一、設施園藝行業(yè)發(fā)展概況

設施園藝( protected horticulture)是指在不適宜露地種植的季節(jié)或地區(qū),利用溫室、塑料大棚等保護設施栽培蔬菜、果樹、花卉等園藝作物的生產(chǎn)方式。設施園藝作為專業(yè)術語源于日本的“施設園藝”,歐美稱為溫室栽培。設施園藝原本特指溫室、塑料大棚,以及后來發(fā)展的工程技術集成度和智能調(diào)控水平更高的植物工廠等大型保護設施栽培方式。我國則把具有固定保護設施的生產(chǎn)方式叫做保護地栽培,且一直延續(xù)到 20 世紀 80 年代初期。

設施園藝具有悠久的發(fā)展歷史，早在兩千多年前，中國就使用透明度高的桐油紙作覆蓋物，開始建造簡易的溫室進行時令蔬菜的栽培。此后，世界各國雖有各種各樣的保溫技術用來栽培園藝作物，但限于當時的社會條件和科技水平，設施園藝栽培一直處于原始階段或初級階段，直到第二次世界大戰(zhàn)后，隨著塑料薄膜的出現(xiàn)和玻璃工藝技術的改進，設施園藝才得到快速的發(fā)展。

英國、荷蘭在 18 世紀已經(jīng)出現(xiàn)玻璃溫室；美國、加拿大于 20 世紀 50 至60 年代，設施園藝發(fā)展達到高峰；同期的荷蘭和德國，工業(yè)化的溫室生產(chǎn)業(yè)已興起。由于設施園藝具有技術和資本集約的特點，可以大大提高農(nóng)業(yè)資源的利用率及農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，獲得高的產(chǎn)出率，不僅使單位面積產(chǎn)量大幅度增高，而且保證了園藝產(chǎn)品尤其是蔬菜、瓜果的全年均衡供應，是解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展、資源及環(huán)境三大基本問題的重要途徑。因此，設施園藝受到世界各國的重視，并得到迅速發(fā)展，已成為許多國家或地區(qū)國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

截至 2010 年底，世界設施園藝總面積約為 406 萬公頃，主要分布在遠東的中國、日本和韓國以及地中海沿岸諸國，其中，遠東 3 國約占世界設施園藝總面積的 88%，地中海地區(qū)諸國約占 8%，其他地區(qū)占 4%。從設施園藝總面積上看，中國設施園藝面積居世界第一，意大利位于第二，其次分別為西班牙和韓國。從人均溫室面積上看，荷蘭占據(jù)世界第一。

從設施形態(tài)上看，塑料溫室（含大棚、中小拱棚）面積將近 317 萬公頃，占 77.3%，這類設施在中國、日本、韓國和地中海地區(qū)使用最為廣泛；日光溫室面積將近 80 萬公頃，占 19.5%，主要分布于中國的北方地區(qū)；玻璃溫室面積約為 4.1 萬公頃，占 1.0%，主要集中在荷蘭及北歐一些國家；其他類型溫室面積約占 2.2%。從設施內(nèi)栽培的作物來看，蔬菜生產(chǎn)占到總生產(chǎn)面積 90%以上，蔬菜中果菜類占 95%左右，果菜中最多的是黃瓜、甜瓜、番茄、西瓜、茄子、甜椒等。從種植作物地域分布來看，中國、日本和地中海國家主要種植蔬菜、草莓和葡萄，歐美一些發(fā)達國家主要生產(chǎn)高附加值的鮮花及觀賞植物。

二、設施園藝全球各國發(fā)展

1、荷蘭

荷蘭設施園藝實行專業(yè)化集約生產(chǎn)，培育出溫室長季節(jié)栽培的蔬菜、花卉專用品種，并形成各種蔬菜及花卉的標準栽培模式，從而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質、高效的園藝產(chǎn)品。截至 2010 年底，荷蘭已建成 10,800 h㎡的玻璃溫室，約占荷蘭國土面積的 0.5%，占世界玻璃溫室面積的 26.3% ，主要以文洛( Venlo) 型連棟溫室為主，溫室高度一般在 4 ～5.5 m，專門用于種植蔬菜和鮮花，生產(chǎn)效率較高，

其中溫室內(nèi)蔬菜種植面積 4200 h㎡，以生產(chǎn)番茄、辣椒和黃瓜為主；切花面積5400 h㎡，主要以月季、菊花、香石竹、百合、蘭花為主；盆栽植物 1200 h㎡，以榕樹、朱蕉類、秋海棠等為主。荷蘭設施園藝專用品種的配套栽培技術非常完善，利用高新技術創(chuàng)造出理想的環(huán)境條件和封閉循環(huán)式無土栽培系統(tǒng)，使設施內(nèi)的光照、溫度、濕度、空氣、水肥各個環(huán)境因子完美結合，為作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供保證。無土栽培的番茄年產(chǎn)量可達到 80 kg·m－ 2 ，黃瓜的產(chǎn)量達到 100 kg·m － 2 ，是我國的 6～8 倍。荷蘭的花卉在世界上享有盛譽，其花卉的生產(chǎn)全部在溫室內(nèi)進行，每年生產(chǎn)的鮮切花、觀賞植物出口總額達 60 億美元，其中鮮切花為 35億美元，占國際市場花卉貿(mào)易的 60% ，占歐洲市場的 70%。隨著世界石油危機不斷加劇和歐共體市場勞動力短缺，更多的先進技術應用到溫室中，包括環(huán)境調(diào)控設備、機器人等機械化和智能化裝備。荷蘭政府投入大量的經(jīng)費用于節(jié)能技術和新能源技術的創(chuàng)新研究，包括大幅度提高覆蓋材料的透光率、增加太陽能的入射量，如普遍使用大塊玻璃覆蓋，以減少骨架遮光；對溫室覆蓋材料的內(nèi)側進行鍍膜處理，阻止長波向外輻射，減少熱損耗；采用節(jié)能高效的 LED 冷光源，對園藝作物進行不同高度、位置補光等。

2、英國

英國在設施園藝發(fā)展過程中，非常重視溫室自動化控制的研究與應用。目前，英國溫室自動化控制程度非常高，采用計算機控制系統(tǒng)控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風、CO 2 施肥、營養(yǎng)液供給及 pH 值、EC 值等，并且利用計算機物聯(lián)網(wǎng)技術，遠距離監(jiān)測溫室內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境狀況，并進行遙控。CO 2 施肥技術在英國溫室生產(chǎn)中的應用占 30% ～40%，為保證 CO 2 氣體在溫室內(nèi)分布均勻，溫室內(nèi)通常安裝內(nèi)循環(huán)風機，攪動空氣使溫室中的 CO 2 均勻分布。英國也非常重視溫室節(jié)能技術的研究和應用。能源危機發(fā)生之后，英國溫室加熱改為燃煤加溫，部分地區(qū)也采用燃氣鍋爐和利用工廠余熱加溫。2009 年英國商家推出一款家用電動無土栽培機，利用航空航天新技術研制而成，使用這種設備不但一年四季都能在室內(nèi)種植作物，而且清潔、無污染，勞動強度低。

3、以色列

以色列土地貧瘠，水資源短缺，通過大力發(fā)展高效、集約型的現(xiàn)代設施園藝產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造了輝煌的“沙漠奇跡”。近年來，以色列設施園藝面積取得了飛速發(fā)展，從 20 世紀 90 年代的 3,000 h㎡發(fā)展到 2010 年的 2.6 萬 h㎡，20 年內(nèi)增加了 8 倍。其中溫室面積約 1.1 萬 h㎡，主要用來生產(chǎn)鮮切花；大棚面積 1.5 萬h㎡，用于種植番茄、黃瓜和甜椒等蔬菜作物。以色列設施園藝產(chǎn)品如花卉、蔬菜和水果除了滿足國內(nèi)需要外，還大量出口歐洲、美國和日本，年產(chǎn)值增長率在15%以上。

科技密集型是以色列設施園藝的顯著特征，表現(xiàn)在將現(xiàn)代科技滲透到溫室工程、新品種培育、栽培管理和節(jié)水灌溉等生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中。首先，以色列是世界微灌技術發(fā)展最有代表性的國家，灌溉技術和設備都居世界領先水平，其溫室種植全部采用微灌（以滴灌為主）。其次，重視園藝作物新品種選育，利用生物技術培育品質優(yōu)良、抗病抗蟲、適應性強的作物新品種，在園藝作物生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。第三，在溫室設施和裝備方面，匯集了許多科技創(chuàng)新成果，如：在光照控制方面，利用光轉換膜和光控制膜，對透過的太陽光進行光譜轉換，以滿足作物對不同光質的需求；在溫度控制方面，利用溫差轉化技術，來滿足觀賞植物較小的溫度變化和較大的濕度需求；在病蟲害控制方面，利用能屏蔽紫外線的塑料覆膜，來減少室內(nèi)害蟲的活動，利用有色覆膜將害蟲驅逐出溫室，從而減輕害蟲危害；溫室配套設施方面，溫室大都裝有天幕、簾幕、天窗及遮陽網(wǎng)，高度高、跨度大、耐久性長，抗風力強，可抵御時速 150 km 及更大的強風襲擊，保障了溫室的安全性。第四，對不同作物所需的環(huán)境條件和預期產(chǎn)量做了大量系統(tǒng)的研究，并建立了作物生長發(fā)育模型和專家系統(tǒng)，利用計算機對環(huán)境條件進行精確控制，提高了水肥利用率，不僅使作物產(chǎn)量成倍增加，還顯著提高了產(chǎn)品質量，如溫室栽培的普通番茄產(chǎn)量高達 480 t·hm－ 2 ，櫻桃番茄產(chǎn)量也可達 120 t·hm － 2 ，而溫室種植玫瑰花最高產(chǎn)量達 320 萬株·hm－ 2 。

4、日本

根據(jù)日本農(nóng)林水產(chǎn)省統(tǒng)計，截至 2010 年底，日本設施園藝總面積為 4.9 萬h㎡，主要以塑料溫室為主，面積約 4.48 萬 h㎡，占溫室總面積的 95.3%；玻璃溫室面積為 2,200 h㎡，只占溫室總面積的 4.7%。溫室總面積中，蔬菜栽培面積為 3.39 萬 h㎡，花卉栽培面積為 7,745 h㎡，果樹面積為 7,414 h㎡，分別占溫室總面積的 69.1%、15.7%、15.2%。 17 由于日本國土大部分為丘陵和山區(qū)，且資源貧乏，在發(fā)展設施園藝過程中非常注重集約化、產(chǎn)業(yè)化、自動化以及土地節(jié)約化，因此逐漸淘汰單棟面積較小的溫室，大面積推廣大型雙屋面溫室及連棟塑料大棚，這種大型溫室骨架采用熱鍍鋅組裝式鋼管，溫室高度一般 4～6 m，寬度 10 m以上，天窗、側窗可自動啟閉通風，并且可通過對設施內(nèi)部通風降溫設備、保溫和加溫設備、灌水施肥裝置、溫濕度調(diào)控進行自動化和智能化的管理，為作物生育創(chuàng)造最佳的環(huán)境，主要種植高檔園藝作物如草莓、番茄、黃瓜、甜瓜、西瓜等瓜果菜類以及桃、葡萄、無花果等多種果樹，實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)，周年供應。日本無土栽培技術發(fā)達，發(fā)展了多種無土栽培方式，包括深液流水培、營養(yǎng)液膜栽培、滴灌巖棉培等營養(yǎng)液栽培，如日本協(xié)和（株）會社采用全新的無土栽培環(huán)境控制系統(tǒng)，使水、肥、光、氣等環(huán)境因子最大限度滿足作物生長需求，番茄根莖粗可達 20 cm 以上，一株番茄生產(chǎn) 13,000 個果實，一株黃瓜生產(chǎn) 3,300 條黃瓜，一株甜瓜生產(chǎn) 90 個甜瓜。日本采后、貯藏技術非常先進，農(nóng)產(chǎn)品精選、分級、清洗、包裝、預冷等作業(yè)過程全部實現(xiàn)高度的自動化或半自動化。日本的“植物工廠”也很發(fā)達，應用發(fā)光二極管（LED）照明、太陽能電池板發(fā)電等工業(yè)技術建造“植物工廠”，不受地域和環(huán)境的影響，用于葉菜工廠化生產(chǎn)、蔬菜全封閉工廠化高效育苗，一年四季可以穩(wěn)定生產(chǎn)，已經(jīng)能夠利用“植物工廠”生產(chǎn)豆芽菜、蘑菇、鴨兒芹、白蘿卜和生菜等蔬菜。據(jù)日本農(nóng)林水產(chǎn)省統(tǒng)計，2010 年日本已有 50 家“植物工廠”，估計到目前已超過 150 家。近年來，隨著日本老齡化社會問題的日益加劇，勞動力不足使日本設施園藝受到嚴重沖擊，因此研究開發(fā)了多種小型、輕便、多功能、高性能的設施園藝耕作機具和機器人，促進設施園藝向機械化、工業(yè)化方向發(fā)展。

5、加拿大

加拿大依據(jù)自身氣候特點，在西部大力發(fā)展歐洲型的大型玻璃溫室，五大湖周邊地區(qū)以發(fā)展充氣雙層塑料薄膜溫室為主。據(jù)加拿大官方統(tǒng)計，截至 2010 年底，加拿大的溫室總數(shù)達到 3,220 座，設施園藝總面積為 2,300h㎡，其中玻璃溫室有 780 h㎡，占 33.9%，硬質塑料（PC 板等）溫室有 110 h㎡，占 4.8%，塑料薄膜溫室有 1,410 h㎡，占 61.3%。在所有溫室中，設施蔬菜栽培面積約 1,150h㎡，占溫室總面積的 50.0%，蔬菜產(chǎn)值達 11 億美元，主要種植番茄、黃瓜、甜椒、萵苣等蔬菜作物；溫室花卉和觀賞植物面積約 990h㎡，占溫室總面積的43.0%，產(chǎn)值達 14 億美元；其他溫室用于果樹栽培，約占 7%。加拿大設施園藝面積主要分布在安大略省、哥倫比亞省和魁北克省，以上 3 省設施園藝占全國總面積的 95.6%，其中僅安大略省就占總面積的 66%。加拿大溫室環(huán)境和栽培管理基本上實現(xiàn)了自動化控制和機械化操作，極大地提高了勞動生產(chǎn)率，溫室管理、生產(chǎn)和效益已居世界先進水平。加拿大政府非常重視設施農(nóng)產(chǎn)品質量安全，在設施生產(chǎn)中盡量避免使用農(nóng)藥和植物生長調(diào)節(jié)劑，主要通過調(diào)控設施內(nèi)溫、光、濕等環(huán)境因子，并與生態(tài)控制和生態(tài)防治相結合達到綜合防治病蟲害的目的。 目前，世界設施園藝技術最先進的國家當數(shù)荷蘭、日本、以色列、加拿大和美國等。發(fā)達國家在發(fā)展設施園藝過程中，不僅能夠進行高水平的設施建設和能源投入，而且非常注重生態(tài)環(huán)境保護和資源循環(huán)利用，加上配有先進的設施栽培管理技術，作物幾乎可在全天候下生產(chǎn)，實現(xiàn)了園藝產(chǎn)品的高產(chǎn)量、高品質、高利潤，并且園藝產(chǎn)品能暢銷國際市場，經(jīng)濟效益顯著。

三、中國設施園藝行業(yè)概況及發(fā)展前景

由于設施園藝不斷利用先進設備、儀器、技術、成果和新材料，逐步體現(xiàn)出環(huán)境可控性、效益高效性和土地高效利用、節(jié)水省力、美化環(huán)境、造富于民等特點，符合我國建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的基本國策，改革開放以來我國設施園藝產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展，呈現(xiàn)出生產(chǎn)面積快速增加、作物種類逐步增多、地域范圍不斷擴大、設施類型日趨多樣、管理水平逐漸提高的好勢頭。據(jù)相關資料分析，1978～2010 年期間，全國設施園藝面積由 5,333h㎡劇增至 350 萬 h㎡ ，增長 655 倍。設施園藝涉及領域不斷拓展，設施園藝生產(chǎn)作物已從單一蔬菜拓展到花卉、瓜果、食用菌、中草藥等多種經(jīng)濟作物領域。同時，設施園藝栽培地域范圍不斷擴大，目前我國所有的省、自治區(qū)、直轄市都有設施園藝生產(chǎn)，從我國南端的海南三沙市永興島到最北端的素有北極之稱的黑龍江漠河縣北極村，從東端的撫遠縣到最西端的新疆烏恰市都在大力發(fā)展設施園藝。經(jīng)過了生態(tài)、市場和社會經(jīng)濟的長期綜合選擇發(fā)展，我國設施園藝產(chǎn)業(yè)主要集中在環(huán)渤海灣及黃淮地區(qū)，約占全國總面積的 60%；其次是長江中下游地區(qū)，約占全國的 20%；第三是西北地區(qū)，約占全國的 7%。主要集中分布在山東、遼寧、江蘇、河北、浙江、寧夏、內(nèi)蒙古、上海等省、市、自治區(qū)。2014 年，我國溫室設施面積達 410.9 萬公頃，其中日光溫室 101.3 萬公頃，塑料大棚（含中棚）187.5 萬公頃，環(huán)境調(diào)控水平較高的連棟溫室為 7.01 萬公頃。

我國設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，有力地推進了設施園藝科技創(chuàng)新。日光溫室蔬菜高效節(jié)能栽培技術的研發(fā)，創(chuàng)新了日光溫室采光、保溫設計原理，據(jù)此設計建造的第 2 代日光溫室，室內(nèi)外最低溫差比第 1 代提高了 5℃以上。塑料棚蔬菜生產(chǎn)配套技術的集成創(chuàng)新，推出了 13 種優(yōu)化棚室構型，15 種綜合利用和立體種植模式，黃瓜、番茄、辣椒、韭菜、芹菜等主要設施蔬菜作物栽培技術規(guī)范，以及嫁接育苗、設施環(huán)境調(diào)控為主的蔬菜病蟲害綜合防治等 9 項新技術。新型設施園藝資材的研發(fā)，使我國的薄型耐候功能膜、遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)、穴盤等研制與應用技術達到了國際先進水平。

2010 年設施園藝產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值逾 7,400 億元，凈產(chǎn)值逾 5,700 億元，使全國鄉(xiāng)村人均增收 856.70 元，設施園藝重點產(chǎn)區(qū)對鄉(xiāng)村人均純收入的貢獻額都在2,000 元以上。

十八大以來,國家高度重視推進農(nóng)業(yè)供給側結構性改革,大力推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展,設施園藝的面積增長的非常快,現(xiàn)在我們國家的設施園藝面積已經(jīng)達到了410萬公頃,產(chǎn)值也有9800億元,創(chuàng)造了4000多萬個就業(yè)崗位。在種大棚方面,農(nóng)民增收效果也是很顯著的,農(nóng)民基本上平均增收能夠近2000元左右,設施園藝為我們國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起到了很大的推動作用。

十九大報告明確提出,要加快建設創(chuàng)新型國家,深化科技體制改革,以企業(yè)為主導,市場為導向,把產(chǎn)學研進行深入的融合。在未來的時間,緊緊依靠中國農(nóng)業(yè)科學院這種國家隊科研平臺,不斷地加強研發(fā)、創(chuàng)新,搭建我們國家自主設施園藝方面的技術支撐體系,同時做好成果轉化的工作,讓客戶從市場上掙到更多的錢,讓這些資金反過來推動研究,取得產(chǎn)業(yè)的主導權。