国外设施园艺研究现状和发展趋势00675

1、国外设施园艺研究现状和发展趋势· 作者：中国农机互联网· 日期：2008-04-25· 阅读：1034设施园艺是利用现代园艺保护设施、环境调控技术和工业化生产方式，为园艺植物生育创造适宜的环境条件，根据人们的需要，有计划地生产优质、高产的蔬菜、花卉、水果、中药等同艺产品，以期获得理想经济效益的一种环境调控高效农业。国外设施园艺发展现状随着工业化进程的加快，设施园艺的发展以生产优质产品为目标，其技术创新贯穿于相关的各个环节。设施园艺新技术日新月异，曰外发展迅速，发达国家的没施同艺已具备了技术成套、没施设备完善、生产技术规范、质量保证性强、产量稳定等特点。形成了设施制

2、造、环控调控、生产资捌为一体的多功能体系，并在向高层次、高科技以及自动化、智能化和网络化方向发展，实现了周年生产、均衡上市。设施园艺正朝自动化、无人化的方向发展，其主要目的是提高控制及作业精度，提高作业效率，增加作业者的舒适性及安全性。遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于温室的管理与控制中，温室网络管理体系可将环境调控、灌溉系统或营养液的供给。系统作为一个整体，实现远程控制一、国外设施园艺主要成就近年来，国外设施园艺主要在以下方面取得了明显的进步。1环境因子的调控创造适宜的园艺作物生长发育环境，使其生长良好，是设施园艺环境调控的主要目的和设施园艺的主要任务。环境控制的主要内容是温湿度的自

3、动调节、灌水水量、水温自动调节、co：施肥自动调节、温室通风换气自动凋节等。环境调控由单因子控制向多因子综合控制方向发展，主要通过计算机来控制温室环境因子。它将作物在不同生长发育阶段要求的适宜环境条件编制成计算机程序，当某一环境因子发生改变时，其余因子自动作出相应修正或调整。一般以光照条件为始变因子，温度、湿度和co，浓度为随变因子，使这四个主要环境斟子随时处于最佳配合状态，创造作物最佳的生长环境。2作业自动化随着经济的发展，劳动力的成本越来越高，设施囝艺生产中控制投入成本显得十分重要。设施栽设蕊lj6。盟矿“。“培。p耕耘、育苗、定植、收获、包装等作业种类繁多，像摘叶、防病、搬运等作、世需要

4、反复进行，要投人人量的劳动力。又南于设施内高温、高湿等不良劳动环境实现自动化将大大提高劳动效率?冈此，发明厂机器人移苗机、嫁接机、收获机等：移苗机可以进行大量种苗移栽的繁重劳动，并能辨别好苗和坏苗，可把好苗准确地移栽到预定的位置L，而把坏苗剔除：机器人还能根据光反射和折射的原理，准确地测定植物需水量，从而进行灌溉的控制。嫁接机可以准确进行蔬菜秧苗的嫁接，从而节省劳力。收获机可以根据作物的成熟度进行适期收获。这些机器人的应用为设施节能、施肥、经营管理提供方便。3智能控制一些国家在实现了作业和控制自动化的同时电进行人工智能的广泛应用研究，如将专家系统应用于温室的管理、决策、咨询等方面，并开发了大量

5、的软件。在温室自动控制技术和生产实践的基础L，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出适合不同作物生长的温室专家控制系统技术：这种智能化的控制技术将农业专家系统与温室自动控制技术有机结合，以温室综合环境凶子作为采集与分析对象，通过专家系统的咨询与决策，给出不同叫期作物生长所需要的最佳环境参数，并且依据此最佳参数对实时测得的数据进行模糊处理，向动选择合理、优化的调整方案，控制执行机构的相应动作，实现温室的智能化管理与生产。农业专家系统为我们提供了一种全新的处理复杂农、世问题的思想方法和技术手段。它能够根据温室环境条件和作物生长状况

6、，应用适当的知识表达和规则化，推理决策出最适合作物生长的温室环境。将农业专家系统应用于温室的实时监控与自动调控是温室发展的新亮点。这种控制方式既能体现作物生长的内在规律，发挥农业专家在农业生产巾的指导作用，又可充分利用计算机技术的优势，使系统的调控非常方便和有效，实现温室的完全智能化控制。因此，温室专家控制系统技术是种比较理想、有发展前途的控制方式。4区域化布局根据自然环境、消费需求进行温室的合理布局，达到最大利用自然能源的目的，从而达到节能、高效的目的。法国、西班牙、英国、德国、荷兰、比利时、卢森堡，由于地理环境的不同，气候生态类型也不尽相同。英国和荷兰属于海洋性气候；德国、比利时、卢森堡属

7、于海洋性气候向大陆性气候过渡地带；法国西部、巾部属于海洋性气候，东部是大陆性气候；最复杂的是西班牙，北部是温带海洋性气候，中部为大陆性气候，西部为地中海气候。根据区域气候生态类型，布局设施园艺的区域分布，能有效、合理地利用各种资源，取得较好的生产效果=区域化布局是规模化经营发展的需要它的最大优点就是根据设施园艺作物对生态气候条件的选择，充分合理利用其自然资源，在最适合它生长发育的地方充分发挥其生产效率，形成优质品质，取得最好的生产效果。根据市场的需要进行必要的，”业结构调整，能高效、合理地利用资源，取得事半功倍的成效。二、各国发展现状(一)荷兰荷兰位于欧洲西部，温室园艺发展较早，由于地处高纬度

8、地区，日照短，全年平均气温较低，人地矛盾突出，靠围海、围湖造田等手段扩大耕地，人口密度很大?没施园艺是荷兰经济的重要支柱和特色，其没施园艺主要发展经济价值较高的鲜花和蔬菜，大规模地发展玻璃温室和配套的工程设施。全部采用计算机控制。全国现有玻璃温室I1万hm!，其中蔬菜、花卉的生产约各占一半。荷兰的全自动化温室成套设备在世界市场上享有很高的技术声誉，是世界上设施园艺产品出口最大的国家之一，但荷兰的温室生产是一种高能耗的产业，全国每年温室消耗天然气达42亿m。荷兰温室结构主要是文洛型，近年来，开始向大型化方向发展，0 5 hm。以F的温室越来越少。荷兰的种苗行、Ip十分发达，种植者一般都不自己播种

9、育苗，130多家种苗公司向种植者提供优质种苗、种予。在温室结构、计算机控制、机械化、自动化方面的技术、设备开发以及农产品的分级、包装、运输等方面大型温室公司起着重要的作用，促进了没施园艺的发展。荷兰在基于作物生长模型的温室控制系统方面提m一系列的控制模型理论。温室及配套设施的生产完全靠一种高度社会化、专业化和【到际化的市场体系。荷兰是世界著名的鲜花生产土围，花卉销于世界各国，每年出收入达45亿欧元，蔬菜每年出口近35亿欧元。荷兰斟内有十火温室制造公司，多数成立于20艘纪20年代，有较长的生产历史，经验丰富，技术精湛。高成本的投入，高效率的劳动，高质量、高产量的产出，高效益的收入，是荷兰温室园艺

10、tE产持续发展、不断提高的主要原凶。良好的社会服务，是农民集巾精力搞好生产的重要保证。在园艺生产的领域内，除了温室公司外，还有泥炭土公司、种子公司、种苗公司以及肥料、农药、I：具等为生产服务配套的公司。近年来开始注重温室区域布局研究，将温室限定在几个环境和效益好的区域内；研究减少化学能源的使用和cO：的排放，充分有效利用自然能源和减少能源损失，降低能源消耗，开始研究利用地F贮存热能的环境可控温室；使用机器人提高自动化，减少劳动力投入。(二)英国英国对发展没施园艺非常重视，在英I蚓西尔索农业_=陧研究院，科学家们进行r温室环境(温度、湿度、光照、通风及c()：施肥等)与作物生理、温室环境因子的汁

11、算机优化、温室节能、温室自动控制、温室作物栽培与产后处理、无上栽培的研究。目前，英国的温室大量采用计算机管理，主要控制温度、湿度、通风、cO：施肥、营养液供给及pH值、Ec值阑整等。伦敦大学农学院研制的计算机遥控技术，可以观测50 km以外温室内的温度、湿度等环境状况，并进行遥控。为保证c()，气体在温室内分布均匀，温室中通常安装通风机，搅动空气使温室中的c0，浓度一致。cO，施肥在英国温室生产中应用占3()4()，主要是生产规模较大的农户。在温室种植中，无土栽培I温定面积的30，主要以岩棉基质栽培为主占90。在英国温室群建设中，特别注意温室的防风，采用树木做屏障，既美化了环境义町防风。(三)

12、美国美国设施同艺是从第二次世界大战后开始起步的，其发展历程可分为：个阶段，在其强大的r业技术支撑F，20世纪90年代以后取得了明显的发展。在没施号用品种、温室降温设备、环境控制的传感器没备方面处于世界领先地位。在国家相关部门的支持下，其在作物生长模型及配套的控制系统方面都有r很大的进展：美国宇宙中心已采用先进的无土栽培技术，在太空中生产人类生活必需的食物获得成功。美罔主要进行园艺作物的适地栽培，温室面积约19万hm，多数为玻璃温室，少数是双层充气塑料薄膜温室，近几年也建造了少量聚碳酸脂板温室。由于石油价格上涨，为降低温室加温能耗成本，温室的发展出现南移趋势，为r解决夏季室内温度过高的问题，将温

13、室的屋脊提高，充分利用自然通风。如在西南部亚利桑那州沙漠地带，建立了火片温室，从地面到屋脊的高度为7m，到天沟的高度为5 560m，跨度为64m的荷兰文洛型温室，屋顶在天沟处安装一条自来水管，每隔3m设一个喷头，每3分钟自动喷水30 s，降低室内温度，必要时在屋顶喷白灰，加盖遮阴网。通风全部在屋顶，有一半的屋顶天窗_几以启闭，降温效果，室内可比室外低5左右，种植作物效果很好。另个重要研究进展是已经生产出一种光谱选择薄膜，从1995年研究到现在进展很快。这种红外线薄膜可以降低温室内的温度，可使植株矮化，这种新型薄膜的光谱选择能促使作物生长发育。提高进入室内的红光(600700 nm)与远红外光(

14、700800，、m)R：FR的比例，町降低室内温度。多年来的研究已发现在双层玻璃中加入流动的4硫酸铜液体，就可以i设蠲I农芷“降低温室内温度。现在已研究出将一种类似硫酸铜的染料，加入到塑料薄膜中，这种薄膜就能降低远红外光的透射率，其比例为R：FR在2以上，效果较好。以色列由于其恶劣的自然条件，大力发展设施园艺产业，尤其在微灌没施及其控制，处于世界领先地位。由于温室能完全控制作物生长的各种条件，近年来温室农业在以色列取得了飞速发展，温室面积从20世纪80年代的900 hrn。发展到90年代的2 000 hm。，直到日前的3 000 hm。以l·。世界上首个具有一定实际应用价值的温室作物

15、模型就是以色列科研人员的研究成果。在温室作物专用品种的开发研究方面，也具有丰丌当的优势。以色列的现代设施园艺更具鲜明的特点，采用大型塑料薄膜连栋温室，充分利用光热资源的优势和先进的灌溉技术，主要生产花卉和高档蔬荣。以色列温室结构非常先进，它装有幕帘、天窗及遮阳网，可以根据光线强度的不同自动调节和移动，并装有空气温度和湿度调控等温室汁算机环境控制系统。科学家已成功地开发了一系列汁算机软件、硬件，实现了温室中供水、施肥和环境自动化控制。最新的弥雾气候控制技术，使温室降温所需的能耗非常低。以色列的温室从80年代到90年代更新了_代，gJfl计算机控制水、肥和温室小气候，自动调温、调湿、调光，而且结构

16、非常先进，促进了rJ一化农业的大发展。日本是一个气候条件比较恶劣、土地狭窄的岛围，设施同艺的发展经历了四个阶段，目前没施同艺产业相当发达，蔬菜、花卉、水果是其设施园艺的主要产品。温室以塑料温室为主，凶而其塑料行业比较发达；在温室内配套的小型农用机具产品在国际市场上有一定地位；通过计算机控制温度、湿度、CO。浓度、肥料等的现代化温室设备，已在日本各地普及。火面积推广大型双屋而温室及连栋塑料大棚，对内部通风降温设备、保温和加温设备、灌水施肥装置、温湿度调控设施进行r'iA研究，应用了环境综合调控系统，实现了管理自动化、智能化、，日本在鸟取县的沙漠地带进行塑料大棚的蔬菜种植，取得_广良好的效

17、果。北海道大棚穴盘育苗灌水实现，闩动化，月走喷灌机行走速度和喷水量可自行调节，以达到合理灌水的H的，该机主要优点是解决了火棚灌水费r、喷灌不均匀等问题，从而使大棚育苗实现了灌水机械化。司时发展了无土栽培，包括营养液膜栽培、M式水培、深液流水培、水气培、滴灌岩棉培、基质袋培、槽培、渗灌沙培等多种栽培方式。产品采后清选、分级、清洗、包装、预冷等作业实现自动化或半自动化。针对种IR"：保护设施的高温、多湿等不良环境，主要进行设施内播种装置、苗接触刺激装置、莆灌水装置、换气扇的旋转和遮l；日系统的开闭装置(温度、湿度及光照控制)、缺苗和_不11-阿的检测、去除和补栽装置、CO：施肥装置等方面

18、的自动化研究，取得了明显的进步和良好的育苗效果。进行了设施内多功能管理、搬运机器人、灌水、农药的喷洒作业的自动化等研究继设施同艺和无土栽培取得长足发展之后，被称作“第网高技术农业”的植物丁厂在日本也得到了迅速的发展和应用。植物工厂是存全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系，利用钠蒸气灯取代太阳光，并通过计算机将温度、湿度、CO：浓度和肥料等控制在最适合蔬菜生艮发育的水平，植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志，采用水耕栽培、立体栽培、多段化及移动床栽培可提高栽培面积效率24倍，其生产不受自然气候左箱，能免受外界不良环境影响，四季稳定生产。灌水、Iiili，温、

19、湿度管理自动化，播种、定植、采收作业全部是操作计算机，作业变得轻松舒适，展现了美好的发展前景。现在巳能利用植物T厂生产豆芽菜、蘑菇、鸭儿芹、自萝h和生菜等，19922002年，El本建成运行的植物工厂有26个，面积达18 900 Ill2，遍及日本各地，如日本的一家公司设计出一种完全自动化的培育生菜的植物一厂，其生产速度要比通常设施园艺高3倍。但植物Y_NK备建造及运转费用很高。    (六)韩国韩国从1992年开始，政府就把设施园艺作为重点事业来推进发展，到1992年底，设施栽培面积为5 3万hrn，暖房、换气、灌水、c0。浓度、窗帘的开闭等环境控制的现代化设施

20、的面积占10左右。韩国随着国民收入的增加，生活水平的提高，食品的消费从以谷物为中心逐渐转向以各种高级新鲜园艺产品为重点，设施同艺产业逐渐引起广泛重视，认识到发展设施园艺足提高园艺生产效益的有效途径。(I)园艺设施的现代化和门动化建没：根据各地的实际情况，发展特色品种的主产地，同时推进与此相适应的同艺保护设施的现代化和自动化建设。特别是设施蔬菜，每年进行3040个栽培设施的现代化和自动化的建没：白先是自动化的管式温室，其次是钢筋式温室及玻璃温室的建设：并同时进行工厂化育苗设施的建设。对于花卉的生产每年建成lO个具有门动化栽培设施的综合区域=为_降低成本，进行温室模式、设施资材的标准化、规格化的开发研究。(2)优良品种的培育和新技术的开发、普及。扩大剥农林渔业技术开发的投资，同时为J提高竞争力，进行设旋园艺专用品种的培育和新技术的开发、普及，进