绿色环控设施农业：我国设施农业发展的必由之路

设施农业是利用现代工程技术和工业化生产方式，为动、植物生产提供适宜的生长环境，充分利用土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上使用较少的劳动力，以获得较高的产量、品质和经济效益的一种现代高效农业生产方式。绿色环控设施农业依托现代工程技术和生物技术改造传统的没施农业技术，将植物置于人为调控之下，最大程度地满足和协调植物生长对光、热、水、气和营养物质的需要，提高农业生产力，实现绿色生产，保障设施农业的可持续发展。发展绿色环控设施农业有利于提高农产品质量和档次，保障城乡居民消费安全，提高人民生活水平，也利于保护农业生态环境和有限宝贵资源，满足社会，持续增长的需要，实现持续农业战略。同时，发展绿色环控设施农业也是提升我国农产品国际竞争力、促进出口创汇的必要保证。发展不同水平绿色环控设施农业受到各国的广泛重视，是当今世界各国展示农业科技发展水平的重要标志，成为农业发展中最具有活力的新兴产业之一。
　　
　　一、我国设施农业发展及现状

　　我国设施农业发展的历史可追溯到2000多年前，但由于工业发展条件的限制，设施农业的发展速度非常缓慢，改革开放以后，才真正迎来了设施农业在我国发展的春天。20世纪80年代初(以下均指20世纪)，通过温室和相关技术的引进，在消化和吸收国外先进技术的基础上，初步形成了我国自身的温室技术和产品。80年代中期，通过对原有温室的建筑结构、环境控制技术和栽培技术的优化和改进，逐渐形成适合我国农村实际条件的“节能型日光温室”。到80年代末期，温室产业的雏形已经在我国初步形成。90年代，设施农业科技得到各部门的广泛重视。国家科技部“九五”期间将“工厂化高效农业示范工程”列入国家重大科技产业工程，将“工厂化农业关键技术研究与示范”列为科技部“十五”国家重点科技攻关项目。2001年“设施园艺可控环境生产技术”被首次列入国家“863”计划。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》申明确指出，要积极发展工厂化农业，提高农业劳动生产率，要重点研究农业环境调控、超高产高效栽培等设施农业技术，这对设施农业的发展将起到很大的推动作用。
　　目前，我国设施农业在自主知识产权设施研究与开发、园艺优质品种资源的选育、栽培方法与工艺、采后加工与配套设施技术研究等方面已取得了一定成果，形成了不同档次、不同系列的温室产品，产业规模已初步形成。最新统计数据表明，2005年我国的设施农业面积已达260万公顷，总面积居世界第一位。设施农业的发展基本上解决了我国长期以来蔬菜供应不足的问题，并实现了蔬菜周年均衡供应、淡季不淡、周年有余的要求。
　　同时，设施生产已从蔬菜扩展到了花卉、瓜果、畜禽和水产养殖、林木育苗、食用菌和中草药等领域，总产值超过4000亿元，其中出口额近50亿美元，成为我国许多区域的农业支柱产业。
　　   
　　二、现阶段设施农业发展过程中存在的问题

　　尽管设施农业在二十多年间得到了长足的发展，但总体而言绿色环控等方面的科技含量仍不高，发展不平衡，存在不少亟待解决的问题，主要表现在以下几个方面：

　　(一)设施装备落后
　　我国设施栽培面积很大，但设施装备的水平低下，90％以上的设施仍以简易型为主，有些仅具简单的防雨、保温功能，抗御自然灾害能力差，无法满足生产优质产品所需的绿色、无污染环境要求，既不能保证产品产量，也不能保证产品质量。

　　(二)科技含量低，产业化水平不高
　　发达国家发展工厂化农业采取的是“高投入、高产出”的高科技路线，而我国限于社会发展、经济和技术水平等原因，设施农业采用的是低投入、低能耗的技术体系。设施栽培技术不配套，多以传统经验为主，缺乏量化指标和成套技术，对光、温、湿、气等环境因子欠缺综合调控。温室种植品种也大多为常规品种，缺乏专用型、系列化的温室栽培品种，设施条件下农产品的产量．和品质始终在低水平上徘徊。据报道，我国设施栽培的平均单产仅为发达国家的1／3—1／4，设施园艺最高生产水平也仅为荷兰温室生产的1／2。以番茄为例，荷兰的平均单产是我国的7．2倍，单价是我国的8倍，因此产值达到了我国的57．6倍之多11。
　　因此，以温室环境控制、栽培管理技术、生物技术、人工智能技术、网络信息技术等为主的绿色环控技术是我国今后设施农业发展的主要趋势。
　　此外，我国设施园艺的生产经营方式以个体农户为主，劳动生产率低，只相当于日本的1／20、美国的1／401。规模化、产业化的水平更低，农户生产和经营的模式与日益发展的市场经济之间的矛盾越来越突出，难以走出国门与国际市场接轨。

　　(三)农产品安全性和生态环境问题日益突出
　　虽然我国设施农产品人均占有量较高，但在设施农业生产过程中，由于受经济利益的驱动，片面追求数量和产量的增加，经济效益较高的农产品连年重茬连作，加之盲目过量施用化肥和农药，不但使农产品品质下降，有害物质超标而危害消费者健康，同时也导致土壤恶化、病虫害不断加重、地下水受污染等，严重制约着设施农业的可持续发展。另一方面，随着经济的发展，社会的进步，消费水平不断提高，人们的营养意识和健康意识日益增强，对蔬菜、瓜果高营养和保健化的要求与日俱增。因此，在设施农业生产中，迫切需要生产上具有无公害产品生产标准，生产者具有无公害生产意识和技术，以及流通环节中优质、优价的市场机制。近年来各级政府高度重视无公害农产品生产，但与之配套的一系列政策和措施仍需要时日落实，有关技术仍需不断研究与完善。

　　(四)科学研究成果尚未能满足生产需求
　　“九五”计划以来，国家对设施农业研究的投入力度不断加大，同时也取得了许多研究成果，并在生产上发挥了重要作用。然而，设施农业产业是一个庞大的系统工程，不可能在短短几年就能实现总体目标。尽管“九五”期间国家重大产业工程、“十五”期间国家重点科技攻关计划、国家“863”计划和国家自然科学基金启动了一批相关项目，但无论是在工程的整体配套设施的完善程度上，还是在生产的稳定性、产业化程度和现代化水平上，都还只能算是工厂化农业的雏形，尚不能满足国内生产的迫切需要，与发达国家的农业现代化相比仍有相当大距离，特别是包括耐低温弱光调控技术、设施土壤可持续利用等在内的设施农业关键技术”、设施植物病虫害环控与农产品安全保障技术、设施生产环境自动控制系统、设施生产技术规范和标准、设施生产专家管理系统、设施生产配套装备等方面还相差甚远。
　　总之，目前我国设施农业还远没有完全实现可控环境下生产，因此，加强这一方面的科技创新和研究将是今后5—10年的重要任务。生态友好、环境可控且保障农产品安全的绿色环控设施农业将成为主要发展方向。
　　
　　三、发展绿色环控设施农业是我国设施农业发展的必由之路

　　(一)发展绿色环控设施农业的必要性
　　实施农业标准化，保障食品安全，是关系人民群众切身利益、关系我国社会主义现代化建设全局的重大任务。我国生态与环境状况依然严峻，严重制约农业的可持续发展，食物安全、生态安全问题突出。以科技进步作为解决“三农”问题的一项根本措施，大力提高农业科技水平，加大先进适用技术推广力度，突破资源约束，持续提高农业综合生产能力，是加快现代。农业建设步伐的必由之路。
　　绿色环控设施农业将传统的农业技术同现代高技术有机结合，协调其生长对光、热、水、气和营养物质的需要，最大程度上克服传统农业难以解决的限制因素，提高农业生产力和资源利用效率。发展绿色环控设施农业，不仅有利于提高我国农产品质量和档次，保障城乡居民消费安全，提高人民生活水平，也有利于保护设施农业生态环境和有限宝贵资源，满足社会持续增长的需要，实现持续农业战略。转变设施农业生产的观念及方式，建立具有生态合理、经济高效的现代化农业发展模式，使设施农业走上经济效益、生态效益和社会效益同步发展的良性循环轨道”。

　　(二)发展绿色环控设施农业的几点建议
　　1．发展符合国情、高度可控的现代设施农业体系  我国幅员辽阔、气候类型多样、地域条件差别大，经济、技术、市场条件不一，致使我国不同地区农业生产条件各不相同。要有计划、有目的地发展设施农业，而不能盲目照搬某一国家或地区的模式。必须重视区域特点，因地制宜，找出适合本地的、先进性与实用性相结合的设施农业类型；形成适合中国国情的绿色环控设施农业体系。
　　同时，应该着力加强环境调控技术的研究与应用，提高设施环境的可控性。温室环境是一个多变量、多耦合非线性、大滞后的复杂动态系统，而且各环境因子与植物生长的关系不确定，很难建立准确的数学模型。在这种情况下引进国外先进技术，需要根据不同地区的气候条件和生产特点研究、开发适合当地应用条件的调控设备。国外的环境测控设备科技含量和智能化程度高，适当引进可以促进我国设施农业的发展。但必须要做好消化吸收工作，通过技术创新，自主地研制科技含量高、性能可靠、环境控制能力强的智能控制系统。
　　2．建立绿色环控设施农业技术创新体系，加快关键技术开发  发展绿色环控设施农业必须以科技创新为依托。没有科技含量或科技含量低的设施农业，将无法确保设施农业得到有效的发展，其经济效益也是相当有限的。只有以科技创新为依托，才能把资源优势转化为市场竞争力优势、经济效益优势，从而使设施农业能走上一条快速、持续发展的道路。因此，必须加大科研投人和开发力度，切实解决设施农业生产中的关键技术难题，重视绿色环控设施农业相关技术的协作攻关，积极开展设施农业配套技术的开发研究，切实解决限制设施农业持续发展的一系列问题，如植物耐低温弱光调控与节能生产、设施土壤可持续利用、病虫害防控与产品安全保障等关键技术问题。   
　　3．关注农产品安全，进行无害化设施生产  与生物技术结合，开发出具有抗逆性强、抗病虫害、耐贮藏和高产的温室作物新品种，全面提高温室作物的产量和品质；减少化肥和农药的投放，降低对农产品和环境的污染，改善农田生态环境；利用生物制剂、生物农药、生物肥料等专用生产资料，向精确农业方向发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。另一方面，通过对温室环境的进一步优化研究，建立环境控制计算机专家系统，实时监测控制作物生长环境，并诊断病变，做出合理的防治建议。
　　4．加快设施生产标准化进程  我国在设施农业的管理技术方面与国外水平存在明显差距。借鉴有机农业、生态农业等先进模式及世界农业标准化的经验，建立完善的绿色环控设施农业标准化体系，包括温室及配套设施性能、结构、设计、安装、建设、使用标准；设施栽培工艺与生产技术规程标准；产品质量与监测技术标准等，从而提高科技成果对设施农业的贡献率，提高设施农业的产量水平，并确保设施农产品质量安全。
　　5．循序渐进推进绿色环控设施农业进程  我国设施农业的技术水平与国外水平尚存在明显差距。我们一方面不能固步自封，停留在目前的低水平设施农业水平上，另一方面，我们也不能脱离我国的社会经济水平，盲目引进发达国家设备来提升我国的设施农业水平。然而，作为我国现代农业发展方向之一的绿色环控设施农业，其发展也不是一蹴而就，需要基础性和应用性研究并举，配套装备开发和农艺技术革新并举的策略，遵循以点带面，走循序渐进的发展模式。
　　
　　四、结语

　　设施农业既是一种高效、优质生产的新技术，又是一个富有活力和发展前景的新兴农业产业。尽管目前设施农业还存在着这样那样的问题，但是随着绿色环控设施农业理念的形成及发展，随着设施农业栽培和工程技术的不断进步，应当发展符合我国国情、高度町控、安全无害、高标准化的现代设施农业体系，设施农业在我国必将得到持续、快速、健康的发展。