白義奎 須暉

行業(yè)科技發(fā)展背景

溫室結(jié)構(gòu)逐漸形成與各地區(qū)域氣候特征相適應的型式

溫室設(shè)計更加趨于專業(yè)化，地區(qū)特點明顯。根據(jù)不同地區(qū)的生態(tài)氣候特點，設(shè)計建造出適應西北歐、地中海沿岸國家、北美、日本、中國等世界溫室主產(chǎn)區(qū)氣候特點的溫室生產(chǎn)系統(tǒng)，應用效果顯著。

機械化、自動化與智能化技術(shù)廣泛應用

充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動化技術(shù)，研制開發(fā)設(shè)施生產(chǎn)全程各個環(huán)節(jié)的機械裝置（機器人），極大地減少勞動力使用，勞動生產(chǎn)效率顯著提升。

節(jié)能與新能源利用技術(shù)得到普遍重視

溫室（地源、水源、空氣源）熱泵、溫室太陽能發(fā)電、光纖導光、LED補光、溫室保溫蓄熱材料與方法等新能源應用技術(shù)與節(jié)能技術(shù)在溫室生產(chǎn)上的開發(fā)應用得到前所未有的重視。

安全和優(yōu)質(zhì)設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)成為研究熱點

優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品市場空間膨脹，價格差異拉大，帶動了高端農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)積極性的提高。與之相匹配的生產(chǎn)技術(shù)、裝備、產(chǎn)品的研究與開發(fā)成為研究和應用的熱點。

保護耕地資源的非耕地溫室生產(chǎn)技術(shù)和土壤修復技術(shù)需求迫切

非耕地溫室建造和管理技術(shù)、劣化土地修復技術(shù)和替代技術(shù)都成為亟待解決的問題。

行業(yè)科技發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)科技發(fā)展取得的主要成就

◆ 日光溫室設(shè)計理論和建造技術(shù)方面居全國領(lǐng)先水平 在創(chuàng)造了日光溫室的基礎(chǔ)上，連續(xù)研制開發(fā)出第一代、第二代、第三代節(jié)能型日光溫室。第一代節(jié)能日光溫室按冬至日正午時刻太陽高度角來確定前坡合理采光角；第二代節(jié)能日光溫室按合理采光時段來進行設(shè)計，即以保證冬至日正午前后4 h的合理采光時段來確定前坡合理采光角。第三代節(jié)能日光溫室首次提出合理采光、保溫和蓄熱的理論與方法，使得日光溫室在采光、保溫、蓄熱等各方面性能有了顯著提高，為全國日光溫室的應用奠定了理論基礎(chǔ)。

◆ 日光溫室蔬菜生產(chǎn)技術(shù)總體水平快速提高，居國內(nèi)領(lǐng)先水平 在應用優(yōu)良結(jié)構(gòu)節(jié)能日光溫室的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)的日光溫室工廠化育苗技術(shù)、主要果菜抗逆境管理技術(shù)、溫室綜合環(huán)境控制技術(shù)、無害化植保技術(shù)、水肥一體化精確控制技術(shù)等生產(chǎn)技術(shù)體系，實現(xiàn)了在北方高寒地區(qū)不加溫全季節(jié)生產(chǎn)果菜并獲得大面積高產(chǎn)的成果，僅用荷蘭溫室1/15的能耗，實現(xiàn)了他們30%的產(chǎn)量。

◆ 日光溫室機械化裝備水平有了長足進步 為日光溫室專門設(shè)計的機械裝置提高了日光溫室生產(chǎn)的勞動生產(chǎn)率，減少了勞動強度和勞動力需求，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要的推動作用。電動卷簾機已成為溫室的標配，溫室后墻懸掛的小滑車、黃瓜半自動落蔓裝置、拉鏈式半自動卷膜放風機、電動消霧機、土壤消毒機等裝備極大地減輕了設(shè)施農(nóng)業(yè)勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。

遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)科技發(fā)展存在的主要問題

現(xiàn)代日光溫室設(shè)計建造缺乏進一步原創(chuàng)性成果，日光溫室停留在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式上沒有新的突破。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在許多方面無法適應生產(chǎn)的需要，配套裝備無法順利安裝使用，施工質(zhì)量和速度無法保證，對土地的破壞嚴重等問題突出。

配套機械裝置不完善，相關(guān)的研究開發(fā)工作薄弱，大專院校和科研機構(gòu)有針對性的技術(shù)攻關(guān)較少，科技管理部門也沒有這方面的科技立項支持。少數(shù)小型企業(yè)開展的研制工作不系統(tǒng)、技術(shù)水平不高。因此導致日光溫室機械化、自動化程度低，控制精度低，勞動強度大。

對設(shè)施栽培主要作物對環(huán)境的綜合需求了解不深入，栽培管理技術(shù)規(guī)程中對溫度、光照、氣體、水分、營養(yǎng)等條件的給定單一、模糊，缺乏科學嚴謹?shù)木C合環(huán)境控制目標和控制方案。

設(shè)施主要作物栽培管理技術(shù)水平距世界先進水平還有較大差距，在設(shè)施專用品種選育、工廠化育苗技術(shù)、新型栽培模式和管理技術(shù)、作物抗逆生理及技術(shù)、健康土壤保持和劣化土壤修復與替換技術(shù)、全程質(zhì)量追溯體系、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用等方面需要持續(xù)、系統(tǒng)、深入地開展研究，以提高遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)整體管理水平。

設(shè)施農(nóng)業(yè)科技研究體系不夠完善。設(shè)施農(nóng)業(yè)是一個集生物、工程、環(huán)境、機械、自動化、網(wǎng)絡(luò)等多學科于一體的綜合性學科產(chǎn)業(yè)，學科跨度較大。開展相關(guān)研究，必須組織多方面科技力量進行聯(lián)合攻關(guān)。

行業(yè)科技發(fā)展思路與目標

實施“以生產(chǎn)設(shè)施專業(yè)化為目標，以節(jié)能節(jié)地為原則，以保障食品安全為核心，實現(xiàn)專業(yè)化可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。為實現(xiàn)上述目標，提出如下設(shè)施農(nóng)業(yè)科技發(fā)展思路。

設(shè)施農(nóng)業(yè)科技發(fā)展思路

◆ 堅持以日光溫室為生產(chǎn)主體設(shè)施 設(shè)施農(nóng)業(yè)科技投入的重點要放在具有遼寧地方特點的新型日光溫室的研制開發(fā)及第三代節(jié)能型日光溫室的制造工藝上，放在以日光溫室園藝作物生產(chǎn)管理技術(shù)上。把溫室制造與作物生產(chǎn)技術(shù)緊密結(jié)合起來，開發(fā)出軟硬件相匹配的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。

◆ 把節(jié)約能源作為遼寧設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展的基本方針 我國資源和市場特點決定了走節(jié)能減排的道路是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。必須依靠科技進步，研發(fā)節(jié)能材料、裝備、技術(shù)，提高設(shè)施節(jié)能效果；研究開發(fā)與節(jié)能設(shè)施相配套的節(jié)能栽培技術(shù)，最大限度地利用日光等天然能源來滿足生產(chǎn)的需要。

◆ 把節(jié)約耕地和提高土地利用率作為設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展首要原則 土地資源日趨緊張，國家對耕地的保護措施越來越嚴格。因此，應從三個方面提高設(shè)施農(nóng)業(yè)土地利用率：一是充分利用非耕地（三荒地：荒山、荒坡、荒灘）發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，減少占用耕地；二是通過改良設(shè)施結(jié)構(gòu)，增加設(shè)施覆蓋率；三是調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，提高設(shè)施內(nèi)土地和空間的利用率。應緊密圍繞上述問題開展非耕地設(shè)施建造和栽培管理技術(shù)的科技攻關(guān)。

◆ 把設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題貫穿科技發(fā)展的始終 遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)有三十余年了，由于觀念和技術(shù)的落后導致的對自然資源破壞性、掠奪性開發(fā)利用和急功近利、殺雞取卵式的生產(chǎn)方式造成了遼寧省土地、水資源的不可逆破壞，嚴重影響了遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，遼寧省設(shè)施農(nóng)業(yè)科技發(fā)展必須堅持走可持續(xù)發(fā)展道路。

目標

今后設(shè)施農(nóng)業(yè)行業(yè)科技發(fā)展的首要任務就是全面提升遼寧省以日光溫室為代表的設(shè)施結(jié)構(gòu)的全面更新?lián)Q代，實現(xiàn)日光溫室制造工廠化、棚室管理機械化和網(wǎng)絡(luò)化、栽培管理科學化、產(chǎn)品安全化。

◆ 產(chǎn)業(yè)規(guī)?？傮w穩(wěn)定，并向著集約化方向發(fā)展 全省設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)定在1000萬畝（66.7萬hm2）的水平，積極推進老基地改造和新型設(shè)施農(nóng)業(yè)標準化小區(qū)建設(shè)。

◆ 日光溫室制造業(yè)快速增長，形成自有品牌 根據(jù)遼寧不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟技術(shù)條件的特點，研制開發(fā)結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)工藝先進的裝配式日光溫室。逐步形成遼寧省自有品牌的溫室生產(chǎn)企業(yè)，推動日光溫室制造業(yè)正規(guī)化發(fā)展。

◆ 技術(shù)裝備水平大幅提升 設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕種、灌溉、植保等作業(yè)機械裝備及溫室智能化環(huán)境控制裝備水平不斷提高，生產(chǎn)環(huán)境明顯改善，勞動強度有效降低，勞動生產(chǎn)率顯著提高。

◆ 設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)標準化、規(guī)范化日趨完善

穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全成為設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)核心目標。圍繞這三個目標研制開發(fā)科學、完整的管理技術(shù)體系，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理標準化水平。

◆ 科技創(chuàng)新能力增強 建立完善以企業(yè)和科研院所為主體、市場為導向、產(chǎn)學研推相結(jié)合的設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新體系、生產(chǎn)管理技術(shù)創(chuàng)新體系，基礎(chǔ)研究和應用開發(fā)研究協(xié)調(diào)推進，科技成果轉(zhuǎn)化和普及應用速度加快。

行業(yè)科技發(fā)展的主要任務

重點領(lǐng)域

行業(yè)科技發(fā)展的重點領(lǐng)域為：

① 日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計與建造和裝備制造。

② 現(xiàn)代日光溫室園藝作物節(jié)能高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)模式與技術(shù)體系創(chuàng)建。

③ 設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)研究。

④ 物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)的應用。

重大關(guān)鍵技術(shù)

◆ 現(xiàn)代裝配式節(jié)能型日光溫室節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與建造 優(yōu)選和研制設(shè)施結(jié)構(gòu)低成本節(jié)能新型透光覆蓋材料、保溫材料和蓄熱材料；研究設(shè)施結(jié)構(gòu)低成本節(jié)能設(shè)計方法；研制設(shè)施結(jié)構(gòu)低成本節(jié)能優(yōu)化設(shè)計軟件。

研究適宜不同地區(qū)環(huán)境的設(shè)施低成本節(jié)能結(jié)構(gòu)參數(shù)；優(yōu)化設(shè)計和建造低成本節(jié)能連棟溫室、現(xiàn)代日光溫室、山地日光溫室、荒漠鹽堿地日光溫室及抗臺風設(shè)施；并制定其設(shè)計建造標準。

◆ 日光溫室環(huán)境控制及輕簡化高效栽培設(shè)備裝置設(shè)計制造 研制不同類型日光溫室采光、蓄熱、保溫、放風、氣體流動等環(huán)境模擬模型；研制環(huán)境模型軟件。

研制低成本高性能適于日光溫室輕簡化生產(chǎn)的水肥一體化裝備及自動控制系統(tǒng)、小型耕耘設(shè)備、植株調(diào)整設(shè)備、植保設(shè)備、運輸設(shè)備等，開發(fā)適于設(shè)施園藝作物栽培模式的定植槽等裝備。

◆ 日光溫室園藝作物節(jié)能高效優(yōu)質(zhì)無害化生產(chǎn)模式與管理技術(shù) 研究設(shè)施園藝作物水、肥、藥高效利用機理；創(chuàng)新水、肥、藥高效利用技術(shù)；研究農(nóng)業(yè)廢棄物設(shè)施園藝作物生產(chǎn)利用原理。

研究日光溫室資源高效利用全季節(jié)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)土壤栽培、無土栽培及營養(yǎng)基質(zhì)栽培關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建耕地和非耕地設(shè)施蔬菜資源高效利用全季節(jié)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)模式與技術(shù)體系，制定生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程與標準。

◆ 日光溫室園藝作物環(huán)境控制綜合指標和方法的確定 研究適于園藝作物低成本節(jié)能育苗的設(shè)施、設(shè)備，優(yōu)化育苗環(huán)境管理指標，研制幼苗生長調(diào)控技術(shù)，建立低成本節(jié)能優(yōu)質(zhì)育苗程序與技術(shù)體系，制定育苗技術(shù)標準。

研究低溫弱光下設(shè)施園藝作物座果障礙、光合作用和物質(zhì)運輸障礙、物質(zhì)吸收障礙、產(chǎn)品器官障礙等的防控機理；創(chuàng)新關(guān)鍵防控技術(shù)。

◆ 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室管理方面的應用 主要研制溫室低成本遠程物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和小型溫室群環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；研制適于小型溫室的低成本環(huán)境監(jiān)控裝備；開發(fā)溫室環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控實用技術(shù)系統(tǒng)。

◆ 溫室土壤健康保持及障礙土壤修復技術(shù) 研究設(shè)施園藝作物土壤低成本高效健康保持、輕度連作障礙土壤低成本高效修復和重度連作障礙土壤低成本高效利用技術(shù)，研究農(nóng)業(yè)廢棄物在設(shè)施園藝作物連作障礙防控中的高效利用技術(shù)，建立設(shè)施園藝作物連作障礙防控技術(shù)體系。

重大科技項目

◆ 現(xiàn)代裝配式節(jié)能型日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與建造工藝研究 實現(xiàn)日光溫室設(shè)計建造的突破性創(chuàng)新和升級換代。

① 根據(jù)不同作物對環(huán)境條件的不同要求，研制開發(fā)適合于蔬菜、果樹、食用菌、動物養(yǎng)殖等功能的專用溫室結(jié)構(gòu)。

② 研制開發(fā)具有突破性創(chuàng)新思想的全組裝式、適用于四季生產(chǎn)的日光溫室。實現(xiàn)工廠制造、現(xiàn)場模塊組裝。

③ 研制開發(fā)高效率新型保溫材料、蓄熱材料。

◆ 現(xiàn)代日光溫室綜合環(huán)境節(jié)能調(diào)控目標與調(diào)控技術(shù)研究

① 研制開發(fā)與不同類型日光溫室相配套的環(huán)境調(diào)控設(shè)備。包括卷被、除雪、除塵、通風、除濕、內(nèi)保溫、蓄熱、加溫、灌水施肥、CO2釋放等設(shè)備。

② 建立以節(jié)能、優(yōu)質(zhì)為基礎(chǔ)，以作物健康生長和病蟲害防治為目的的溫室作物綜合環(huán)境管理指標和控制技術(shù)。

◆ 現(xiàn)代日光溫室園藝作物省力化栽培模式與技術(shù)體系創(chuàng)建

① 提高勞動生產(chǎn)率的輕簡化機械裝置。包括土地整理、植株調(diào)整、高效植保機具、采收包裝、室內(nèi)運輸。

② 運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)溫室環(huán)境、作物生長狀態(tài)遠程監(jiān)視，實現(xiàn)溫室調(diào)控遠程控制。

◆ 現(xiàn)代日光溫室園藝作物節(jié)能高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)模式與技術(shù)體系創(chuàng)建

① 適合遼寧地區(qū)的工廠化育苗技術(shù)體系建立與完善。包括工廠化育苗溫室、專用設(shè)備、專用生產(chǎn)資料的研制開發(fā)，工廠化穴盤育苗的管理技術(shù)。

②日光溫室主要園藝作物安全高產(chǎn)栽培技術(shù)體系建立與完善。包括溫室無害化植保技術(shù)、高效栽培模式、棚室管理技術(shù)。

③ 日光溫室高品質(zhì)園藝作物生產(chǎn)技術(shù)體系創(chuàng)建。建立與完善高品質(zhì)（衛(wèi)生品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、口感等）蔬菜生產(chǎn)技術(shù)體系。

④ 適用于非耕地溫室生產(chǎn)的有機基質(zhì)容器栽培技術(shù)體系建立。

◆ 現(xiàn)代日光溫室園藝作物逆境調(diào)控技術(shù)研究創(chuàng)新 針對日光溫室周年生產(chǎn)可能遇到的環(huán)境調(diào)控問題，開展對主要溫室栽培園藝作物在低溫、高溫、高鹽等逆境條件下的生理反應和調(diào)控技術(shù)及機理，提高作物抵抗逆境的能力。

◆ 日光溫室可持續(xù)生產(chǎn)土壤健康保持技術(shù)與劣化土壤修復技術(shù)體系

① 溫室土壤健康保持技術(shù)。從土壤投入品和水肥管理入手，研究防止或減緩溫室土壤次生鹽漬化、土壤連作障礙等嚴重影響生產(chǎn)效果的土壤問題。

② 劣化溫室土壤修復技術(shù)。針對不同程度的劣化土壤研究修復技術(shù)，使之逐步恢復健康狀態(tài)。

重大科技工程

◆ 溫室及裝備水平提升工程 依托溫室生產(chǎn)企業(yè)、相關(guān)大學科研院所，聯(lián)合開展現(xiàn)代裝配式高效節(jié)能型日光溫室設(shè)計、制造工藝和配套環(huán)控和生產(chǎn)管理裝備的研制開發(fā)，全面提升遼寧省日光溫室制造水平。

◆ 設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)提升工程 以高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全為目標，進一步提升設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)水平，制定和完善生產(chǎn)管理技術(shù)規(guī)程，推動生產(chǎn)水平穩(wěn)步提升。

◆ 設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展工程 以減少耕地占有量、防止和減輕溫室土壤劣化為首要目標，開展非耕地溫室建造、栽培模式、管理技術(shù)等方面的系統(tǒng)研究，形成具有遼寧省地域特點的非耕地溫室生產(chǎn)系統(tǒng)。開展設(shè)施土壤健康保持和輕度劣化土壤修復、重度劣化土壤替換的生產(chǎn)技術(shù)體系研究開發(fā)，確保遼寧省日光溫室產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

*項目支持：遼寧省“十二五”重大項目（2011215003）。

作者簡介：白義奎（1968 -），男，沈陽農(nóng)業(yè)大學，教授，博士，從事設(shè)施環(huán)境工程研究。