中国设施园艺的历史回顾与思考

TransactionsoftheCSAEVol.20　No.6Nov.　2004

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中国设施园艺的历史回顾与思考

张红萍,张法瑞※

(中国农业大学人文发展学院,北京100094)

摘　要:中国是世界上最早利用保护设施进行反季节园艺作物栽培的国家。两千多年来,在经历了传统保护地栽培技术的总结推广、设施园艺生产体系的初步形成及具有中国特色的设施园艺生产体系的形成等几个阶段后,到20世纪末,中国建立起了具有本国特色的,能基本满足园艺产品周年均衡供应的设施园艺生产体系。中国设施园艺的发展,基本上走的是低投入、低能耗、高产出的技术路线。这是一条成功的技术路线,但在目前设施园艺向现代化发展的进程中,却面临着巨大的挑战。该文对中国设施园艺发展规律及其影响因素进行了回顾与反思,力求为探索一条适合中国的设施园艺现代化发展道路提供历史借鉴。

关键词:设施园艺;发展;影响因素

中图分类号:S62　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:100226819(2004)06202912050　引　言

中国设施园艺经历了两千多年的发展历史,取得了巨大的成绩,实现了蔬菜周年均衡供应,设施栽培面积已跃居世界第一。但目前普遍应用于生产的园艺设施又是相对简陋的,设施产品的产量和质量与发达国家的差距还很大,高级设施生产效益差的问题更为突出,现代化温室的经济效益问题始终得不到解决。从总体看,设施园艺业的发展处于一个相对徘徊的局面。本文力求从历史的角度,对中国设施园艺业的发展规律及其影响因素进行回顾与反思,为探索一条具有中国特色的设施园艺现代化道路提供借鉴。

1　传统技术的回顾

《汉书》记载:“太官园种冬生葱韭菜茹,覆以屋庑,

①”昼夜(燃)蕴火,待温气乃生。这段叙述比较详细地记

载了生产场所、加温方式和种植作物,说明我国在汉代就有了保护地蔬菜栽培技术。

宋朝是保护地发展史上的一个重要的转折时期。由于汴京(今河南开封)市场对观赏花卉的需要大增,花卉栽培技术趋于精细,保护地栽培技术在花卉种植上得到应用并有了很大发展,其中最著名的,是南宋临安(今杭州)马塍所创造的堂花术:“凡花之早放者名曰堂花,其法以纸饰密室,凿地作坎,绠竹置花其上,粪土以牛溲硫磺,然后置沸汤于坎中,少候,汤气熏蒸,则扇之以微风,

②”盎然盛春融淑之气,经宿则花放矣。这里提到的“纸

饰密室”后来被逐步改进发展成纸窗温室。

元朝以后,保护地栽培技术在蔬菜生产上有了新的突破,出现了温室囤韭和风障阳畦植韭技术:“至冬,移根藏于地屋阴中,培以马粪,暖而即长;高可尺许,不见风日,其叶黄嫩,谓之韭黄。比常韭易利数倍,北方甚珍

③”之。明清时期,为宫廷提供鲜花已成为北京地区保护

收稿日期:2003212223　修订日期:2004209205

作者简介:张红萍(1967-),女,硕士,北京市海淀区圆明园西路2号中国农业大学图书馆,100094。Email:hpzhang@cau.edu.cn

通讯作者:张法瑞,男,教授,主要从事农业科学技术史研究,北京海淀区圆明园西路2号　中国农业大学人文与发展学院,100094

地生产的任务之一④,利用火室、火坑、风障畦种菜也较为普遍。时期,国外先进的园艺设施建造和栽培技术如烟囱热温床、水管热温床、电热温床、玻璃加温温室在一些园艺试验场得以应用。到中华人民共和国成立之前,包括地面覆盖、风障、阳畦、温床和温室等多种类型在内的简单的保护地生产和供应体系已经初现端倪。

这一阶段,我国劳动人民在长期的生产实践中积累了丰富的经验,完成了保护地生产从无到有的飞跃,创造了许多类型的栽培方式和栽培技术,形成了简单的保护地生产体系,具备了进行反季节生产的能力。但保护地产品仍然是少数人才可以消费的奢侈品,没有广泛的市场,生产者对这项带有专利特点的技术密不外传。保护地栽培技术也从未得到统治者的重视,无法得到进一步的发展,因此,这项技术仅在北京等经济条件较好的地区得以保存。

2　传统保护地栽培技术的总结推广(20世纪50～60年代)

2.1　发展背景及特点

中华人民共和国成立后,人民生活水平不断提高,普通老百姓对反季节蔬菜也有了需求。蔬菜周年供应问题被列入国家制定的1956-1967年12年科学技术发展远景规划中蔬菜研究的中心问题,标志着开始介入并成为设施园艺发展的重要推动力量。

为了尽快推广保护地栽培技术,1956年,农业部组织全国各地25个单位的蔬菜干部33人,组成北京市郊区蔬菜栽培技术调查组,对京郊蔬菜栽培技术进行了全面调查。这是国家第一次有组织、有计划地开展保护地栽培调查总结工作,堪称新中国保护地生产发展的开端,同时也带动地方开展了对本地保护地生产技术的总结和推广。这次调查,出版了《北京市郊区阳畦蔬菜栽培》和《北京市郊区温室蔬菜栽培》等调查专著,系统

①《汉书卷八十九・召信臣传》

②宋,周密,《齐东野语》③元,《王祯农书》④明,《帝京景物略》

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地介绍了阳畦和温室的发展演变历史,总结了其施工、管理等方面的经验。这些宝贵经验被迅速推广到全国,许多地方是从无到有,并在短期内达到一定水平,全国保护地栽培面积迅速增加。

1958年塑料薄膜覆盖在蔬菜生产上的成功应用以及1963年塑料薄膜实现了国产化,加速了保护地栽培发展。保护地栽培技术从少数地区推广到全国,从属于个人的特殊技艺发展为社会生产力。到20世纪60年代末,形成了以补充淡季蔬菜供应为主要生产目的,由简易覆盖、风障、冷床、温床、塑料棚、少量玻璃温室等组成的保护地生产体系,在当时的技术水平下,最大限度地满足了市场的需要。2.2　主要设施

地面覆盖:草帽、瓦盆覆盖、纸罩覆盖、草席覆盖等。风障、阳畦、温床:常用于春早熟、秋延后栽培。由于玻璃、特别是塑料薄膜的应用,使阳畦的采光性能、保温性得到不断优化,冬季可栽种耐寒性强的绿叶蔬菜。

加温温室:在传统纸窗温室的基础上有所改进,采光面由一面坡纸窗发展成有天窗和地窗等两折式的玻璃温室。在东北等工业发达的地区,学习苏联经验,对利用热水、蒸汽、热风等工业余热加温的大型连栋温室进行了尝试。

塑料中小棚:这是本时期发展最快的设施类型。2.3　栽培技术

水肥、植株管理、病虫害防治等基本上是参照露地栽培技术措施,以经验为主,但对保护地栽培技术的研究,逐步由定性转向定量,技术措施中的数量关系已经受到关注。

光照环境的,通过温室的建造方位、前后屋面的倾斜角度来调整。

温度的,主要是通过通风、煤火加温及覆盖草苫、蒲席进行。

湿度的调节方法,主要是通风、喷水。

设施内CO2浓度亏缺问题被引起注意,进行CO2

施肥的效果在理论上已得到肯定。

品种方面,一般选用早熟、抗性强、高产的露地品种,没有专用品种。栽培作物以高产值的蔬菜为主。

3　设施园艺生产体系初步形成(20世纪70～80年代)

3.1　发展背景及特点

改革开放后,人民生活水平提高很快,反季节蔬菜成为百姓的日常所需,消费量大增。1985年,国家放开了蔬菜的经营,蔬菜产销由计划经济向市场经济转轨。1988年,批准实施“菜篮子工程”,蔬菜生产再次受到高度重视。这一系列的变化极大地提高了生产者的积极性,设施园艺生产向区域化、规模化、专业化方向发展。

科学技术是这一时期设施园艺发展的重要推动力量。“六五”科研项目之一“热浸镀锌钢管装配式塑料大

棚研究设计”的启动,标志着设施园艺相关技术的研究

受到重视。塑料大棚工厂化生产的成功实现,推动塑料大棚在我国大面积推广。“七五”期间,“设施农业栽培技术的研究”被列为农业部重点课题,并第一次组织生物、环境和工程三方面的科技人员协同攻关,加快了设施园艺总体水平的提高。

传统园艺设施经过不断改进,其优势在这个阶段被最大限度地发挥,特别是日光温室的出现,推动中国设施园艺业走出了一条具有中国特色的健康的发展道路。园艺设施的数量和质量都有较大提高,生产适应性大大增强,设施栽培面积迅速扩大,消费的经常性和生产的季节性的矛盾基本得到解决。到80年代末,形成以塑料拱棚为主体,与风障畦、地膜覆盖、温室等设施相互配套的设施园艺生产体系,达到了蔬菜周年均衡供应的生产目的。3.2　主要设施

塑料大棚:1965年,中国第一栋塑料大棚在吉林春市建成,占地0.07hm2,进行黄瓜早熟栽培,取得了较好的经济效益和社会效益。

20世纪70年代中后期,农业部多次组织专家对全国各地大棚的结构性能、栽培技术、环境控制技术进行了优化改进,使塑料大棚得到广泛应用并进入第一个发展高峰期。

进入20世纪80年代,大棚结构不断优化,由竹木结构向钢结构、钢竹混合结构、镀锌钢管装配式结构发展。镀锌钢管装配式结构大棚造价较高,但由于它具有重量轻、强度好、耐锈蚀、易于安装拆卸、中间无柱、采光好、作业方便等特点,同时其结构规范标准,极具发展潜力。耐候性、透光性、流滴性和保温性好的功能性棚用薄膜的成功开发,使塑料大棚建造和栽培技术得到进一步提高,促使塑料大棚生产从中国北方向南方发展,逐渐普及到全国,推动我国塑料大棚进入第二个发展高峰期。

日光温室:这是80年代中后期以来发展最快、最具中国特色的设施类型。

早在20世纪30～50年代,中国辽宁南部和北京等地区已开始尝试在冬季利用不进行人工加热的“日光温室”生产新鲜蔬菜。

20世纪80年代中期以来,科研人员从采光和保温角度出发,对原有日光温室的建筑结构、环境控制技术和栽培技术进行了全面的改进,使得在中国北纬32～41度乃至43度的寒冷地区,在完全不用人工加热或进行少量补充加热的温室内,实现了在寒冬季节生产喜温果菜,这是我国温室蔬菜栽培史上的重大突破。

地膜覆盖技术:20世纪70年代中期,一些科研单位开始用塑料薄膜进行地面覆盖的试验研究。20世纪80年代,国产地膜覆盖机首先在黑龙江伊春农机所仿制成功,之后在黑龙江、辽宁、山西、、北京、江苏等省市研制出了一批人力、畜力牵引和拖拉机配套的单一覆膜机、作畦覆膜机、旋耕覆膜机和播种覆膜机。随着地

　第6期张红萍等:中国设施园艺的历史回顾与思考293

膜覆盖技术的普及和应用面积的迅猛增长,许多特殊功能性地膜,如除草膜、避蚜膜、反光膜、切口膜、微孔膜以及可降解膜等应运而生,加之多种型号的覆膜播种机的成功研制,基本能满足不同地域地形、不同作物、不同生产规模等多方面的要求。

温室:单屋面玻璃加温温室发展成为三折式,同时发展了薄膜覆盖温室,采光屋面成为拱圆形,拱架使用竹木或钢铁结构,大大改善了温室内部的采光条件和操作空间。

1977年,北京玉渊潭公社建成我国自行设计、建造的第一座屋脊型连栋温室,标志着我国温室业向大型化、现代化迈出了关键的第一步。

1979年开始,我国拉开了引进国外现代化温室的序幕,到1987年的9年间,先后从6个国家引进24套[3]。这些温室包括了通风系统、加温系统、保温(遮阴)系统、湿帘降温系统、灌溉系统、监测与CO2施肥系统、控制系统、计算机管理系统以及屋面玻璃冲洗装置等其它附属设施,内部设施比较完备,基本上能实现自动控制。

引进温室从经营角度看是不成功的,但其积极的推动和示范效应不可忽视。通过引进,我们对现代化温室的性能特点及其在我国的适应性有了一定的了解,促进了我国温室制造业的起步和发展。3.3　栽培技术

由于大型、固定保护设施的广泛应用,生产上出现了一些新的不同于露地栽培的问题,如低温弱光、土壤连作障碍、品种适应性等,针对这些问题,栽培管理技术进行了多方面的改进。

光环境的调节:主要通过屋面角度与方向来调节光的射入量,也利用反射光来增加室内光照度。利用补光、遮光措施调节光照时间与强度的理论研究加强,但生产上较少应用。

温度调节:保温措施增加了室内防寒和室外防寒等多重覆盖、室内保温幕、室内小拱棚等方法。实行昼夜变温管理,不仅能节约能源、增加产量,还有改善品质的效果。

湿度调节:主要是通风,也有利用水分可以排出的吸湿物质来调节。

气体调节:对CO2的生理影响及施用效果有了深入的研究,黄瓜、甜瓜、茄子、番茄等蔬菜的保护地CO2施肥浓度有了一个比较明确的范围,对CO2施肥方式也做了不少探索,但大面积应用不多。

土壤消毒:土壤热处理消毒中最有效的方法是蒸汽消毒,但由于成本问题应用极少,比较常用的方法是药剂消毒。

专用品种的培育:选育了一批适应性强、早熟、抗病、丰产的适于设施栽培的新品种,但生产上仍以与露地兼用品种为主,专用品种少,对产量考虑的多,对质量研究的少。

4　具有中国特色的设施园艺生产体系形成(20世纪90年代以后)

4.1　发展背景及特点

进入20世纪90年代,市场对优质蔬菜、水果、花卉的需求量增加。设施园艺生产的目的,由满足数量型周年均衡供应转向追求质量、效益。与设施园艺工程有关的科研得到进一步加强,如“九五”期间科技部设置了“工厂化高效农业示范工程”,“十五”期间又设立了“工厂化关键技术研究与示范”等攻关项目,同时又首次列入“863”高技术领域研究项目,1998年,“设施园艺高产优质的基础研究”被列为国家自然科学基金委的重点项目,反映出我国设施园艺工程科技水平已上了一个新台阶。这个阶段园艺设施的科技含量明显增加,开始向较高水平发展。业界专家在寻找适合中国国情的发展道路上做了艰苦的探索和不懈的努力,走出了一条具有中国特色的、节约成本、节约能源的发展道路。至1999年底,全国以蔬菜栽培为主体的设施园艺面积已近100万2[28]

园艺设施的规模进一步提高,空间hm,居世界第一。

上向南方发展,时间上向夏季延伸。日光温室、塑料大棚等大型设施的比重明显加大,形成了北方以塑料大棚和高效节能日光温室栽培为主,南方以塑料中小棚、遮阳网栽培为主的具有中国特色的设施园艺栽培体系。4.2　主要设施类型

节能型日光温室:20世纪90年代,农业部全国农业技术推广总站组织北方一些省、自治区、直辖市的研究机构,从结构性能、作物种类、地域气候、优质高产等方面对日光温室进行进一步的适应性开发研究。中国农业大学、中国农业工程设计研究院、农业部全国农业技术推广中心及各省、市、自治区的研究人员,对日光温室的结构性能进行了全面总结,完善了节能型塑料日光温室的采光、防寒保温结构设计理论,提出并验证了优化采光原理,制订出节能型日光温室设计参数、不同灾害性天气的抗灾减灾措施、作物优质高产高效栽培技术规范等。经过不断的探索、研究和改进,节能日光温室的各种性能有了明显的改善,生产适应性大大增强,生产效益明显提高。1984—1999年,节能温室由300hm2扩大到约20万hm2,年均增长44.38%[29],显示出强大的生命力。

无土栽培:1975年开始,山东农业大学、华南农业大学、北京农业大学、南京农业大学及中国农业科学院蔬菜研究所等单位,分别进行了无土栽培设置形式、基质理化性质、营养液膜栽培技术(NFT)以及营养液配方等方面的研究,先后研制出了“鲁SC2I型”番茄无土多层栽培设置配套形式、水泥砖结构深液流水培装置、蔗渣或其他基质的袋培和槽培营养液滴灌种植系统,为该项技术从试验研究阶段跨向商品化生产阶段奠定了良好的基础。

20世纪90年代,重点研究推广实用、高效的无土

294农业工程学报2004年　

栽培系统,开发出符合国情的,具有高效、节能、节约成本特点的简易槽式基质培、简易营养液膜技术、浮板毛管水培(FCH)、有机生态型基质培系统和水泥砖结构深液流水培技术等系列成果。

连栋温室:20世纪70～80年代,我国自行设计建造的温室,以及1979～1994年的15年间,从国外引进的总面积约为20hm2的现代化大温室,都没有经受住生产实践的考验,除个别能勉强维持外,几乎都是失败的。

1995年以来,以各类示范农场的建设为契机又掀起了第二次引进现代化温室的高潮,在短短的5年时间内,全国引进温室面积已超过200hm2,是前15年的近10倍。这一次,不仅引进了温室骨架设备,而且引进了专用品种、栽培技术乃至技术管理专家。通过引进、消化、吸收,我国的现代化温室在90年代后期有了很大进步,同时也带动了中国温室产业的形成和发展,从温室骨架、覆盖技术、加热系统、灌溉系统、技术管理等方面掀起了全方位的国产化浪潮,大大降低了国产温室的成本。

工厂化育苗:1985年北京首先从美国及欧共体引进了几套育苗机械和设备,建立了中国第一批蔬菜育苗工厂。经过几年的消化吸收,随着设施栽培面积的不断扩大,工厂化育苗逐渐成熟,在90年代后期有了一定的发展,对设施农业的发展和总体水平的提高起到了重要的推动作用。

遮阳网覆盖:20世纪80年代初,一些学者将国外的现代遮阳降温覆盖材料——遮阳网带回国内进行试验研究,收到显著的效果。80年代中后期,国内自行研制成功遮阳网并开始应用于夏季覆盖栽培,其后又试制成功高强度、抗老化、耐候性强的遮阳网,建立了遮阳网防高温、暴雨、冰雹、热带风暴和台风的设施栽培技术体系,基本上解决了南方夏秋淡季蔬菜生产和培育秋菜壮苗的难题。

防虫网覆盖:防虫网覆盖栽培采用物理防治技术,可大幅度减少农药用量,是无公害生产的一项重要技术措施,适用于蔬菜生长期内全过程覆盖(可用于大、中、小等各式棚架覆盖),还具有抵御暴雨冲刷、冰雹袭击等作用。

4.3　栽培管理技术

适应本时期设施类型向大型化、固定化、现代化和周年利用方向发展,栽培管理技术有以下变化:

光环境调节:较多地应用遮光及反光措施来调节光照度和时间,在花卉设施栽培中开始利用补光措施。

温度调节:应用中空复合保温墙体、中空塑料板材、双层充气薄膜等保温覆盖材料。使用湿帘-风机降温、蒸发冷却法来降低环境温度,理论上也可利用屋面流水降温法,但在实际生产中很少应用。

湿度调节:主要是通风排湿,个别实验温室采用吸湿材料,降低设施内的空气湿度。夏季高温、干燥时,采用喷雾加湿、湿帘加湿等方法增加空气湿度。

专用品种的选育:针对冬季保护设施内的低温弱光

环境,深入研究了黄瓜、番茄、甜椒等主要作物的生态生理,初步摸清了在低温弱光逆境中,喜温果菜的光合作用特点、光合产物的累积、运输与分配规律,为提出相应的逆境对策和设施专用品种选育,提供了理论依据。重点选育番茄、黄瓜、甜椒等适于节能型日光温室、塑料大棚用的专用新品系和新组合。示范推广了一批适合我国国情的,具有低温弱光下生长势强、抗病性强、品质好、产量高等特点的设施蔬菜专用品种。

CO2施肥技术:CO2发生装置进入大规模实用阶段,方法主要有硫酸与碳铵反应式、燃煤式、液化气燃烧式、瓶装液态CO2等。种植作物:种植结构得到不断的调整,除名、特、优、新蔬菜和花卉外,设施果树栽培从无到有,有了一定的发展。栽培作业机械化:微型耕整地机械、育苗栽植机械、播种机械、植保机械、灌溉施肥设备、电动机械卷帘设备在设施内广泛应用。

5　结论与思考

中国设施园艺的发展,基本上是沿着如下技术路线:应用新技术、新材料、新理论对传统保护设施进行改进。这是一条低投入、低能耗的技术路线,是中国设施园艺发展的主要的,也是成功的技术路线。引进、消化、吸收国外先进的现代设施园艺设施、设备和技术,对我国设施园艺生产发展也有一定的促进作用。国外设施园艺发展,大部分走的是高投入、高产出的技术路线,这与我国的国情有一定差距。对传统技术进行改造的技术路线,在目前的经济水平下已经取得很大的成绩,但是在向现代化迈进的过程中面临许多困难,是否需要进行技术路线的重新选择是当前需要思考的问题。

始终是推动设施园艺技术进步的主导力量,特别是在建国初期,在完成技术的快速启动及在短期内建立保护地生产体系方面发挥了巨大的作用。改革开放后,加大科研投资力度,使科学技术成为设施园艺发展的重要推动力量,促进了有中国特色的设施园艺生产体系的形成。目前,在设施园艺事业向现代化发展的关键时期,更需要得到在资金、等方面的大力支持。

设施园艺生产的目的,在经历了由满足社会对奢侈品的需要、满足社会对普通消费品的需要、满足数量型的周年均衡供应到满足质量型的周年均衡供应的变化后,当前的生产已经开始面向国际市场。面对成熟的国际市场,在努力提高硬件设施水平的同时,如何提高生产者素质、改善经营管理水平、推进产业化进程,最终提高现代化设施的经济效益是需要深入思考的问题。

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RetrospectiononthedevelopmenthistoryprotectedhorticultureinChina

ZhangHongping,ZhangFarui

※

(CollegeofHumanitiesandDevelopment,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China)

Abstract:Chinawasthefirstcountrytouseprotectedplantingtechnologyduringthewintermonths.Formorethan2000years,ChinahaskeptitsprotectedhorticulturesystemwithtypicalChinesecharacteristicsthatcangiveabalancedsupplyofvegetablesthroughouttheseasonsoftheyear.Thisdevelopmenthistorycanbedividedintothreeseparatestages:thegeneralizationandpopularizationofthetraditionalprotectedhorticulturaltechnology,pre2foundingoftheprotectedhorticulturalsystemandtheformationoftheprotectedhorticulturalInthedevelopmentofChineseprotectedhorticulture,atechnologicalway

wasfollowedwhichwasabidedbyusingtechnologiesthatwerelowininvestment,energysavingandhighin

.Butitfacesmanynewandgreatchallengeswhenpeoplewanttoformoutput.Thiswasprovedtobesuccessful

amoremodernprotectedhorticulturalsystem.Thispaperretrospectstoitshistoryandputsforwardsomesuggestionsonthedevelopmentofprotectedhorticultureinthefuture.Keywords:protectedhorticulture;development;influencefactorsystemwithChinesecharacteristics.