温室技术的现状及发展趋势

    温室是利用人工建筑的设施，通过可以调控的技术手段，实施高产、高效的现代农业生产方式。它是改变植物生长的外部环境、为植物生长发育创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其生长发育产生影响的场所。现代化温室一般可分为玻璃温室和塑料温室两大类。除此之外，还有两种比较特殊的温室，即小型人工气候室和植物工厂。
1 温室技术的现状
1.1 国内温室发展现状
    我国温室从两千年前的汉朝就已经开始，然而真正意义上的温室技术，则始于20 世纪80 年代初，到20 世纪80 年代中后期，在引进、消化和创新的基础上，才逐渐形成了国产设施园艺的技术体系。20 世纪90 年代，是我国温室工程的快速发展时期。日光温室是我国改革开放后大面积快速发展起来的设施农业，现已成为农业产业结构调整的重要内容。20 年来，我国的设施园艺栽培面积已突破210 万hm2，与1980 年相比增长了近300 倍，总面积达世界第一，成为世界上最大的蔬菜保护地生产地区，年人均消费蔬菜量的20%由此提供。目前， 我国发展和应用较多的主要是塑料大棚、日光温室及连栋温室，也有少量先进的智能温室。其中，节能型日光温室、普通日光温室和塑料大棚发展最快。日光温室是一种具有中国特色的一面坡温室型式，是我国北方地区越冬生产园艺产品的主要温室型式。日光温室近10 年来发展十分迅猛，形成了一定的产业规模。全自控现代化温室自改革开放的20 世纪80 年代初开始逐步引进至今，我国的现代化连栋温室是在引进和自我开发并进的过程中发展起来的，目前我国已能够设计生产各种现代化连栋温室。我国现代化温室除智能化控制系统外，硬件系统基本达到与国际同步的水平，但品种和栽培管理方面的技术与发达国家还存在着较大的差距。资料显示，在所有的设施栽培技术中，大型现代化温室的增长速度最快，并正在成为中国设施农业中最具热点的产业之一。工厂化农业是设施农业的高级发展阶段，它是利用高科技设施材料，运用先进的工程技术手段，构建与田间传统农业截然不同的生产环境，如同在工厂中进行农业生产。它属于集约型高效农业，在我国尚处于实验阶段，但它代表我国设施农业的发展方向。在温室控制方面，我国对于温室控制技术的研究较晚，始于20 世纪80 年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上，掌握了人工气候室内微机控制技术，但该技术仅限于温度、湿度和CO2 浓度等单项环境因子的控制。在温室结构和设施方面，目前我国温室的骨架多采用热镀锌管（板），覆盖材料多为玻璃、双层充气膜、PC 板等；对于无土栽培、优良品种选育的研究已达到国际领先水平，但是成果的应用还很有限；在温室机械耕种方面，只有少量的育苗、移植等设备；温室节水灌溉技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，系统的成套性还较差，主要部件品种少，质量不稳定。目前市场上使用的温室灌溉关键设备基本上都是引进的国外产品，设备价格昂贵，有些产品也不适合我国的国情。因此，加速开发适合国情的成套、适用、可靠、先进的温室灌溉系统是我国今后节水灌溉设备发展的主要方向。我国设施农业存在的问题主要有：现代化水平不高、调控功能不齐全、同一地区采用的设施结构参差不齐、缺乏统一规格、盲目扩大设施栽培面积、多年连作、土传染病严重、育苗技术落后等。同时，还存在着土地利用率低、能源浪费严重、管理技术水平低、劳动生产率低等诸多问题。总的来说，针对我国温室的设备比较落后的现状，巩固两千多年传统的栽培管理技术，很好地利用现有条件，学习引进国外先进设备和管理技术，并结合我国实际，因地制宜地进行研究和改造，相信在不久的将来，我国现代化温室必然会有更快的发展。
1.2 国外温室发展现状
    国外设施农业发展速度较快，目前全世界有大型现代化玻璃温室约3 万hm2，主要集中在欧洲；普通塑料温室约有35 万hm2，主要集中在东亚及环地中海等国家，如荷兰、日本、以色列、美国等国家。这些国家设施农业十分发达，设备标准化程度、种苗技术及规范化栽培技术、植物保护及新型覆盖材料开发、设施综合环境调控等都有较高的水平，居世界领先地位。世界各国发展设施农业涉及以下几个领域：1) 农作物保护地栽培技术。包括地膜覆盖栽培和园艺作物温室栽培、温室无土栽培技术、畜禽环境工程和设施技术。2) 无土栽培技术。美国、荷兰、日本等国家大部分设施农业均可进行无土栽培。美国在20 世纪50 年代就用无土栽培方法生产蔬菜。20 世纪70 年代中期，无土栽培已形成相当大规模，在新建的温室里均已采用无土栽培的生产模式，20 世纪80 年代以来，温室里几乎都采用了无土栽培。美国目前无土栽培的蔬菜温室面积约有2000hm2 多，主要采用袋培方式。荷兰全国无土栽培面积约3500hm2，主要栽培方式为岩棉栽培。日本无土栽培面积约为245hm2，目前正在扩大基质栽培面积和发展岩棉栽培。英国近年研究出一种新型水培系统，可以自动调节营养液浓度。
2 温室的发展趋势
2.1 我国温室的发展趋势
    随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，温室的发展趋势是提高水平、档次，逐步实现规范化、标准化、系统化，形成具有我国特色的设施体系。我国温室设施的发展有6 大趋势：
1) 大型温室设施的比重明显加大。1999 年，各种温室和大中棚的比重分别达到26%和34%，与1982 年相比，分别上升了12%和17%，而小拱棚的比重则下降了29%。
2) 节能日光温室发展迅速。节能日光温室从无到有，在温室面积中的比重增至61%。
3) 以遮阳网覆盖栽培为主的夏季设施园艺快速发展。1999 年，我国遮阳网覆盖栽培面积已达13.7 万hm2。
    4) 设施农业产品生产向标准化发展。包括温室及配套设施性能、结构、设计、安装、设施栽培工艺与生产技术规程标准，质量与监测技术标准等。
5) 现代化连栋温室发展迅速， 温室设施向低成本、高效益方向发展。温室环境自动控制和温室灌溉自动控制已经逐渐成为温室建设的基本配置，温室管理向人工智能化方向发展，因此节省了运行成本、实现了高效益。
6) “生态温室” 逐渐成为我国现代农业发展新模式。现代农业必须从生态环境建设和治理环境污染两方面考虑，而生态温室则是一种集棚—菜—畜（禽）—沼气为一体的生态设施，是“日光温室与沼气互作”的新模式。
2.2 国外温室发展趋势
当前国际上温室生产有4 个明显的发展趋势，即大型化、现代化、工厂化、高新技术化。1) 温室的大型化。由于温室内温度稳定， 日温差较小，便于机械化操作且造价低，温室建筑有向大型化、超大型化发展的趋势。
2) 温室的现代化、智能化。计算机智能化温室综合环境控制系统开始普及，现在世界上发达国家的温室生产，温室内环境的调节与控制已由一般的机械化发展为由计算机控制，实现光照、温度、湿度、气体等因素的自动化监控，一些国家在实现自动化的基础上正向完全自动化、无人化的方向发展。温室环境控制朝着基于作物生长模型、温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋势发展。
3) 温室的工厂化。植物工厂是在全封闭的设施内，周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系。植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志，植物工厂能免受外界不良环境影响，实现高技术密集型省力化作业，生菜、菠菜栽培期较露地缩短1/4～1/2 时间，可1 年多茬次连续生产。目前，高效益的植物工厂在某些发达国家发展迅速，实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名贵花木等。美国现在正在研究利用“植物工厂”种植小麦、水稻以及进行植物组织培养和快繁、脱毒。据报道，近年来日本已有企业建立了面积为1500m2的植物工厂，并安装有农用机器人，从播种、培育到收获实现了机械化、电气化。
4) 高新技术化。发达国家应用于设施农业的高新技术主要有：无土栽培技术、营养液调配技术、环境监测调控技术、二氧化碳施肥技术、蜜蜂授粉(生物)技术、基质消毒技术、机械化作业技术、产品采后处理技术、新能源技术和激光技术等现代化技术。
3 发展我国温室技术的建议
    为了加速我国农业现代化进程，应本着立足国内目前生产上存在的问题，总结提高，引进国外先进技术，消化、吸收、创新、发展，形成有中国特色的工厂化高效农业体系。要促进我国现代农业发展，同时引导我国农业从目前粗放型、传统型经营模式向现代化集约型高效农业转变。在温室产前、产中、产后关键技术与设备方面，如苗木移栽设备、果菜自动采摘、分级设备、无土栽培装备的开发、温室屋顶清洗设备、花卉采后处理设备、太阳能利用技术、地热利用技术等方面，国外应用已十分成熟或正在尝试，国内却是空白。我国应结合国情，组织专门力量进行研发，争取在某些方面有所突破。同时，应立足国情，加强标准化、系列化研究，积极参加国内相关温室产品标准的制订工作，提升产品的国际竞争力；加强横向联合与国际合作，进行采收机器人、新型覆盖材料等新技术新产品的开发。面对充满挑战的21 世纪，今后设施园艺应从生物—环境—工程3 方面，将单项技术进行综合配套、规范化和系统化。未来的计算机人工智能系统不仅做到栽培环境全自动控制，而且还要与网络信息技术相结合，建立起以产品、技术和市场等为主要内容的网络化管理、实现远程服务等；与生物技术结合，开发出抗病虫害、耐贮藏和产量高的温室作物新品种，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。