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文字:[大][中][小] 2015-7-11    浏览次数:885    
设施农业是利用现代工程技术手段和工业化生产方式, 为动植物生产提供可控制的适宜生长环境, 充分利用土壤、气候和生物潜能, 在有限的土地上获得较高产量、品质和效益的一种高效、集约化的农业。许多发达国家设施农业已经达到很高水平, 工厂化农业已发展成为由多种学科技术综合支持和资本密集型产业, 它以高投入、高产出、高效益以及可持续发展为特征, 并成为各国农业中的重要产业。
  国外设施农业历史与现状
  早在15~16 世纪, 荷兰、法国、中国和日本就开始建造简易温室, 栽培过时令蔬菜或小水果。17 世纪开始采用火炉和热气加热玻璃温室。19 世纪在英格兰、荷兰、法国出现双面玻璃温室, 这时期温室主要栽培黄瓜、草莓和葡萄等。19 世纪后期, 温室栽培技术从欧洲传入美洲及世界各地。1860 年美国建立世界上第一个温室试验站, 到20世纪初美国已有1000 多个温室用于各季蔬菜栽培。20 世纪50 年代, 美国、加拿大的温室生产达到高峰, 荷兰、德国的温室工业化生产业已兴起; 60 年代, 美国研制成功无土栽培技术, 使温室栽培技术产生一次大变革; 80 年代, 全世界温室面积达20 万hm2 ; 90 年代达到45 万hm2 ; 目前全世界温室面积达60 万hm2 。18 世纪就开始了果树的设施栽培, 但大量发展还是近20~30 年。20 世纪80 年代以来果树设施栽培发展迅速, 其主要原因是: 小冠整形与矮密栽培技术的推广, 包括矮化品种的选择; 果品淡季市场的高额利润; 园艺物资材料的改进; 工业高新技术带来的环境控制自动化及生物技术的广泛应用。目前世界各国设施栽培的果树以葡萄最多, 其次有草莓、桃、樱桃、李子、杏和无花果等。设施栽培果树可以实现高度集约化管理,人为控制果树生育所需的生态条件, 防止自然灾害及病虫害危害, 其产量可比露地栽培高2~4倍, 经济效益可提高3~4 倍。日本是世界上果树设施栽培面积最大、技术最先进的国家。世界上设施栽培中使用最多的类型是地膜覆盖, 这在中国、日本、韩国应用最广泛。温室主要集中在欧洲一些国家, 设施栽培的园艺作物主要是黄瓜、番茄; 中国、日本和地中海国家主要种植草莓、葡萄。鲜花、盆景及观赏植物亦是设施栽培的主要园艺作物。美国90 %的温室用于生产鲜花和观赏植物。塑料大棚作为一种简便有效的设施栽培手段在许多国家蓬勃兴起。玻璃温室因其造价高、更新困难而受到一定限制。近年采用高强度塑料膜(PVC) 取代玻璃用于设施栽培已成为世界设施农业的发展趋势。塑料温室以其成本低、更新容易等特点得以迅猛发展。日本是世界上温室面积最大, 而又集中发展塑料温室的国家, 塑料温室面积占温室总面积的96 %。除日本外, 西班牙、法国、意大利等国家塑料温室发展也很快, 这些国家选择在光热资源较充足的地区, 建立起了大面积的温室群。例如西班牙阿尔梅利亚地区有面积113 万hm2 的塑料温室群, 占西班牙全国温室面积的60 %; 意大利西西里岛上建造的塑料温室群面积达7000hm2 。世界各国的塑料温室选型常常依据各地区的气候条件和种植习惯统筹考虑。例如日本大多采用小巧玲珑的管架塑料温室, 这种轻型管架温室用材省, 拆卸方便, 有利于解决土壤连作障碍。美国、英国、加拿大塑料温室大多采用拱圆形结构, 骨架用异型钢材, 覆盖材料大多是用薄膜, 主要品种是聚乙烯、聚氯乙烯、醋酸乙烯, 还有一部分温室选用玻璃纤维树脂板( FRA 或FRP) 作覆盖材料。近年, 全世界石油出现危机, 温室燃料费用大幅度提高, 面对这一事实, 温室生产大国都在积极寻求节能对策来降低生产成本, 主要是开发温室生产新能源, 对温室生产提出了栽培技术、建造结构、环境管理三位一体的发展模式, 以减少能源消耗。一些国家十分重视废热利用, 主要利用工业余热和地热资源。在设施栽培发展中, 无土栽培正在改变着设施栽培的传统种植方式, 成为栽培学领域飞速发展的一门新技术。无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减轻土壤污染、防止连作障碍、减轻土传病虫害等多方面优点。无土栽培有多种形式,但以简便、实用、投资少、效益高的岩棉培、袋培、浅层营养液培(NET) 三种形式应用面积较大。据资料表明, 全世界设施栽培面积大约为60万hm2 。面积在1 万hm2 以上的国家有日本、西班牙、荷兰、美国、韩国、土耳其; 面积在3000~5000hm2 的国家有加拿大、意大利、英国、葡萄牙、罗马尼亚、希腊; 面积在1500~2000hm2的国家有以色列、德国、比利时、智利、保加利亚、突尼斯、埃及等。国外的设施农业大体上经历了阳畦、小棚、中棚、塑料大棚、普通温室、现代化温室、植物工厂, 即由低水平到高科技含量、自动化控制的发展阶段。现代化的植物工厂能在完全密闭、智能化控制条件下实施按设计工艺流程全天候生产, 真正实现了农业生产的工业化。
  国外设施农业发展趋势
  目前, 设施栽培技术比较先进的国家有荷兰、法国、英国、西班牙、意大利、美国、加拿大、日本、韩国、澳大利亚、以色列、土耳其等国家。这些国家由于政府重视设施栽培的发展, 设施栽培研究起步早, 发展快, 综合环境控制技术水平高。
  1.温室大型化与自动化
  近年, 在发达国家已经形成设施制造、生产资料、环境控制为一体的多功能体系。随着温室
  技术的发展, 温室正向大型化方向发展。大型温室设施具有投资省、土地利用率高、室内环境相对稳定、节省能源、便于作业和机械化生产等优点。上个世纪90 年代以后, 发达国家新建的温室都是大型的现代化温室。荷兰的温室规模都在1hm2 以上; 日本提出发展单栋面积5000hm2 以上的温室; 美国新建多处大型温室, 单栋面积为20hm2 。以荷兰为代表的欧美国家设施栽培规模大、自动化程度高, 无土栽培的比例高。美国、日本、奥地利等国则建立了代表当今世界最先进水平的5 座“植物工厂”。植物工厂采取全封闭生产, 人工补充光照, 生产程序全部采用电脑控制, 由机器人或机械手进行栽培作业, 完全摆脱了自然条件的束缚。为推动设施农业的发展, 以色列、日本等国进行开发研究, 不断推出新型连栋大温室。荷兰、美国、以色列等国大力发展集约化的温室生产,温室内的温度、湿度、光照、水分、肥料、CO2均通过计算机调控, 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。从品种选择、栽培管理到采收分级包装形成一整套规范化的技术体系。自动测量、环境控制和计算机程序化技术已在各国设施农业领域得到广泛应用, 从而促进了设施农业高新技术的兴起与发展。塑料大棚、玻璃温室、人工气候室环境的自动监控和管理, 无土栽培的营养液供给系统、灌溉系统、组织培养的种苗繁育与驯化, 植物工厂的自动化等设施高新技术的发展, 都是以自动化测量、计算机和通讯技术大发展为前提。设施农业的大规模化、机械化和自动化是今后的发展趋势。
  2.栽培产品多样化和特色化
  20 世纪80 年代以前, 设施栽培的产品主要是蔬菜、花卉和水果; 90 年代则向多样化发展,开始栽培能产生高附加值的植物, 如香料、特种植物、工业原料植物、药用植物、食用菌、名贵观赏植物等。各国都十分注重发展自己的特色栽培, 走特色化和规模化的道路。以花卉生产为例,荷兰重点发展花卉种苗、球根、鲜切花的生产;而美国则在草花、花坛植物、盆花、观赏植物等方面处于世界领先地位。
  3.设施农业重点向节省能源、低成本地区转移
  近年, 世界范围不断爆发能源危机, 致使设施栽培的能源成本不断增加, 产品的生产成本提高, 削弱了与露地栽培的竞争力。为此, 各国在发展设施农业的布局上则逐渐将重心向节省能源的地区转移, 从较寒冷多阴雨的地区向较温暖日光充足的地区转移。在较寒冷地区只保留不加温的塑料大棚。20 世纪90 年代以前, 世界温室生产的花卉主要集中在欧洲、美国和日本, 近年逐渐转移到气候条件优越、土地和劳动力成本低,又受到产业政策扶持的国家和地区。因此, 在亚洲、非洲的暖温带、亚热带、热带地区设施农业发展较快。
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