什么是设施农业：
设施农业就是运用现代工业技术成果和方法、用工程建设的手段为农产品生产提供可以人为进行控制和调节的环境和条件，使植物和动物处于最佳的生长状态，使光、热、土地等资源得到最充分的利用，形成农产品的工业化生产和周年生产，从而更加有效地保证农产品的供应，提高农产品质量、生产规模和经济效益，促进农业现代化。主要内容是与集约化种、养殖业相关的园艺设施和畜禽舍的环境创造、环境控制技术及与其配套的各种技术和装备。因此，设施农业又被称为工厂化农业。
一、我国设施农业的基本情况
设施农业是随着农业现代化和农村种植业结构调整而发展起来的新型产业。近20年来，我国的设施园艺栽培面积已突破210万公顷（2000年），与1980年相比增长了近3000倍，总面积达世界第一；全国人均占有设施面积16m2，每年人均消费蔬菜量的20％由设施栽培提供。设施园艺的发展基本上解决了我国长期以来蔬菜供应不足的问题，并实现了周年均衡供应，达到了淡季不淡，周年有余的要求。随着我国农业由传统农业向现代农业的转变，农产品由数量型向质量效益型转变，各种现代化装备也在不断地进入设施农业领域。据不完全统计，我国的大型温室面积已超过700公顷，1000m2以上的连栋温室全国32个省市自治区无一空白，设施生产已从蔬菜扩展到了花卉、瓜果以及畜禽、水产养殖、林木育苗、食用菌、中草药等领域。近年来，大型连栋温室以每年超过100公顷的速度增长，由此，温室生产和经营企业以及相关产业均得到了快速发展。目前，国内从事温室制造的企业已从20世纪80年代的5～6家发展到300余家。温室工程为解决我国城乡居民菜篮子和农民增收，为推进农业结构调整发挥了重要作用，温室种植养殖已在农业生产中占据重要地位。
二、温室类型及其性能
1. 温室类型
学术上从不同的角度出发，对温室有各种分类方法，但生产中通用的温室分类还是按照其使用性能来区分，同种类型中不同的变型按覆盖材料的不同来区分。目前国内常用的温室类型主要有塑料大棚（含中小拱）、日光温室和连栋温室。
塑料大棚
是指以塑料薄膜作为透光覆盖材料的单栋拱棚，一般跨度在6.0～12.0m，脊高2.4～3.5m，长度在30～100m以上。它主要在我国南方地区使用，功能是冬季保温，夏季遮阳、防雨；在北方地区使用的主要是起春提早、秋延后作用，一般比露地生产可提早或延后一个月左右。由于其保温性能较差，在北方地区一般不用它做越冬生产。
日光温室
是我国科技工作者在一面坡温室的基础上不断完善提高开发出来的一种具有中国特色的温室型式。它是以太阳能为主要能源，夜间采用活动保温被在前屋面保温进行越冬生产的单屋面塑料薄膜温室。该类温室的东、西、北三面墙体和后屋面采用高保温建造材料，在我国北方地区使用，正常条件下不用人工加温可保持室内外温差达20～30℃以上。此类温室现已推广到北纬30°～45°地区，是北方地区越冬生产园艺产品的主要温室型式。温室跨度一般为6～10m，脊高2.6～3.5m，长度多在60～80m。
连栋温室
是将多个单跨的温室通过天沟连接起来的大面积生产温室。它克服了单跨温室表面积大，冬季加温负荷高；操作空间小，室内光温环境变化大；占地面积大，土地利用率低等缺点，能够完全实现温室生产的自动化和智能化控制，是当今世界和我国发展现代化设施农业的趋势和潮流。连栋温室根据结构型式和覆盖材料不同，分为连栋玻璃温室、连栋塑料温室和聚碳酸酯板温室（PC板温室）。其中连栋塑料温室又根据覆盖塑料薄膜的层数分为单层塑料薄膜温室和双层充气温室。PC板温室也根据聚碳酸酯板材料的不同，分为PC中空板温室和PC浪板温室。温室的屋面型式有拱圆形、锯齿形和人字形等。一般柔性透光覆盖材料（如塑料薄膜）常采用圆弧形屋面，而刚性透光覆盖材料（如玻璃和PC板）则采用平直屋面，并主要为人字形屋面。连栋温室的跨度一般在6.0～12.0m，常用跨度为6.0m、6.4m、8.0m、9.6m和10.8m，温室开间在3～5m，常用的是3.0m、4.0m和4.5m。根据温室的跨度和开间模数，温室的面积可建设在几百m2到十几万m2，但考虑到温室的降温和室内操作运输，国内一座连栋温室的面积多在1hm2（10000m2）以下，其中以3000～5000m2者居多。连栋温室一般都配备有比较完备的环境调控设施，可进行周年生产，适合于全国不同地区建造。
2. 温室主要性能及评价指标
（1）温室的透光性能
温室是采光建筑，其透光性能的好坏直接影响到室内种植作物光合产物的形成和室内温度的高低。透光率是评价温室透光性能的一项最基本的指标，它是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。透光率越高，温室的光热性能越好。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能和温室屋面形状及骨架阴影率的限制，而且随不同季节、不同时刻和太阳高度角的变化，温室的透光率也在随时变化。夏季室外太阳辐射较强，既使温室的透光率不高，透进温室光照强度的绝对值仍然较高，要保证作物的正常生长，就要配置适当的遮阳设施。但到了冬季，由于室外太阳辐射较弱，太阳高度角较低，温室透光率的高低就成了作物生长和选择种植作物品种的直接影响因素。一般而言，玻璃温室的透光率在60％～70％，连栋塑料温室在50％～60％，日光温室可达到70％以上。
（2）温室的保温性能
温室冬季运行的主要问题是需要耗能进行加温。提高温室的保温性能，降低能耗，是提高温室生产效益的最直接的手段。衡量温室保温性能的指标除了温室围护结构的保温热阻外，温室的保温比是一项最基本的指标。温室保温比指热阻较大的围护结构覆盖面积和地面积之和与热阻较小的透光材料覆盖表面积的比值。保温比越大，说明温室的保温性能越好。一般温室的保温比均小于1.0，但日光温室的保温比常大于1.0，所以日光温室的保温性能要远远优于其他温室，在我国北纬40以南地区日光温室内冬季不加温或仅用少量临时加温即可种植喜温果菜安全越冬，其主要原因就在于此。
（3）温室的耐久性
温室是一种高投入、高产出的农业生产设施，其一次性投资较露地生产投入要高出几十倍，乃至几百倍，其使用寿命的长短直接影响到每年的折旧成本和生产效益，所以温室建设必须要考虑其耐久性。
影响温室耐久性的因素除了温室材料的耐老化性能外，还与温室主体结构的承载能力有关。透光材料的耐久性除了自身强度外，还表现在其透光率随时间的衰减程度上，往往透光率的衰减是影响透光材料使用寿命的决定性因素。设计温室主体结构的承载能力与出现最大风、雪荷载的再现年限直接相关。一般钢结构温室使用寿命在15年以上，要求设计风、雪荷载采用25年一遇最大荷载；竹木结构简易温室使用寿命为5～10年，设计风雪荷载采用15年一遇最大荷载。
由于温室运行长期处于高温、高湿环境，构件的表面防腐就成了影响温室使用寿命的一个重要因素。对于钢结构温室，受力主体结构一般采用薄壁型钢，其自身抗腐蚀能力较差，在温室中使用必须进行热浸镀锌表面防腐处理，镀层厚度要求达到150～200μm以上，这样才可保证15年的使用寿命。对于木结构或钢筋焊接桁架结构温室，必须保证每年做一次表面防腐处理。
（4）温室的造价
温室造价是影响温室投资和效益的最重要因素之一。一般塑料大棚造价在20～40元/m2，日光温室在50～150元/m2，连栋塑料温室在200～300元/m2，玻璃温室在600～800元/m2，PC中空板温室在700～1000元/m2。连栋温室由于设备配置不同，其价格差异可能很大。
三、温室设施在我国的发展历程
1. 塑料大棚
塑料大棚是随着塑料薄膜的发明和在我国的生产应用而诞生和发展的。20世纪50年代中期我国首先从日本引进农用聚乙烯薄膜开始在中小棚进行蔬菜春早熟栽培试验并获得成功，60年代初上海、北京相继生产出农用聚乙烯和聚氯乙烯薄膜，大大推动了我国设施农业的发展，1965年吉林长春首先建起了我国第一栋竹木结构塑料大棚，随之，相继开发了钢筋混凝土结构和钢筋焊接桁架结构塑料大棚，并从北方地区推向了南方地区。随着1980年北京塑料研究所研制成功低密度长寿聚乙烯农膜（LDPE）和中国农业工程研究设计院开发设计成功国产镀锌钢管组装式骨架结构，并于1984年列入国家标准，使我国的塑料大棚走向了成熟和定型。到目前为止，塑料大棚的规格和技术要求还仍然沿用当时的标准条件。
2. 日光温室
早在20世纪30年代，我国的辽南地区就有日光温室进行蔬菜越冬生产，但直到80年代中期以辽宁海城和瓦房店为代表的高效节能日光温室才开始受到人们的重视。在塑料大棚无法越冬生产，连栋温室建设投资和生产成本居高不下的情况下，为了解决北方地区冬季新鲜蔬菜生产和供应的问题，日光温室适时而生。由于其高透光率和高保温性能，在北方地区冬季生产喜温果菜可基本不加温或只用临时加温，因而显著地降低了温室的运行成本，很快在北方地区得到大面积推广，成为北方农村广大农民脱贫致富的最有效的设施，并因此使我国北方地区冬季蔬菜供应短缺的局面彻底得到了改观。为了从理论上研究和分析日光温室的性能，并进一步提高温室的采光和保温性能，农业部将“日光温室性能优化与配套栽培技术研究”列入了“八五”科研攻关课题，组织科研院所进行了科技攻关，农业部农业技术推广中心也与各省市组成联合协作网，使高效节能日光温室的理论得到了很快升华，并迅速地推广到了广大农村。日光温室由此成为具有中国独特风格的温室型式，不仅在我国北方地区大面积推广，而且还受到第三世界，甚至发达国家的青睐。
3. 连栋温室
我国的现代化连栋温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。早在1977年我国就自行设计制造了北京玉渊潭连栋温室，1979年北京四季青从日本引进第一栋玻璃钢温室，从此开始了我国研究和发展连栋温室的历程。1979～1987年是我国引进温室发展的第一个高潮，先后从欧美和日本等发达国家引进了21.2hm2连栋温室，由于当时只注意引进了温室设备，忽略了温室的管理和栽培技术，引进温室由于能耗过高、栽培管理不当，相继因亏损而停止了生产，致使20世纪90年代初我国大型连栋温室跌入了发展的低潮。
“九五”初期，以以色列温室为代表的北京中以示范农场的建立，拉开了我国第二次学习和引进国外现代温室的序幕，上海花费1亿元人民币从荷兰、以色列等国引进15hm2现代化连栋温室，并组建了引进消化科研组和专家组，从温室设备配置到温室栽培品种与栽培技术各个方面对引进温室进行了全面的研究，全国各地也在学习中以示范农场的基础上从法国、美国、西班牙等国相继引进了上百公顷连栋温室。这些引进温室促成了国家科技部在“九五”期间将“工厂化高效农业示范工程”列为国家农业科技攻关重大产业化工程项目。通过引进学习和自主开发，目前我国已经能够设计生产各种现代化连栋温室，国内温室厂家也迅速发展到300多家，全国2/3以上的连栋温室都是国内设计、生产和安装的。目前我国现代化温室，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较大差距。
四、我国设施农业的发展特点
20世纪80年代以来，我国设施农业的发展有五大特点：
一是大型园艺设施的比重明显加大。1999年度，温室和大中棚的比重分别达到26%和34%，与1982
年度相比，分别上升了12％和17％，而小拱棚的比重则下降了29％。其原因主要是随着设施园艺的迅速发展，设施蔬菜等超时令、反季节园艺产品的季节差价明显缩小，小型设施的单位面积产出率低、比较效益下滑，收益显著低于大型设施，加上作业不便，劳作强度大，逐步富裕起来的农民也需要改善劳动条件。
二是节能日光温室发展迅猛，加温温室发展缓慢。加温温室占温室面积的比重，由1982年度的30%下降到1999年度的6％；同期，普通日光温室面积的比重由70%下降到34%，节能日光温室则从无到有，在温室面积中的比重猛增至61%。
三是以遮阳网覆盖栽培为主的夏季设施园艺快速发展。20世纪80年代后期，国产耐候塑料遮阳网试制成功，首先在蔬菜生产上进行应用研究和示范推广，并迅速在花卉和茶叶生产上推广应用，1999年度遮阳网覆盖栽培面积已达13.7万hm2。
四是现代化连栋温室发展加速。20世纪70年代末至80年代初，我国从日本、欧美引进的现代化连栋温室，由于使用效果普遍不佳，引进和发展现代化连栋温室开始降温；进入90年代以后，特别是1995年以来，随着创办农业科技示范园区的工作得到各级领导的高度重视，各地发展现代化连栋温室急剧升温，相继大量引进发达国家的现代化连栋温室，同时也带动了国产现代化连栋温室制造业的发展，目前国内现代化连栋温室面积已超过700hm2。
五是优质高产栽培和无公害生产技术体系开发取得可喜进展。80年代初，我国山西太原曾创造出塑料大棚番茄持续高产的经验，产量达到约25kg/m2；80年代末90年代初，我国辽宁瓦房店又创造了节能日光温室黄瓜持续高产典型，产量达34.5kg/m2；90年代中后期，辽宁岫岩节能日光温室番茄单产突破30t/hm2，山西太谷节能日光温室番茄单产高达34.5t/hm2；随后河北、山东等地也涌现了一批日光温室蔬菜高产典型。近年来，随着城乡居民生活的小康化，人们的安全、营养、保健意识显著增强，卫生质量成为人们选择消费的第一要素，绿色消费正在成为时尚，社会各界强烈呼吁发展无公害食品，园艺产品无公害生产提上了重要议事日程。各级政府、职能部门高度重视，都在加速推进无公害生产，以蔬菜为重点研究制定并组织实施无公害农产品质量标准和生产技术规程的省份已过半数，农产品安全卫生质量问题可望在3～5年内基本解决。
五、2001年我国设施农业的科技发展
1. 设施农业科技项目受到国家前所未有的重视
（1）“工厂化农业关键技术研究与示范”被列入国家科技部“十五”国家重点科技攻关项目为巩固“九五”重大科技产业工程项目：“工厂化高效农业科技产业工程项目”攻关成果，进一步加大工厂化农业的科技创新力度，在工厂化农业关键技术的研究与开发方面实现重点突破和技术跨越，显著缩小我国工厂化农业生产在温室环境控制、专用品种选育、种苗生产、高产栽培技术等方面与世界发达国家的差距，为我国从农业大国向农业强国迈进提供强有力的技术支撑，科技部于2001年启动了“十五”国家科技攻关计划――“工厂化农业关键技术研究与示范”项目。
攻关项目设立了10项课题：①温室环境智能控制关键技术研究与开发；②工厂化生产专用品种选育；③设施园艺工厂化高效、安全生产关键技术研究；④温室蔬菜连作障碍综合治理技术研究与产业化示范；⑤现代大型温室标准化栽培技术体系研究与产业化示范；⑥日光温室节能关键技术研究与产业化示范；⑦华北地区温室高效生产技术研究与产业化示范；⑧东部沿海地区温室高效生产技术研究与产业化示范；⑨华南亚热带地区温室高效生产技术研究与产业化示范；⑩西北地区日光温室应用技术研究与产业化示范。
（2）“设施园艺可控环境生产技术”被首次列入国家“863”计划
为适应我国农业进入新阶段后对农业高新技术的迫切需求，2001年国家发布的第三批“863”攻关项目，在生物和现代农业技术领域的“现代农业技术”主题下，选择了“农作物高效育种技术及优质高产多抗专用品种选育、现代节水农业技术与新产品、现代农业信息技术与精准农业、可控环境生产技术”等10个重点研究方向。其中可控环境农业生产技术属设施农业工程技术的范畴，节水农业技术、现代农业信息技术均与设施农业工程技术密切相关。这是我国“863”高新技术研究中首次将设施农业生产技术纳入，充分表明国家对该技术发展的高度重视。
2. 首批设施农业行业标准公布实施
自1984年我国首次发布《农用塑料棚装配式钢管骨架》国家标准之后，一直没有后续关于温室的标准颁布，2001年10月中国机械工业联合会首次发布了有关温室设施的机械行业标准6项（如下），为规范我国温室产业迈出了可喜的第一步。
JB/T 10286-2001 日光温室结构
JB/T 10288-2001 连栋温室结构
JB/T 10292-2001 温室工程 术语
JB/T 10294-2001 湿帘降温装置
JB/T 10296-2001 温室电气布线设计规范
JB/T 10297-2001 温室加温系统设计规范
3. 科技部公布第一批国家级农业科技示范园（试点）
为了进一步贯彻落实中共中央十五届五中全会精神，按照“全国农业科技大会”的总体部署和《农业科技发展纲要》的具体要求，建立一批符合21世纪现代农业发展方向、对不同地区农业和农村经济发展具有较强示范带动作用的农业科技园区，推进新的农业科技革命，加速农业由主要注重数量型向更加注重质量效益的转变，实现农业的可持续发展，2001年7月国家科技部发布了《农业科技园区指南》和《农业科技园区管理办法（试行）》，提出农业科技园区发展应采取先行试点、总结经验、稳步推进的运行方式，首先选择一批基础较好、符合农业科技园区基本条件和要求的园区进行试点，运行一段时间后，按照《农业科技园区综合价指标体系》进行考评和验收，达标者正式挂牌，然后总结经验，安排第二批、第三批园区的评审与批复。2001年8月科技部通过专家评审，确定了山东寿光农业科技示范园等21个园区为首批国家级园区试点单位，表明我国农业正向高科技、现代化方向迈进，向人们展示了现代农业的魅力和美好的发展前景。
六、设施农业与农机化技术
1. 设施农业中采用的现代工业技术
（1）机械技术：育苗播种机械、耕作收获机械、灌溉施肥植保机械、传感执行机械、加温通风设备、予冷储藏设备、包装分级机械、运输机械、基质消毒设备等
（2）工程技术：建筑结构工程、材料工程（包括温室骨架材料、覆盖材料、工程塑料）和节水、节能工程等
（3）计算机与自动控制技术：光、温、水、肥、气等因子的自动监控，作业机械的自动化控制等
（4）信息技术：以产品、市场、技术和市场等为主要内容的网络化管理、模式化运行、远程服务等
（5）生物技术：生物制剂、生物农药、生物肥料等专用生产资料的制备与生产
2. 我国设施农业发展存在的主要问题
（1）缺乏系统研究
（2）缺乏标准规范
（3）缺乏组装配套
（4）缺乏行业管理
3. "十五"期间我国设施农业领域的研究重点
（1）适宜于不同地区、不同生态类型的新型系列温室及相关设施的研究开发，提高我国自主创新能力和设施环境的自动化控制技术水平
（2）设施配套技术与装备的研究开发，包括温室用新材料、小型农机具和温室传动机构、自动控制系统等关键配套产品，提高机械化作业水平和劳动生产率
（3）温室资源高效利用技术研究开发，如节水节肥技术、增温降温节能技术、补光技术、隔热保温技术等，降低消耗，提高资源利用率
（4）采后加工处理技术研究开发，包括采后清洗、分级、预冷、加工、包装、储藏、运输等过程的工艺技术及配套设施、装备等，提高产品附加值和国际市场竞争力
（5）设施栽培高产优质并具有自主知识产权的创新品种选育研究，改变我国设施园艺主栽品种长期依赖国外进口的局面
（6）设施农业高产优质栽培技术和不同品种、不同生态类型模式化栽培技术研究以及生产安全技术研究，如绿色产品生产技术、环境控制与污染治理技术、土壤和水资源保护技术等
（7）温室设施与设施农业产品生产标准化研究，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
4. 结语
今年的全国农业工作会议提出要把增加农民收入作为农业和农村经济发展的基本目标，把战略性结构调整作为农业和农村经济发展的主线，把推进农业产业化经营作为结构调整、农民增收的重要途径，把应对入世挑战作为农业和农村经济工作的紧迫任务；提出通过优化农业生产布局，构建农业优势区域和优势产业带；提出通过实施六大产业发展行动计划，把优势产品和优势产业做大做强。六大产业发展行动计划是：优质、专用粮食等大宗农产品发展行动计划、畜牧业发展行动计划、园艺业发展行动计划、农产品加工业发展行动计划、渔业发展行动计划和农垦发展行动计划。在 “六大行动计划”中，设施农业技术和农机化技术都大有用武之地。
我国加入WTO以后，园艺业和养殖业等劳动密集型产业具有参与国际竞争的潜在优势，设施农业将发挥巨大的作用。设施农业的发展对于农业结构调整、农民增收也将产生重大的影响，设施农业在我国的发展方兴未艾。我国的农机部门有着工程技术的良好基础和人才优势，有着比较系统完善的社会化推广服务体系，设施农业的硬件部分绝大部分都与农机化技术密切相关，设施农业的发展为农机工业和农机化服务体系提供了难得的机遇和广阔的市场前景。在新的形势下，农机化技术、农机生产和推广服务部门不仅应该更好地发挥原有的优势，还应该积极主动地向相关领域扩展、延伸，设施农业领域、农产品加工领域、农村节能与环保领域等都是农机化部门可以大展身手的天地。在市场经济条件下，市场需要什么，就应该开发什么、生产什么。只有大胆探索、勇于创新、与时俱进，把握市场发展的趋势，抓住市场需求的机遇，才能使我们的工作越做越好，也才能使我们的企业永远立与不败之地。
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