我国设施农业现状、问题与发展建议

设施农业，指利用人工技术手段和辅助措施， 通过改变自然光热等条件，进行动植物高效生产 的一种现代农业生产方式。广义上的设施农业包含设施种植、设施养殖，狭义上的设施农业仅指设施种植业。目前，设施农业大多特指设施种植业，部分学者为了进行区分，将蔬菜、瓜果、花卉的 设施种植称为设施园艺。国际上，对于设施农业也没有一个统一的定义：欧洲、日本等国通常称 之为“保护地农业（ｐｒｏｔｅｃｔｅｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ）”，美国等通常称之为“可控环境农业（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅｎｖｉ－ ｒｏｎｍｅｎｔａｌａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ）”，“温室农业 （ｇｒｅｅｎ－ ｈｏｕｓｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ）”“设施农业 （ｆａｃｉｌｉｔｙａｇｒｉｃｕｌ－ ｔｕｒｅ）”等概念也出现过。尽管，国内外关于设施农业的定义各有不同，但其表述内容却是一致的，主要强调对于自然环境的改变，部分或完全摆 脱对自然环境的依赖，从而达到高效生产的目的。

设施农业是一种高投入高产出，劳动力、资金、技术密集型产业，在供应错季蔬菜瓜果、提 供劳动就业岗位、保障国家粮食安全等方面，发挥着至关重要的作用。我国设施农业主要包含３种 不同技术层次的园艺设施：塑料大棚、日光温室和连栋温室，其中日光温室为我国 独创。截至２０１５年，我国设施园艺面积达４１０．９万ｈｍ２，产值 达９８００亿元，创造就业岗位近７０００万个。

1 我国设施农业的现状

１．１ 我国设施农业的产业现状

设施农业自２０世纪８０年代发展至今，我 国已成为设施农业大国，设施农业面积位居全球第 一，部分省份地区已成为设施产业集聚区和优势 区。根据地理位置可将我国划分为６个设施农业 产区：华北（北京、天津、河北、山西、内蒙古）、东北 （辽宁、吉林、黑龙江）、华东（上海、江苏、浙江、安 徽、福建、江西、山东）、华南（河南、湖北、湖南、广 东、广西、海南）、西南（重庆、四川、贵州、云南、西 藏）、西北（陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆）。塑料大棚、日光温室和连栋温室是设施园艺的主要类型， 据统计数据 显示，２０１４年我国温室总面积（包括 塑料连栋温室面积、玻璃连栋温室面积和日光温 室面 积 等）为２０７．９７万 ｈｍ２，华北、东北、华东、华南、西南、西北各地区的温室面积分别为 ３９．８０、 ４４．５９、 ６６．８０、 ２０．６４、 １５．００、 ２１．１８万ｈｍ２。温室面积排名前三的省份分别是辽宁省、江苏省、山东省，其中辽宁省温室面积达 ３９．９４万ｈｍ２，位居全国首位，江苏省和山东省的温室面积分别为３０．１０万ｈｍ２ 和２８．０５万 ｈｍ２。 值得注意的是，环渤海圈的辽宁、河北、山东三省 的温室总面积占全国温室总面积的４２．６％。

塑料薄膜自２０世纪７０年代传至我国以来， 对我国农业生产发挥了重要的作用。目前农用塑料薄膜主要指棚膜和地膜两大类，其中棚膜广泛用作日光温室、塑料大棚及各种小拱棚的覆盖材料。该研究根据２０１５年中国农业统计年鉴数 据，对全国农用薄膜和地膜用量进行统计分析，对各省份的统计数据结果表明，２０１４年，除去地膜后我国农用塑料薄膜总用量为１１３．８８万ｔ，其中 华北、东北、华东、华南、西南、西北各地区的用量分别为 １２．６２、１８．７０、４０．９５、１８．９１、９．９４、 １２．７５万ｔ。除去地膜后，农用薄膜用量排名前三的省份是山东省、辽宁省、河北省，其中山东省用量位居全国首位，总量达１７．８９万ｔ，辽宁省和河 北省的用量分别为１０．４８万ｔ和７．１１万ｔ。除地 膜后农用薄膜用量，山东、辽宁、河北三省的总量 约占全国总用量的３１．２％。

综合我国温室面积和除地膜后农用薄膜用量 数据可知，我国华东和东北地区设施农业规模较 大，西南地区设施农业规模相对较少。在全国各 省份的比较中，山东、辽宁、河北、江苏四省份设施 农业规模较大，位居我国前列。其中以山东省和 辽宁省尤为突出，这２个省份中出现了一大批设施蔬菜瓜果专业化生产区，如山东省寿光市、山东 省青州市、辽宁省盘锦市和辽宁省东港市等。西 藏、青海、广西三省设施农业规模较小，究其原因， 除与设施农业发展时间的早晚有关以外，当地的 气候环境、设施农业技术水平等也是影响产业化 布局的重要因素。

１．２ 我国设施农业的研究现状

１．２．１ 设施结构的研究

设施结构是影响设施性能的主要因素，设施结构的合理与否对设施农业生产具有极大的影 响。目前，国内关于设施结构的研究主要集中在光照角度、跨度、采光面弧度等方面。 如张勇等采用光学理论试计算和试验研究的方法表明，通过小幅改变温室采光面的角度（由２５°提高 到３５°），可以达到大幅度提高温室光照强度透过 率的效果；马坤利用太阳辐射透光 率、光照分部均匀度、光合有效辐射等采光性能指标，比较了 ４种屋面曲线的采光性能，并 得 出１／７幂函数骨架温室采光性能最优的结论；刘彦辰等针对陕西省关中地 区３ 种常见跨度的温室进行对比筛选，结果表明 以１０ｍ 跨度的采光性能和温度条件较好，而９ｍ 跨度温室空气湿度低，番茄产量高，更适合在关中地区番茄的种植中推广应用等。

各地气象条件对于温室荷载的影响，也是设施结构研究的热点之 一。如张淑杰等利用东 地区１９８１—２０１０年期间的气象数据，并结合当地日光温室的结构特点，确定了东北各区域日光温室遭受大风害的临界风压和风速指标；罗新兰等利用辽宁省３０年的降水数 据，结合数据分析方法得出辽宁省日光温室雪荷载的范围为 ０．２８～０．７９ｋＮ·ｍ－２的结论。此外，部分学者对 于温室结构的总体优化、设计以及发展方向等也 进行了深入的研究。

日光温室的高度、跨度、弧度以及采光曲面的形状等方面对温室的保温、采光有直接的影响。 日光温室的设计建造，应综合考虑当地的地理位置、气候条件，采光与保温性能，以及结构的稳定性等综合因素。

１．２．２ 设施栽培及内部环境因子的研究

设施栽培及设施内环境因子的调控是当前设施农业的研究热点。设施栽培研究主要集中在设 施作物栽培和病虫害的防控方面。如关于设施蔬菜的研究包含：番茄、黄瓜、辣椒、茄子等；设施瓜果的研究包含设施葡萄、设施草莓、设施樱桃等；设施花卉包含君子兰、百合、月季等。设施病虫害的研究包括病虫害的防治措施和栽培作物的综合防控技术。如郭军等系统性地从土壤养分不均衡、次生盐渍化、土传病害和土壤酸化等方面分析了设 施蔬菜连作障碍的成因，并提出了相应的防治措施；黄瑞虹详细介绍了根结线虫的发病症状、 发病规律，并从农业措施、物理措施、药剂防治３ 个方面提出综合无公害防治技术；赵玉伟等论 述了设施草莓栽培过程中常出现的灰霉病、白粉病、叶螨、蚜虫等病虫害的发病特征及规律，并提 出相应的综合防治技术等。

设施内环境因子主要指光质、光 照强 度、气 温、地温、空气湿度、土壤湿度、气体浓度、土壤养分含量等。光照是植物进行光合作用的必需条件 之一，当前对于设施光照的研究主要集中在提高 设施光照、不同光质对作物生长的影响以及外源补光措施方 面。如蔡华研究比较了不同光质 和营养液耦合对番茄生产、产量及品质的影响；曹凯等以 ＬＥＤ 灯 为 光 源，研究了不同远红光光 照强度对设施番茄株高及生长的影响。温 度 方 面，傅国海等研究了根区温度对设施作物生理 生态的影响；隋益虎等以安徽凤阳当地集中典 型的设施类型为试验对象，研究比较了几种设施 在冬至前后的温度，并给出了合理的建议。气体 方面，主要研究 ＣＯ２ 浓度对设施作物的影响。如杜金伟等应用新型 ＣＯ２ 气体施肥器进行设施 作物栽培对比试验，结果表明新型 ＣＯ２ 气体施肥 器可使 作 物 增 产 １５％ ～２０％，明显改善作物品质，加速果蔬成熟时间；朱庆松等对设施蔬菜生长发育期间 ＣＯ２ 浓 度 的变化和分布规律进行了论述，并提出了几种不同的 ＣＯ２ 施肥方法和人 工调节措施。土壤养分方面，主要研究设施作物 的养分需求规律和设施养分累积对环境的影响。 如张守才等开展了设施番茄的肥料试验，并提出了氮、磷、钾肥的最佳经济施肥量和施肥比例；伊田等通过对陕西杨凌地区不同种植年限的设施栽培土壤养分的分析，结果表明设施土壤养分含量高，硝态氮的累积使土壤存在一定的环境风险。

不同作物的实用设施栽培技术和设施内环境 因子的调控是设施农业研究的主体，这些基础性 的研究对于我国设施农业的发展起到了极大的推 动作用。

１．２．３ 设施装备及辅助设施的研究

设施装备及辅助设施包括棚膜、钢架、保温被、补光灯、水肥一体化设备及智慧农业设备等。

关于棚膜的研究，主要集中在不同材料的棚膜透光率和无滴性能比较方面。如郭泳等对 １２种温室覆盖棚膜的透光性、保温性及防雾流滴 性能进行综合测试和比较分析，结果表明ＰＶＣ膜 的多项指标优于其它几种薄膜，更适合在高寒地区进行推广使用；卫向东等分析比较了 ＰＶＣ、 ＥＶＡ、ＰＥ３种农用塑料薄膜的光质辐射透光性 能。钢架研究方面，主要集中在新型钢架的研发 和安全性能、成本的比较。如白义奎等设计完 成了新型落地装配式全钢骨架，并进行试验分析， 结果表明新型落地式装配骨架较普通桁架结构用 钢量少、承载能力强、耐久性好；唐中祺等对２ 种传统日光温室骨架结构进行力学安全分析，结 果表明钢桁架结构骨架安全性好，使用大面积推 广应用。保温被方面，主要研究比较当前各种保 温被的保温性能和新型保温被的开发。如乔正卫等通过选用４种不同的保温芯材制成的保温 被与传统草帘进行保温性能、防水性和机械强度 性能的综合对比分析，结果表明喷胶棉保温被和 羊毛保温被性能良好，有望成为新型高效保温材 料；孙信成采用热箱法测试了当前市面上常见 的１７种保温覆盖材料和４１种保温被的传热系数 和热节省率，并得出涂银迷彩布＋珍珠棉＋太空 棉＋珍珠棉＋镀铝编织布组合的保温被质量轻， 且保温效果较好的结论。其它辅助设施方面，外 源加温、补光设施等是研究热点。如杨其长对比分析了高压钠灯、白炽灯、金属卤化灯、白炽灯和ＬＥＤ灯的优劣势，并指出 ＬＥＤ 灯具有调节光质、节能的优势，但成本偏高及我国技术成熟度的 落后等因素制约了 ＬＥＤ补光灯在我国的应用。

此外，关于植物工厂和相关智慧农业的设备研发也是该领域的热点。

２ 当前我国设施农业主要存在的问题与发展建议

设施农业自２０世纪８０年代发展至今，我国已成为设施农业第一大国，设施农业在国民经济中的地位逐渐凸显，已成为部分地区的支柱产业。 然而，我国设施农业当前仍存在一些问题和不足， 这些问题制约了我国设施农业的发展和可持续性，因此有针对性地提出有效解决方案和发展建议才能保证我国设施农业的长远发展。

２．１ 存在的主要问题

２．１．１ 设施农业高消耗高污染模式不可持续

设施农业具有高投入高产出的特点，这种高投入不仅指资金、劳动力的投入，同时也指化肥、 农药、水的投入。表１统计了其他研究者近年来 对我国设施菜田养分的投入量，整合各研究者的 调研数据显示，我国各地区存在不同程度的化肥 超标问题，其中以寿光为代表的典型地区存在严重的化肥、农药、水过量的问题。根据郭金花２０１４年对寿光市的调研数据显示，寿光市设施单 季肥料养分 Ｎ、Ｐ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ 的平均投入量分别达

到了１４８３、１０４９、１４５４ｋｇ·ｈｍ－２，氮、磷、钾 肥 的利用率仅为２１．５％、８．７４％、３０．８％，肥料利用 率极低。过量施肥所带来的土壤酸化和盐渍 化、地下水硝酸盐污染、重金属累积、 土壤生物学障碍等问题严重制约了设施农业的可持续发展。设施灌溉方面，目前仍以漫和沟灌为主，“肥跟水走、肥多水大”的水肥管理方 式造成了极大的资源浪费，水分利用率极低。

设施农业的高投入高消耗模式已经对部分地区造成了一定的危害，土壤、地下水等受到污染的 同时，农产品质量安全水平也正在逐渐下降。近年来，我国经济发展迅速，人民生活水平不断提高，社会上对于各类优质、安全农产品的需求不断 增加。设施农业在我国蔬菜瓜果的供应上占有重 要地位，深入推进设施农业供给侧结构性改革，需 要从源头改变这种高消耗高污染模式。

２．１．２ 设施农业技术有待于提升

我国设施农业面积位居全球首位，然而，设施 农业技术装备水平却远低于国外发达国家。以塑 料薄膜为例，我国生产的塑料薄膜透光、无滴、抗 老化等性能均远低于国外，部分优质塑料薄膜仍 依赖于进口。其次，我国设施农业环境控制技 术水平落后，大部分地区缺乏外源调控设备和措施，生产上仍以人工作业为主，机械化程度极低。 而以荷兰、以色列等国家为代表的现代化温室却 做到了对环境的精准化控制和数字化管理，机械化程度高。近年来，我国北方冬季频繁出现雾霾 天气，低温寡照天气的出现对我国设施农业生产 造成了极大的影响。然而当前关于设施补光加热 设备的应用却极为少见，一旦连续出现低温寡照 天气，将会对我国设施农业生产造成重大的冲击。

我国当前在设施装备水平、设施环境管理调控技术、设施专用品种研发等方面，与国外先进国家仍存在较大的差距。

２．１．３ 设施农业建设缺乏规范，针对性不足

近十几年来，随着设施农业的迅速发展，全国 各个地区关于设施农业建设的团队越来越多。而 这些建设单位往往缺乏对设施农业的系统认识， 缺乏技术规范和引导难以因地制宜地进行结构和 模式上的调整，仍然存在一种模式套天下的现象， 给农户造成了不同程度上的经济损失。

以荷兰温室为例，自２０世纪９０年代从国外引入我国以来，虽然在全国各地方均有建设试点， 但尚未在全国大范围推广开来。究其原因是缺乏 对荷兰温室的深刻思考和系统研究，机械式地套 用现象严重。荷兰地处欧洲西部，属温带海洋性气候，气候特点为冬暖夏凉，全国光照时间较少， 荷兰温室更多考虑的是采光问题。而我国北方大 部分地区夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。因此，机械地将荷兰温室引入我国，必然会出现温室夏季 温度过高、冬季加热困难、运营成本高等问题，使许多地区的荷兰温室成为无法使用的“超级塑料 大棚”。

下沉式日光温室也存在诸多问题，下沉式日光温室原起源于我国东北地区，设计的初衷是提 高温室的保温性能，下沉深度一般在３０～５０ｃｍ。 近年来，我国部分施工人员在建设过程中过于强 调保温，将土层 下 挖１．２～２．０ｍ，称 为 地 窖 式 冬 暖塑料大棚。这种做法不仅破坏了土壤耕作层， 同时，夏季高温多雨的天气，使得棚内高温高湿， 病虫害频 发，迫不得已只能闷棚。简单照搬， 缺乏因地制宜的系统研究和模式设计均对设施农 业的发展不利。

我国当前设施温室等还普遍存在土地利用率低、空间狭小、立柱多、设施简陋、抗风雪能力差、 自动化和智能化程度低等问题。

２．２ 发展建议

２．２．１ 大力发展设施生态农业模式与技术

自“绿色革命”以来，以“高肥、高药、大水”为 特征的现代农业在保障我国粮食安全方面做出了 巨大的贡献，同时也带来了严峻的生态环境问题， 如农业面源污染、农药残留超标、地下水枯竭等。 设施农业是我国农业的重要组成部分，我国当前设施农业的发展模式仍以高投入高消耗为主，部分早期发展地区已经出现了设施土壤酸化、盐渍化、地下水硝酸盐污染、土壤连作障碍及病虫害加 剧等问题。“种养结合”是我国传统农业的精华， 在我国设施农业的发展过程中，涌现出了一些典型的设施种养结合模式，如北方的“四位一体”、西北的五配套等。这些设施生态农业模式不仅能够大量减少农药、化肥的投入，同时还能增加作物产量，改善农产品品质，对于保障我国的粮食安全和可持续性发展具有重要的意义。发展设施生态农业模式是今后的重要方向，加强配套的生态农业关键技术研究，如与沼气池结合的种养结合技术；间套操作技术；立体种养技术等。发展设施生态农业模式是保证设施农业可持续发展的必经途径。

２．２．２ 加强温室关键设备和技术研发，提高从业者综合素质和管理水平

设施农业技术装备的水平一定程度上决定了设施农业发展的发平，同时也是我国农业现代化 的重要体现。当前我国设施装备水平落后，配套 设施不完善，经营者以个体农户居多，整体科学素 养和文化水平较低，健康安全生产意识淡薄。针 对这些问题，我国应加大设施农业技术装备领域 的研发投入，深入推进农业科技创新和知识产权 保护。组织相关人员提供农业技术基层服务和技 术培训，提高从业者的文化水平和学习能力。加 强设施农业人才培养，努力提高相关从业者的综 合素质和管理水平，提高我国设施农业的综合生产能力。

２．２．３ 加快制订设施农业技术标准和技术规范

农业生产与自然环境条件息息相关，不 同 地 区的经纬度、气候状况、地形地貌等因素共同制约着设施农业的发展。我国地域辽阔，气候环境复 杂多样。在发展设施农业的过程中不能盲目地从 其他国家或地区引入先进的技术和设备，应根据 中国不同地区的自然气候特点、社会经济发展水平和未来发展趋势，因地制宜地制定不同地区的 设施农业建设标准，规范引导设施农业发展。如我国２０１５年发布的《种植塑料大棚工程技术规范》和２０１６ 年 发布的《农业温室结构荷载规范》等，有针对性地提出了不同地区的标准规范，对指导不同区域的设施农业高效发展具有重要作用。

２．２．４ 规范设施农业用地标准和用途监管

我国当前在设施农业用地方面也存在一些盲区。一方面，设施农业用地具有其特殊的用地特 征：建筑特性上倾向于建设用地，而生产特性上更加倾向于农业用地。其次，当前出现了一些以旅 游、餐饮等为目的的设施农业。因此，如何合理界定设施农业用地范围、规范设施农业地的使用尤为重要。近年来，国家连续出台了相关政策文件， 如《关于促进规模化畜禽养殖有关用地政策的通 知》（２００７）、《关于完善设施农用地管理有关问题的通知》（２０１０）、《关于进一步支持设施农业健康 发展的通知》（２０１４），提出要合理界定设施农用地 范围、控制设施农业中附属设施用地和配套设施 用地的面积，但是缺少具体的可操作性的方案和建议。尤其是在地方实施过程中，各地设施农业发展水平和发展需求都不尽相同，难免出现 一些特殊情况和需要调整的要求。因此，我国应加强设施农业用地标准的规范指导，积极支持发展设施农业用地的同时，加强设施农业用地合理 布局与监督，推动设施农业的健康持续发展。