國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展現(xiàn)狀及主要成就

1、國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展現(xiàn)狀及主要成就設(shè)施園藝是利用現(xiàn)代園藝保護(hù)設(shè)施、環(huán)境調(diào)控技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)方式，為 園藝植物生育創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，根據(jù)人們的需要，有計(jì)劃地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高 產(chǎn)的蔬菜、花卉、水果、中藥等同藝產(chǎn)品，以期獲得理想經(jīng)濟(jì)效益的一種環(huán)境 調(diào)控高效農(nóng)業(yè)。國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，設(shè)施園藝的發(fā)展以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為目標(biāo)，其技術(shù) 創(chuàng)新貫穿于相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)施園藝新技術(shù)日新月異，國(guó)外發(fā)展迅速，發(fā)達(dá) 國(guó)家的設(shè)施園藝已具備了技術(shù)成套、設(shè)施設(shè)備完善、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量保證 性強(qiáng)、產(chǎn)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。形成了設(shè)施制造、環(huán)控調(diào)控、生產(chǎn)資料為一體的多功 能體系，并在向高層次、高科技以及自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化

2、方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn) 了周年生產(chǎn)、均衡上市。設(shè)施園藝正朝自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展，其主要目 的是提高控制及作業(yè)精度，提高作業(yè)效率，增加作業(yè)者的舒適性及安全性。遙 測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于溫室的管理與控制中，溫室網(wǎng)絡(luò) 管理體系可將環(huán)境調(diào)控、灌溉系統(tǒng)或營(yíng)養(yǎng)液的供給。系統(tǒng)作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程控制一、國(guó)外設(shè)施園藝主要成就近年來，國(guó)外設(shè)施園藝主要在以下方面取得了明顯的進(jìn)步。1環(huán)境因子的調(diào)控創(chuàng)造適宜的園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境，使其生長(zhǎng)良好，是設(shè)施園藝環(huán)境調(diào)控 的主要目的和設(shè)施園藝的主要任務(wù)。環(huán)境控制的主要內(nèi)容是溫濕度的自動(dòng)調(diào) 節(jié)、灌水水量、水溫自動(dòng)調(diào)節(jié)、 CO2 施肥自動(dòng)調(diào)節(jié)、溫室通風(fēng)換氣自動(dòng)調(diào)

3、節(jié)等。環(huán)境調(diào)控由單因子控制向多因 子綜合控制方向發(fā)展，主要通過計(jì)算機(jī)來控制溫室環(huán)境因子。它將作物在不同 生長(zhǎng)發(fā)育階段要求的適宜環(huán)境條件編制成計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因子發(fā)生改 變時(shí)，其余因子自動(dòng)作出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因子，溫 度、濕度和 CO2 濃度為隨變因子，使這四個(gè)主要環(huán)境隨時(shí)處于最佳配合狀態(tài)，創(chuàng)造作物最 佳的生長(zhǎng)環(huán)境。2作業(yè)自動(dòng)化隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力的成本越來越高，設(shè)施園藝生產(chǎn)中控制投入成本 顯得十分重要。設(shè)施栽培。耕耘、育苗、定植、收獲、包裝等作業(yè)種類繁多， 像摘葉、防病、搬運(yùn)等作業(yè)需要反復(fù)進(jìn)行，要投入大量的勞動(dòng)力?？朔O(shè)施內(nèi) 高溫、高濕等不良勞動(dòng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化將大大

4、提高勞動(dòng)效率因此，發(fā)明機(jī)器 人移苗機(jī)、嫁接機(jī)、收獲機(jī)等：移苗機(jī)可以進(jìn)行大量種苗移栽的繁重勞動(dòng)，并能辨別好苗和壞苗，可把好 苗準(zhǔn)確地移栽到預(yù)定的位置上，而把壞苗剔除：機(jī)器人還能根據(jù)光反射和折射的原理，準(zhǔn)確地測(cè)定植物需水量，從而進(jìn)行 灌溉的控制。嫁接機(jī)可以準(zhǔn)確進(jìn)行蔬菜秧苗的嫁接，從而節(jié)省勞力。收獲機(jī)可 以根據(jù)作物的成熟度進(jìn)行適期收獲。這些機(jī)器人的應(yīng)用為設(shè)施節(jié)能、施肥、經(jīng) 營(yíng)管理提供方便。3 智能控制在溫室自動(dòng)控制技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)、收集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知 識(shí)、技術(shù)和各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建專家系統(tǒng)，以建立植物生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型為理論依 據(jù)，研究開發(fā)出適合不同作物生長(zhǎng)的溫室專家控制系統(tǒng)技術(shù)：4 區(qū)域化布局

5、根據(jù)自然環(huán)境、消費(fèi)需求進(jìn)行溫室的合理布局，達(dá)到最大利用自然能源的 目的，從而達(dá)到節(jié)能、高效的目的。法國(guó)、西班牙、英國(guó)、德國(guó)、荷蘭、比利 時(shí)、盧森堡，由于地理環(huán)境的不同，氣候生態(tài)類型也不盡相同。英國(guó)和荷蘭屬 于海洋性氣候；德國(guó)、比利時(shí)、盧森堡屬于海洋性氣候向大陸性氣候過渡地 帶；法國(guó)西部、巾部屬于海洋性氣候，東部是大陸性氣候；最復(fù)雜的是西班 牙，北部是溫帶海洋性氣候，中部為大陸性氣候，西部為地中海氣候。根據(jù)區(qū) 域氣候生態(tài)類型，布局設(shè)施園藝的區(qū)域分布，能有效、合理地利用各種資源， 取得較好的生產(chǎn)效果區(qū)域化布局是規(guī)?；?jīng)營(yíng)發(fā)展的需要它的最大優(yōu)點(diǎn)就是根 據(jù)設(shè)施園藝作物對(duì)生態(tài)氣候條件的選擇，充分合理利用

6、其自然資源，在最適合 它生長(zhǎng)發(fā)育的地方充分發(fā)揮其生產(chǎn)效率，形成優(yōu)質(zhì)品質(zhì)，取得最好的生產(chǎn)效 果。根據(jù)市場(chǎng)的需要進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)調(diào)整，能高效、合理地利用資源，取得事 半功倍的成效。二、各國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀（一 ）xx荷蘭位于歐洲西部，溫室園藝發(fā)展較早，由于地處高緯度地區(qū)，日照短， 全年平均氣溫較低，人地矛盾突出，靠圍海、圍湖造田等手段擴(kuò)大耕地，人口 密度很大設(shè)施園藝是荷蘭經(jīng)濟(jì)的重要支柱和特色，其設(shè)施園藝主要發(fā)展經(jīng)濟(jì)價(jià) 值較高的鮮花和蔬菜，大規(guī)模地發(fā)展玻璃溫室和配套的工程設(shè)施。全部采用計(jì) 算機(jī)控制。全國(guó)現(xiàn)有玻璃溫室1.1萬hm,其中蔬菜、花卉的生產(chǎn)約各占一半。荷蘭的全自動(dòng)化溫室成套 設(shè)備在世界市場(chǎng)上享有很高的

7、技術(shù)聲譽(yù)，是世界上設(shè)施園藝產(chǎn)品出口最大的國(guó) 家之一,但荷蘭的溫室生產(chǎn)是一種高能耗的產(chǎn)業(yè),全國(guó)每年溫室消耗天然氣達(dá) 42億 m3。荷蘭溫室結(jié)構(gòu)主要是文洛型,近年來,開始向大型化方向發(fā)展,0.5 hm。以下的溫室越來越少。荷蘭的種苗行業(yè)十分發(fā)達(dá)，種植者一般都 不自己播種育苗, 130 多家種苗公司向種植者提供優(yōu)質(zhì)種苗、種子。在溫室結(jié) 構(gòu)、計(jì)算機(jī)控制、機(jī)械化、自動(dòng)化方面的技術(shù)、設(shè)備開發(fā)以及農(nóng)產(chǎn)品的分級(jí)、 包裝、運(yùn)輸?shù)确矫娲笮蜏厥夜酒鹬匾淖饔?促進(jìn)了沒施園藝的發(fā)展。荷 蘭在基于作物生長(zhǎng)模型的溫室控制系統(tǒng)方面提出一系列的控制模型理論。溫室 及配套設(shè)施的生產(chǎn)完全靠一種高度社會(huì)化、專業(yè)化和國(guó)際化的市場(chǎng)

8、體系。荷蘭 是世界著名的鮮花生產(chǎn)大國(guó),花卉銷于世界各國(guó),每年出收入達(dá) 45億歐元,蔬 菜每年出口近 35 億歐元。荷蘭國(guó)內(nèi)有十大溫室制造公司,多數(shù)成立于 20 世紀(jì) 20 年代,有較長(zhǎng)的生產(chǎn)歷史,經(jīng)驗(yàn)豐富,技術(shù)精湛。高成本的投入,高效率的 勞動(dòng),高質(zhì)量、高產(chǎn)量的產(chǎn)出,高效益的收入,是荷蘭溫室園藝生產(chǎn)持續(xù)發(fā) 展、不斷提高的主要原兇。良好的社會(huì)服務(wù),是農(nóng)民集中精力搞好生產(chǎn)的重要保證。在園藝生產(chǎn)的領(lǐng)域內(nèi)，除了溫室公司外，還有泥炭土公司、種子公司、種苗公司以及肥料、農(nóng)藥、農(nóng)具等為生產(chǎn)服務(wù)配套的公司。近年來開始注重溫 室區(qū)域布局研究，將溫室限定在幾個(gè)環(huán)境和效益好的區(qū)域內(nèi)；研究減少化學(xué)能 源的使用和 CO

9、2 的排放，充分有效利用自然能源和減少能源損失，降低能源消耗，開始研 究利用地源貯存熱能的環(huán)境可控溫室；使用機(jī)器人提高自動(dòng)化，減少勞動(dòng)力投 入。（二）xx英國(guó)對(duì)發(fā)展設(shè)施園藝非常重視，科學(xué)家們進(jìn)行溫室環(huán)境 （溫度、濕度、光 照、通風(fēng)及 CO2 施肥等 ）與作物生理、溫室環(huán)境因子的計(jì)算機(jī)優(yōu)化、溫室節(jié)能、溫室自動(dòng) 控制、溫室作物栽培與產(chǎn)后處理、無土栽培的研究。目前，英國(guó)的溫室大量采 用計(jì)算機(jī)管理，主要控制溫度、濕度、通風(fēng)、 CO2施肥、營(yíng)養(yǎng)液供給及pH值、EC值調(diào)整等。倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的計(jì)算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測(cè) 50 km 以外溫室內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境狀況，并進(jìn)行遙 控。為保證 CO2 氣體在溫室

10、內(nèi)分布均勻，溫室中通常安裝通風(fēng)機(jī)，攪動(dòng)空氣使溫室中的CO2 濃度一致。 CO2施肥在英國(guó)溫室生產(chǎn)中應(yīng)用占30%40%,主要是生產(chǎn)規(guī)模較大的農(nóng) 戶。在溫室種植中，無土栽培占溫室面積的 30，主要以巖棉基質(zhì)栽培為主占 90%。在英國(guó)溫室群建設(shè)中,特別注意溫室的防風(fēng),采用樹木做屏障,既美化 了環(huán)境又防風(fēng)。（三）xx美國(guó)設(shè)施園藝是從第二次世界大戰(zhàn)后開始起步的,其發(fā)展歷程可分為：第一階段，在其強(qiáng)大的工業(yè)技術(shù)支撐下， 20世紀(jì) 90年代以后取得了明顯的 發(fā)展。在設(shè)施優(yōu)良品種、溫室降溫設(shè)備、環(huán)境控制的傳感器設(shè)備方面處于世界 領(lǐng)先地位。在國(guó)家相關(guān)部門的支持下，其在作物生長(zhǎng)模型及配套的控制系統(tǒng)方面都有 很大的進(jìn)

11、展：美國(guó)宇宙中心已采用先進(jìn)的無土栽培技術(shù)，在太空中生產(chǎn)人類生活必需的 食物獲得成功。美國(guó)主要進(jìn)行園藝作物的適地栽培，溫室面積約1.9萬hm,多數(shù)為玻璃溫室，少數(shù)是雙層充氣塑料薄膜溫室，近幾年也建 造了少量聚碳酸脂板溫室。由于石油價(jià)格上漲,為降低溫室加溫能耗成本,溫室的發(fā)展出現(xiàn)南移趨 勢(shì),為解決夏季室內(nèi)溫度過高的問題,將溫室的屋脊提高,充分利用自然通 風(fēng)。如在西南部亞利桑那州沙漠地帶,建立了大片溫室,從地面到屋脊的高度 為7m,到天溝的高度為5.56.0m，跨度為6.4m的荷蘭文洛型溫室，屋頂在天溝處安裝一條自來水管，每隔3m設(shè)一個(gè)噴頭，每3分鐘自動(dòng)噴水30 s,降低室內(nèi)溫度，必要時(shí)在屋頂噴白灰

12、，加蓋 遮陰網(wǎng)。通風(fēng)全部在屋頂,有一半的屋頂天窗易以啟閉,降溫效果,室內(nèi)可比 室外低5C左右，種植作物效果很好。另個(gè)重要研究進(jìn)展是已經(jīng)生產(chǎn)出一種光 譜選擇薄膜,從 1995年研究到現(xiàn)在進(jìn)展很快。這種紅外線薄膜可以降低溫室內(nèi) 的溫度,可使植株矮化,這種新型薄膜的光譜選擇能促使作物生長(zhǎng)發(fā)育。提高 進(jìn)入室內(nèi)的紅光（600700nm）與遠(yuǎn)紅外光（700800nm）R:FR的比例，降低室內(nèi)溫度。多年來的研究已發(fā)現(xiàn)在雙層玻璃中加入流動(dòng)的 4硫酸銅液體,就可以有效降低溫室內(nèi)溫度?，F(xiàn)在已研究出將一種類似硫酸銅 的染料,加入到塑料薄膜中,這種薄膜就能降低遠(yuǎn)紅外光的透射率,其比例為R:FR在2以上，效果較好。四）

13、 xx由于其惡劣的自然條件，大力發(fā)展設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)，尤其在微灌設(shè)施及其控 制，處于世界領(lǐng)先地位。由于溫室能完全控制作物生長(zhǎng)的各種條件，近年來溫 室農(nóng)業(yè)在以色列取得了飛速發(fā)展，溫室面積從 20世紀(jì)80年代的900hm。發(fā)展 到90年代的2 000 hm。，直到日前的3 000 hm以上世界上首個(gè)具有一定實(shí) 際應(yīng)用價(jià)值的溫室作物模型就是以色列科研人員的研究成果。在溫室作物專用 品種的開發(fā)研究方面，也具有豐富的優(yōu)勢(shì)。以色列的現(xiàn)代設(shè)施園藝更具鮮明的 特點(diǎn)，采用大型塑料薄膜連棟溫室，充分利用光熱資源的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)的灌溉技 術(shù)，主要生產(chǎn)花卉和高檔蔬榮。以色列溫室結(jié)構(gòu)非常先進(jìn)，它裝有幕簾、天窗 及遮陽網(wǎng)，可以根

14、據(jù)光線強(qiáng)度的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)和移動(dòng)，并裝有空氣溫度和濕度 調(diào)控等溫室計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)?？茖W(xué)家已成功地開發(fā)了一系列計(jì)算機(jī)軟件、 硬件，實(shí)現(xiàn)了溫室中供水、施肥和環(huán)境自動(dòng)化控制。最新的彌霧氣候控制技 術(shù)，使溫室降溫所需的能耗非常低。以色列的溫室，計(jì)算機(jī)控制水、肥和溫室 小氣候，自動(dòng)調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)光，而且結(jié)構(gòu)非常先進(jìn)，促進(jìn)了統(tǒng)一化農(nóng)業(yè)的大 發(fā)展。（五） xx日本是一個(gè)氣候條件比較惡劣、土地狹窄的島國(guó)，設(shè)施園藝的發(fā)展經(jīng)歷了 四個(gè)階段，目前設(shè)施同藝產(chǎn)業(yè)相當(dāng)發(fā)達(dá)，蔬菜、花卉、水果是其設(shè)施園藝的主 要產(chǎn)品。溫室以塑料溫室為主，兇而其塑料行業(yè)比較發(fā)達(dá)；在溫室內(nèi)配套的小 型農(nóng)用機(jī)具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上有一定地位；通過計(jì)

15、算機(jī)控制溫度、濕度、 CO2 濃度、肥料等的現(xiàn)代化溫室設(shè)備，已在日本各地普及。面積推廣大型雙屋 面溫室及連棟塑料大棚，對(duì)內(nèi)部通風(fēng)降溫設(shè)備、保溫和加溫設(shè)備、灌水施肥裝 置、溫濕度調(diào)控設(shè)施進(jìn)行了研究，應(yīng)用了環(huán)境綜合調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管理自動(dòng) 化、智能化，日本在鳥取縣的沙漠地帶進(jìn)行塑料大棚的蔬菜種植，取得良好的 效果。北海道大棚穴盤育苗灌水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，自行走噴灌機(jī)行走速度和噴水量 可自行調(diào)節(jié)，以達(dá)到合理灌水量，該機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是解決了大棚灌水費(fèi)、噴灌不 均勻等問題，從而使大棚育苗實(shí)現(xiàn)了灌水機(jī)械化。同時(shí)發(fā)展了無土栽培，包括 營(yíng)養(yǎng)液膜栽培、 M 式水培、深液流水培、水氣培、滴灌巖棉培、基質(zhì)袋培、槽 培、滲灌沙

16、培等多種栽培方式。產(chǎn)品采后清選、分級(jí)、清洗、包裝、預(yù)冷等作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化。 針對(duì)種植保護(hù)設(shè)施的高溫、多濕等不良環(huán)境，主要進(jìn)行設(shè)施內(nèi)播種裝置、苗接 觸刺激裝置、灌水裝置、換氣扇的旋轉(zhuǎn)和遮陽系統(tǒng)的開閉裝置 （溫度、濕度及光 照控制 ）、缺苗和不健康苗的檢測(cè)、去除和補(bǔ)栽裝置、 CO2 施肥裝置等方面的自動(dòng)化研究，取得了明顯的進(jìn)步和良好的育苗效果。進(jìn) 行了設(shè)施內(nèi)多功能管理、搬運(yùn)機(jī)器人、灌水、農(nóng)藥的噴灑作業(yè)的自動(dòng)化等研 究繼設(shè)施園藝和無土栽培取得長(zhǎng)足發(fā)展之后，被稱作 “高技術(shù)農(nóng)業(yè) ”的植物工 廠在日本也得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。植物工廠是在全封閉的設(shè)施內(nèi)周年生產(chǎn) 園藝作物的高度自動(dòng)化控制生產(chǎn)體系，

17、利用鈉蒸氣燈取代太陽光，并通過計(jì)算 機(jī)將溫度、濕度、 CO2 濃度和肥料等控制在最適合蔬菜生艮發(fā)育的水平，植物工廠內(nèi)以采用營(yíng)養(yǎng) 液栽培和自動(dòng)化綜合環(huán)境調(diào)控為重要標(biāo)志，采用水耕栽培、立體栽培、多段化 及移動(dòng)床栽培可提高栽培面積效率 24倍，其生產(chǎn)不受自然氣候影響，能免受 外界不良環(huán)境影響，四季穩(wěn)定生產(chǎn)。灌水、降溫、濕度管理自動(dòng)化，播種、定 植、采收作業(yè)全部是操作計(jì)算機(jī)，作業(yè)變得輕松舒適，展現(xiàn)了美好的發(fā)展前 景?，F(xiàn)在已能利用植物工廠生產(chǎn)豆芽菜、蘑菇、鴨兒芹、白蘿卜和生菜等，1992 2002 年，日本建成運(yùn)行的植物工廠有 26 個(gè)，面積達(dá) 18900m2，遍及日本各地，如日本的一家公司設(shè)計(jì)出一種完

18、全自動(dòng)化的培育生菜的 植物工廠，其生產(chǎn)速度要比通常設(shè)施園藝高 3 倍。但植物工廠備建造及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi) 用很高。（六）xx韓國(guó)從 1992 年開始，政府就把設(shè)施園藝作為重點(diǎn)事業(yè)來推進(jìn)發(fā)展，到 1992 年底，設(shè)施栽培面積為53萬hm,暖房、換氣、灌水、CO2 濃度、窗簾的開閉等環(huán)境控制的現(xiàn)代化設(shè)施的面積占 10左右。韓國(guó)隨 著國(guó)民收入的增加,生活水平的提高,食品的消費(fèi)從以谷物為中心逐漸轉(zhuǎn)向以各種高級(jí)新鮮園藝產(chǎn)品為重點(diǎn)，設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)逐漸引起廣泛重視，認(rèn)識(shí)到發(fā)展 設(shè)施園藝足提高園藝生產(chǎn)效益的有效途徑。園藝設(shè)施的現(xiàn)代化和自動(dòng)化建沒：根據(jù)各地的實(shí)際情況，發(fā)展特色品種的主產(chǎn)地，同時(shí)推進(jìn)與此相適應(yīng)的園 藝保護(hù)設(shè)施的現(xiàn)代化和自動(dòng)化建設(shè)。特別是設(shè)施蔬菜，每年進(jìn)行3040個(gè)栽培設(shè)施的現(xiàn)代化和自動(dòng)化的建設(shè)。先是自動(dòng)化的管式溫室，其次是鋼筋式溫室及 玻璃溫室的建設(shè)：并同時(shí)進(jìn)行工廠化育苗設(shè)施的建設(shè)。對(duì)于花卉的生產(chǎn)每年建成 10個(gè)具有自 動(dòng)化栽培設(shè)施的綜合區(qū)域，為降低成本，進(jìn)行溫室模式、設(shè)施資材的標(biāo)準(zhǔn)化、 規(guī)格化的開發(fā)研究。(2)優(yōu)良品種的培育和新技術(shù)的開發(fā)、普及。擴(kuò)大對(duì)農(nóng)林漁業(yè)技術(shù)開發(fā)的投 資，同時(shí)為提高競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)行設(shè)施園藝專用品種的培育和新技術(shù)的開發(fā)、普 及，進(jìn)行工廠化規(guī)模育苗技術(shù)的開發(fā)普及，以及高品質(zhì)無污染蔬菜生產(chǎn)的無土 栽培技術(shù)的開發(fā)和普及。