计工艺流程全天候生产或周年均衡生产作物的设施。

植物工厂内从播种到采收的全过程实行高度自动化、流水化作业。其面积一般为900—1500m2。

目前主要生产：生菜、菠菜、莴苣、番茄等。叶菜秧苗移栽后2周即可收获，一年可收获20茬以上，年总产量是露地的数十倍。

从生产功能上划分：①种苗植物工厂；②商品菜（果、花）植物工厂