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摘要：设施农业是生产高品质、安全健康农产品的重要手段。概述我国设施农业发展现状，介绍国内现有温室大棚的类型并进行分类比较，分析设施园艺应具备的配套设备与技术，并对我国设施农业今后的发展提出建议。
关键词：设施农业；温室；类型；装备技术
中图分类号：S625 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0061-04
随着城镇化进程的加快和居民消费方式的转变，人们对高品质、安全健康农产品的消费需求呈刚性增长。我国是农业大国，人口众多，农用耕地的人均资源相对短缺。要以较少的土地实现较大的产出，必须依靠高效农业生产这一途径。设施农业具有在人为可控条件下进行农业生产的优势，使各种资源要素得以优化配置并高效利用。
1 我国设施农业发展现状
1.1 取得的成就
改革开放以来，在需求拉动、资金推动、政策带动下，我国设施农业发展规模不断扩大，农业产量和效益获得了巨大的提升。据相关资料显示，2010年设施蔬菜总产量超过1.7亿t，占蔬菜总产量的25%；规模化养殖场猪肉产量达到3 270.9万t，牛奶产量达到
1 662.6万t；设施水产品产量达到780.0万t，约占水产品总产量的15%。到2012年，我国设施农业面积超过579万hm2，其中日光温室面积更是超过120万hm2；初步建立并形成了植保设备、品种繁育设备、栽培管理设备、农机具等设施园艺装备体系，养殖管理、标志设备、畜禽粪污处理设备等设施养殖装备体系，以及以水质检测和处理、产地保鲜等设施水产装备体系，这些体系为设施农业的安全稳定生产提供了可靠的物质保障基础。此外，初步形成了设施农业支撑服务体系，建立了区域性技术创新平台，构建了用来推广和加强农业学科建设的设施农业人才保障机制。
1.2 存在的主要问题
尽管设施农业发展势头强劲，但与发达国家相比，我国设施农业绝大多数仍为简易型结构，环境调控能力较差，综合配套技术不完善，劳动生产率和土地利用率较低，单位面积产量不足发达国家的一半，劳动生产率也仅高于发达国家1/10。因此，要彻底改变我国设施农业的现状，必须加大设施农业整体装备水平和关键配套技术的研究与产业化开发力度，形成具有中国特色的设施结构型式和配套技术体系，提升设施农业的综合效益。
2 设施农业温室类型
要形成适合我国国情的设施农业发展体系，必须重视区域特点，因地制宜，找出适合当地的、先进性与实用性相结合的设施农业温室类型。很多企业及科研机构结合用户的需求，并针对不同气候区（华北、华东、东北、西北、华南等）的气候、资源与环境特点，研究开发出了能耗低、环境控制水平高、配套设施完善、适宜我国经济发展水平的温室设施装备及相关技术。重点开展具有中国特色的优化温室结构的研究与配套技术开发，解决土地利用率低、环境调控能力弱及栽培系统配套等关键问题。国内现有的温室类型如图1所示。
2.1 按温室覆盖材料分类
根据温室外围覆盖材料的不同，可将目前国内常用的温室分为玻璃温室、PC板温室和薄膜温室3种类型，其特点对比见表1。
玻璃温室可采用多种供暖方式，其能耗费用居中，适合多地区和各种气候条件。玻璃温室通常在晚秋和春、冬季节用于栽培花卉、种苗繁育、生态酒店及农业科研上的作物种植和观赏示范等用途。PC板温室因其抗冲击性强、透光性仅次于玻璃温室的特点，更适于风力与雨量较大地区，适宜种植一些要求中等光照强度的作物。薄膜温室在冬季耗能较大的地区使用可起到节能的效果，其棚室可利用空间大，单位面积土地利用率高，能够有效防止热量散失和冷空气侵入，保温性能好，耗能低，适用于气候相对稳定的地区，在北方地区多选用双层膜温室来降低冬季加温运行费用。
2.2 按温室结构形式分类
根据温室结构形式不同，可将温室分为单体温室和连栋温室两类。
1） 单体温室。单体温室是一个外形独立的单元温室，可自行处理排水，并自动滑落积雪。单体温室可分为单拱棚温室（如图2所示）和单坡面日光温室（如图3所示）。单拱棚温室冬季保温，夏季遮阳、防雨，在北方地区主要用来实现春提早、秋延后栽培作物，一般可比露地生产提前或推后1个月左右。但形态局限性等问题导致其保温性能较差，因此我国北方越冬生产一般不选用。单坡面日光温室是一种具有我国特色的温室形式，它主要依靠太阳能为温室提供日常供能，夜间直接采用保温被或草帘覆盖在屋面上，经济节能，是北方地区越冬生产的主要温室形式。总体而言，单体温室的温室表面积比例大，冬季加温负荷高、散热量大；可进行操作的空间较小；室内温、湿度均匀性差，环境变化较大；占地面积相对较大，土地利用率偏低。
2） 连栋温室。连栋温室（如图4所示）是用科学的手段、合理的设计、优秀的材料将原有的独立单间模式温室连起来进行大面积生产的温室。它克服了单体温室的缺点，具有造价低、保温效果好的优点，可利用面积远大于单体温室，操作科学，可节约时间、提高效率。连栋温室可配备天窗、侧窗、湿帘等装备，为实现温室生产的自动化和智能化控制奠定了基础。
2.3 按温室用途分类
根据温室的使用目的，可将温室分为种植温室、养殖温室、科研教学温室、检验检疫温室、生态餐厅温室、花卉展厅温室、植物观光园温室、庭院温室等。
1） 种植温室。主要用于花卉、蔬菜、林木育苗等的种植。通过控制室内的光照、温度、湿度等因素，进行合理灌溉与施肥，满足温室内植物生长所需，可降低运行管理生产成本，避免或减少化肥污染，同时可提高花卉植物及蔬菜的品质。
2） 养殖温室。分为畜禽养殖温室和水产养殖温室。利用温室可调节环境的优势，为畜禽提供好的生存环境，从而提高畜禽质量。
3） 科研教学温室。高等院校或科研机构进行科研试验的温室，可对温室内的各种环境因素如温、湿度等实现精确严格控制。 4） 检验检疫温室。为一些需要隔离试种的对象提供可控的安全环境，如可能存在危险病虫害的种子、苗木等。
5） 生态餐厅温室（如图5所示）。它是结合现代农业和城市服务业的新兴产物。温室以绿色植物为主，配以花、草、假山等，人们可在温室内享受绿色食品及悠闲舒适的环境。
6） 展览温室（如图6所示）。主要用于展览和交易各种花卉植物。
7） 庭院温室（如图7所示）。外形美观、占地面积小，可用于小面积种植植物，也可用于夏天临时居住。
8） 荫棚（如图8所示）。在温室上方搭建遮阳网，用于保护苗木免受夏季酷晒和冬季霜冻、低温等侵袭，使其能正常健康成长。
3 设施农业配套设备与技术
加大设施农业整体装备水平与关键配套技术的研究与开发力度，除了要重点研究适应中国国情的温室结构类型外，还要重视加强温室配套设备和技术的研发，才能降低劳动强度，改善生产环境，提升农业产量并获得巨大的效益。
3.1 设施温室环境调控装备
1） 通风换气。通过开窗系统（如卷膜开窗系统或齿条开窗系统）调节窗户的开度来调节通风量，可调整空气成分及室内温度，使室内环境处于对植物生长有利的范围内。
2） 控温设备。包括保温设备、降温设备和升温设备。常用的保温设备有保温被、草帘、保温幕，以及机械设备卷帘机，可通过卷帘机对保温被等实施机械卷放，达到高效、节省劳动力的目的。常用的降温设备有湿帘、遮阳网等。常用的升温方式有热水蒸气加热、热风加热、红外热源加温及地源热泵加温等。
3） CO2施肥设备。目前主要是CO2燃烧发生器，另外可利用化学反应生成法、分解微生物法等方法来产生CO2，满足温室作物所需。
4） 光照设备。LED补光灯、低压钠灯、钠灯、荧光灯等可为温室提供适宜作物生长的充足光照。
5） 设施温室生产配套装备。主要是微耕机、旋耕机等农机耕作设备，对温室土地进行耕耙、喷药、播种等操作，耕后土地平整、土肥混合良好。
6） 植保设备。植保设备用于保护植物免受病虫害损害。物理防控植保设备有紫外灯、杀虫灯、吸虫机、防病促生系统、空气净化防病系统等，化学防控植保设备有喷雾机、烟雾机等。
7） 灌溉施肥设备。常用设备有定比施肥器和精准喷施设备。将水和肥按一定比例混合溶解进行灌溉，实现精确施肥滴灌，提高水肥利用率，并减轻环境污染程度。
8） 其他设施温室生产配套设备。主要有作物采收物流设备、产后处理设备等，可实现对作物的采收、输送、挑选、清洗、包装等操作，减少人力并提高劳动效率。
3.2 设施温室技术
1） 无土栽培技术。利用人工制造的根系取代实际土壤环境，为作物提供充足的水分、空气、养分等。
2） 生物防治技术。通过释放昆虫天敌来控制害虫，避免化学杀虫剂带来的污染残留问题。
3） 自动控制技术。对温室作物所需的温度、湿度、光照、水分、CO2浓度等环境因素进行自动监测和控制。
4） 温室节能技术。一是热能的回收和再利用技术。如浅层地能利用土壤作为蓄热源，夏季获取低温冷源来降温，并将热交换的热量存在地下，冬季利用高温热源来加温而达到节能的目的。二是节能光源LED技术。通过筛选植物所需的红光和蓝光，并按一定比例制成相应的LED光源，代替传统荧光灯光源，前景广阔。三是温室覆盖材料透光技术。选用特殊材料作为温室的覆盖材料，提高温室的透光率。
5） 温室环保技术。例如雨水回收利用技术，利用温室天沟收集雨水，再倒入蓄水池进行过滤、净化操作，最后实现灌溉操作，达到节水的目的。
6） 物联网技术。借助于RFID技术、传感器技术、网络技术等可对农产品进行追溯、控制等操作，为农作物提供更好的生长环境。
4 设施农业发展建议
针对加快设施农业发展步伐，解决农业高效、高产、优质和低成本生产问题，提出以下建议：一是政府要落实好扶持补贴政策，完善购机补贴政策，并积极组织实施设施农业项目。二是有关服务部门要加强普及设施农业相关方面科学知识的力度，提高劳动者素质，培养相关技术和管理人员。三是要针对我国设施农业现状，因地制宜地研发具有我国知识产权的设施农业装备和核心技术产品。四是不断深入和加快智能温室的研究步伐，降低智能温室投入成本和操作技术的难度，使智能温室的自动化、精准化优势更广泛地被大众认可并应用。五是研发适合设施农业的配套系列的自动化机械设备，如自动化育苗设备、栽培微耕机械设备、蔬菜嫁接机械设备、精准高效施肥设备等。六是继续研发具有节能效果的温室配套设备，如LED新型光能人工光源、太阳能及浅层地能在温室中的应用等。七是加大新技术的研发力度，重点研究传感器技术、物联网技术、信息采集技术、专家系统技术等，并宣传推广已发展施行的技术（如无土栽培技术、生物防治技术等）。
参考文献
[1] 黄美云，黄大为.我国现代设施农业发展存在的问题及对策[J].现代农业科技，2014（4）：187-192.
[2] 冯长春，秦海生.我国设施农业发展研究[J].特别关注，2013（2）：10-12.
[3] 刘波，翁启勇，郑回勇，等.福建省设施农业发展的问题与对策[J].福建农业学报，28（4）：389.
[4] 秦国成，秦贵，张艳红.设施农业装备技术现状及发展趋势[J].农业工程，2012（3）：9-11.
[5] 杜艳艳.国内外设施农业技术研究进展与发展趋势[J].广东农业科学，2010（4）：346-349.
Abstract： Facility agriculture is the important method for improving production quality and a guarantee for getting safe and healthy agricultural products. This article summerizes the development status of facility agriculture in China， introduces different types of present domestic greenhouses and making analysis， analyzes the matching equipments and technology of facility horticulture and makes proposals for the development of facility agriculture in the future in China.
Key words： facility agriculture； greenhouse； types； equipment technology
关键词：设施农业；温室；类型；装备技术
中图分类号：S625 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0061-04
随着城镇化进程的加快和居民消费方式的转变，人们对高品质、安全健康农产品的消费需求呈刚性增长。我国是农业大国，人口众多，农用耕地的人均资源相对短缺。要以较少的土地实现较大的产出，必须依靠高效农业生产这一途径。设施农业具有在人为可控条件下进行农业生产的优势，使各种资源要素得以优化配置并高效利用。
1 我国设施农业发展现状
1.1 取得的成就
改革开放以来，在需求拉动、资金推动、政策带动下，我国设施农业发展规模不断扩大，农业产量和效益获得了巨大的提升。据相关资料显示，2010年设施蔬菜总产量超过1.7亿t，占蔬菜总产量的25%；规模化养殖场猪肉产量达到3 270.9万t，牛奶产量达到
1 662.6万t；设施水产品产量达到780.0万t，约占水产品总产量的15%。到2012年，我国设施农业面积超过579万hm2，其中日光温室面积更是超过120万hm2；初步建立并形成了植保设备、品种繁育设备、栽培管理设备、农机具等设施园艺装备体系，养殖管理、标志设备、畜禽粪污处理设备等设施养殖装备体系，以及以水质检测和处理、产地保鲜等设施水产装备体系，这些体系为设施农业的安全稳定生产提供了可靠的物质保障基础。此外，初步形成了设施农业支撑服务体系，建立了区域性技术创新平台，构建了用来推广和加强农业学科建设的设施农业人才保障机制。
1.2 存在的主要问题
尽管设施农业发展势头强劲，但与发达国家相比，我国设施农业绝大多数仍为简易型结构，环境调控能力较差，综合配套技术不完善，劳动生产率和土地利用率较低，单位面积产量不足发达国家的一半，劳动生产率也仅高于发达国家1/10。因此，要彻底改变我国设施农业的现状，必须加大设施农业整体装备水平和关键配套技术的研究与产业化开发力度，形成具有中国特色的设施结构型式和配套技术体系，提升设施农业的综合效益。
2 设施农业温室类型
要形成适合我国国情的设施农业发展体系，必须重视区域特点，因地制宜，找出适合当地的、先进性与实用性相结合的设施农业温室类型。很多企业及科研机构结合用户的需求，并针对不同气候区（华北、华东、东北、西北、华南等）的气候、资源与环境特点，研究开发出了能耗低、环境控制水平高、配套设施完善、适宜我国经济发展水平的温室设施装备及相关技术。重点开展具有中国特色的优化温室结构的研究与配套技术开发，解决土地利用率低、环境调控能力弱及栽培系统配套等关键问题。国内现有的温室类型如图1所示。
2.1 按温室覆盖材料分类
根据温室外围覆盖材料的不同，可将目前国内常用的温室分为玻璃温室、PC板温室和薄膜温室3种类型，其特点对比见表1。
玻璃温室可采用多种供暖方式，其能耗费用居中，适合多地区和各种气候条件。玻璃温室通常在晚秋和春、冬季节用于栽培花卉、种苗繁育、生态酒店及农业科研上的作物种植和观赏示范等用途。PC板温室因其抗冲击性强、透光性仅次于玻璃温室的特点，更适于风力与雨量较大地区，适宜种植一些要求中等光照强度的作物。薄膜温室在冬季耗能较大的地区使用可起到节能的效果，其棚室可利用空间大，单位面积土地利用率高，能够有效防止热量散失和冷空气侵入，保温性能好，耗能低，适用于气候相对稳定的地区，在北方地区多选用双层膜温室来降低冬季加温运行费用。
2.2 按温室结构形式分类
根据温室结构形式不同，可将温室分为单体温室和连栋温室两类。
1） 单体温室。单体温室是一个外形独立的单元温室，可自行处理排水，并自动滑落积雪。单体温室可分为单拱棚温室（如图2所示）和单坡面日光温室（如图3所示）。单拱棚温室冬季保温，夏季遮阳、防雨，在北方地区主要用来实现春提早、秋延后栽培作物，一般可比露地生产提前或推后1个月左右。但形态局限性等问题导致其保温性能较差，因此我国北方越冬生产一般不选用。单坡面日光温室是一种具有我国特色的温室形式，它主要依靠太阳能为温室提供日常供能，夜间直接采用保温被或草帘覆盖在屋面上，经济节能，是北方地区越冬生产的主要温室形式。总体而言，单体温室的温室表面积比例大，冬季加温负荷高、散热量大；可进行操作的空间较小；室内温、湿度均匀性差，环境变化较大；占地面积相对较大，土地利用率偏低。
2） 连栋温室。连栋温室（如图4所示）是用科学的手段、合理的设计、优秀的材料将原有的独立单间模式温室连起来进行大面积生产的温室。它克服了单体温室的缺点，具有造价低、保温效果好的优点，可利用面积远大于单体温室，操作科学，可节约时间、提高效率。连栋温室可配备天窗、侧窗、湿帘等装备，为实现温室生产的自动化和智能化控制奠定了基础。
2.3 按温室用途分类
根据温室的使用目的，可将温室分为种植温室、养殖温室、科研教学温室、检验检疫温室、生态餐厅温室、花卉展厅温室、植物观光园温室、庭院温室等。
1） 种植温室。主要用于花卉、蔬菜、林木育苗等的种植。通过控制室内的光照、温度、湿度等因素，进行合理灌溉与施肥，满足温室内植物生长所需，可降低运行管理生产成本，避免或减少化肥污染，同时可提高花卉植物及蔬菜的品质。
2） 养殖温室。分为畜禽养殖温室和水产养殖温室。利用温室可调节环境的优势，为畜禽提供好的生存环境，从而提高畜禽质量。
3） 科研教学温室。高等院校或科研机构进行科研试验的温室，可对温室内的各种环境因素如温、湿度等实现精确严格控制。 4） 检验检疫温室。为一些需要隔离试种的对象提供可控的安全环境，如可能存在危险病虫害的种子、苗木等。
5） 生态餐厅温室（如图5所示）。它是结合现代农业和城市服务业的新兴产物。温室以绿色植物为主，配以花、草、假山等，人们可在温室内享受绿色食品及悠闲舒适的环境。
6） 展览温室（如图6所示）。主要用于展览和交易各种花卉植物。
7） 庭院温室（如图7所示）。外形美观、占地面积小，可用于小面积种植植物，也可用于夏天临时居住。
8） 荫棚（如图8所示）。在温室上方搭建遮阳网，用于保护苗木免受夏季酷晒和冬季霜冻、低温等侵袭，使其能正常健康成长。
3 设施农业配套设备与技术
加大设施农业整体装备水平与关键配套技术的研究与开发力度，除了要重点研究适应中国国情的温室结构类型外，还要重视加强温室配套设备和技术的研发，才能降低劳动强度，改善生产环境，提升农业产量并获得巨大的效益。
3.1 设施温室环境调控装备
1） 通风换气。通过开窗系统（如卷膜开窗系统或齿条开窗系统）调节窗户的开度来调节通风量，可调整空气成分及室内温度，使室内环境处于对植物生长有利的范围内。
2） 控温设备。包括保温设备、降温设备和升温设备。常用的保温设备有保温被、草帘、保温幕，以及机械设备卷帘机，可通过卷帘机对保温被等实施机械卷放，达到高效、节省劳动力的目的。常用的降温设备有湿帘、遮阳网等。常用的升温方式有热水蒸气加热、热风加热、红外热源加温及地源热泵加温等。
3） CO2施肥设备。目前主要是CO2燃烧发生器，另外可利用化学反应生成法、分解微生物法等方法来产生CO2，满足温室作物所需。
4） 光照设备。LED补光灯、低压钠灯、钠灯、荧光灯等可为温室提供适宜作物生长的充足光照。
5） 设施温室生产配套装备。主要是微耕机、旋耕机等农机耕作设备，对温室土地进行耕耙、喷药、播种等操作，耕后土地平整、土肥混合良好。
6） 植保设备。植保设备用于保护植物免受病虫害损害。物理防控植保设备有紫外灯、杀虫灯、吸虫机、防病促生系统、空气净化防病系统等，化学防控植保设备有喷雾机、烟雾机等。
7） 灌溉施肥设备。常用设备有定比施肥器和精准喷施设备。将水和肥按一定比例混合溶解进行灌溉，实现精确施肥滴灌，提高水肥利用率，并减轻环境污染程度。
8） 其他设施温室生产配套设备。主要有作物采收物流设备、产后处理设备等，可实现对作物的采收、输送、挑选、清洗、包装等操作，减少人力并提高劳动效率。
3.2 设施温室技术
1） 无土栽培技术。利用人工制造的根系取代实际土壤环境，为作物提供充足的水分、空气、养分等。
2） 生物防治技术。通过释放昆虫天敌来控制害虫，避免化学杀虫剂带来的污染残留问题。
3） 自动控制技术。对温室作物所需的温度、湿度、光照、水分、CO2浓度等环境因素进行自动监测和控制。
4） 温室节能技术。一是热能的回收和再利用技术。如浅层地能利用土壤作为蓄热源，夏季获取低温冷源来降温，并将热交换的热量存在地下，冬季利用高温热源来加温而达到节能的目的。二是节能光源LED技术。通过筛选植物所需的红光和蓝光，并按一定比例制成相应的LED光源，代替传统荧光灯光源，前景广阔。三是温室覆盖材料透光技术。选用特殊材料作为温室的覆盖材料，提高温室的透光率。
5） 温室环保技术。例如雨水回收利用技术，利用温室天沟收集雨水，再倒入蓄水池进行过滤、净化操作，最后实现灌溉操作，达到节水的目的。
6） 物联网技术。借助于RFID技术、传感器技术、网络技术等可对农产品进行追溯、控制等操作，为农作物提供更好的生长环境。
4 设施农业发展建议
针对加快设施农业发展步伐，解决农业高效、高产、优质和低成本生产问题，提出以下建议：一是政府要落实好扶持补贴政策，完善购机补贴政策，并积极组织实施设施农业项目。二是有关服务部门要加强普及设施农业相关方面科学知识的力度，提高劳动者素质，培养相关技术和管理人员。三是要针对我国设施农业现状，因地制宜地研发具有我国知识产权的设施农业装备和核心技术产品。四是不断深入和加快智能温室的研究步伐，降低智能温室投入成本和操作技术的难度，使智能温室的自动化、精准化优势更广泛地被大众认可并应用。五是研发适合设施农业的配套系列的自动化机械设备，如自动化育苗设备、栽培微耕机械设备、蔬菜嫁接机械设备、精准高效施肥设备等。六是继续研发具有节能效果的温室配套设备，如LED新型光能人工光源、太阳能及浅层地能在温室中的应用等。七是加大新技术的研发力度，重点研究传感器技术、物联网技术、信息采集技术、专家系统技术等，并宣传推广已发展施行的技术（如无土栽培技术、生物防治技术等）。
参考文献
[1] 黄美云，黄大为.我国现代设施农业发展存在的问题及对策[J].现代农业科技，2014（4）：187-192.
[2] 冯长春，秦海生.我国设施农业发展研究[J].特别关注，2013（2）：10-12.
[3] 刘波，翁启勇，郑回勇，等.福建省设施农业发展的问题与对策[J].福建农业学报，28（4）：389.
[4] 秦国成，秦贵，张艳红.设施农业装备技术现状及发展趋势[J].农业工程，2012（3）：9-11.
[5] 杜艳艳.国内外设施农业技术研究进展与发展趋势[J].广东农业科学，2010（4）：346-349.
Abstract： Facility agriculture is the important method for improving production quality and a guarantee for getting safe and healthy agricultural products. This article summerizes the development status of facility agriculture in China， introduces different types of present domestic greenhouses and making analysis， analyzes the matching equipments and technology of facility horticulture and makes proposals for the development of facility agriculture in the future in China.
Key words： facility agriculture； greenhouse； types； equipment technology