“十三五”辽宁省设施农业（日光温室） 行业科技发展任务

白义奎 须晖

行业科技发展背景

温室结构逐渐形成与各地区域气候特征相适应的型式

温室设计更加趋于专业化，地区特点明显。根据不同地区的生态气候特点，设计建造出适应西北欧、地中海沿岸国家、北美、日本、中国等世界温室主产区气候特点的温室生产系统，应用效果显著。

机械化、自动化与智能化技术广泛应用

充分利用物联网技术、自动化技术，研制开发设施生产全程各个环节的机械装置（机器人），极大地减少劳动力使用，劳动生产效率显著提升。

节能与新能源利用技术得到普遍重视

温室（地源、水源、空气源）热泵、温室太阳能发电、光纤导光、LED补光、温室保温蓄热材料与方法等新能源应用技术与节能技术在温室生产上的开发应用得到前所未有的重视。

安全和优质设施农业规范化生产技术成为研究热点

优质农产品市场空间膨胀，价格差异拉大，带动了高端农产品生产积极性的提高。与之相匹配的生产技术、装备、产品的研究与开发成为研究和应用的热点。

保护耕地资源的非耕地温室生产技术和土壤修复技术需求迫切

非耕地温室建造和管理技术、劣化土地修复技术和替代技术都成为亟待解决的问题。

行业科技发展现状及需求分析

辽宁省设施农业科技发展取得的主要成就

◆ 日光温室设计理论和建造技术方面居全国领先水平 在创造了日光温室的基础上，连续研制开发出第一代、第二代、第三代节能型日光温室。第一代节能日光温室按冬至日正午时刻太阳高度角来确定前坡合理采光角；第二代节能日光温室按合理采光时段来进行设计，即以保证冬至日正午前后4 h的合理采光时段来确定前坡合理采光角。第三代节能日光温室首次提出合理采光、保温和蓄热的理论与方法，使得日光温室在采光、保温、蓄热等各方面性能有了显著提高，为全国日光温室的应用奠定了理论基础。

◆ 日光温室蔬菜生产技术总体水平快速提高，居国内领先水平 在应用优良结构节能日光温室的基础上，研制开发的日光温室工厂化育苗技术、主要果菜抗逆境管理技术、温室综合环境控制技术、无害化植保技术、水肥一体化精确控制技术等生产技术体系，实现了在北方高寒地区不加温全季节生产果菜并获得大面积高产的成果，仅用荷兰温室1/15的能耗，实现了他们30%的产量。

◆ 日光温室机械化装备水平有了长足进步 为日光温室专门设计的机械装置提高了日光温室生产的劳动生产率，减少了劳动强度和劳动力需求，对产业发展起到了重要的推动作用。电动卷帘机已成为温室的标配，温室后墙悬挂的小滑车、黄瓜半自动落蔓装置、拉链式半自动卷膜放风机、电动消雾机、土壤消毒机等装备极大地减轻了设施农业劳动强度，提高了劳动生产率。

辽宁省设施农业科技发展存在的主要问题

现代日光温室设计建造缺乏进一步原创性成果，日光温室停留在传统结构模式上没有新的突破。传统结构在许多方面无法适应生产的需要，配套装备无法顺利安装使用，施工质量和速度无法保证，对土地的破坏严重等问题突出。

配套机械装置不完善，相关的研究开发工作薄弱，大专院校和科研机构有针对性的技术攻关较少，科技管理部门也没有这方面的科技立项支持。少数小型企业开展的研制工作不系统、技术水平不高。因此导致日光温室机械化、自动化程度低，控制精度低，劳动强度大。

对设施栽培主要作物对环境的综合需求了解不深入，栽培管理技术规程中对温度、光照、气体、水分、营养等条件的给定单一、模糊，缺乏科学严谨的综合环境控制目标和控制方案。

设施主要作物栽培管理技术水平距世界先进水平还有较大差距，在设施专用品种选育、工厂化育苗技术、新型栽培模式和管理技术、作物抗逆生理及技术、健康土壤保持和劣化土壤修复与替换技术、全程质量追溯体系、物联网技术应用等方面需要持续、系统、深入地开展研究，以提高辽宁省设施农业整体管理水平。

设施农业科技研究体系不够完善。设施农业是一个集生物、工程、环境、机械、自动化、网络等多学科于一体的综合性学科产业，学科跨度较大。开展相关研究，必须组织多方面科技力量进行联合攻关。

行业科技发展思路与目标

实施“以生产设施专业化为目标，以节能节地为原则，以保障食品安全为核心，实现专业化可持续发展”的设施农业发展战略。为实现上述目标，提出如下设施农业科技发展思路。

设施农业科技发展思路

◆ 坚持以日光温室为生产主体设施 设施农业科技投入的重点要放在具有辽宁地方特点的新型日光温室的研制开发及第三代节能型日光温室的制造工艺上，放在以日光温室园艺作物生产管理技术上。把温室制造与作物生产技术紧密结合起来，开发出软硬件相匹配的设施农业生产技术体系。

◆ 把节约能源作为辽宁设施农业产业科技发展的基本方针 我国资源和市场特点决定了走节能减排的道路是设施农业发展的必由之路。必须依靠科技进步，研发节能材料、装备、技术，提高设施节能效果；研究开发与节能设施相配套的节能栽培技术，最大限度地利用日光等天然能源来满足生产的需要。

◆ 把节约耕地和提高土地利用率作为设施农业产业发展首要原则 土地资源日趋紧张，国家对耕地的保护措施越来越严格。因此，应从三个方面提高设施农业土地利用率：一是充分利用非耕地（三荒地：荒山、荒坡、荒滩）发展设施农业，减少占用耕地；二是通过改良设施结构，增加设施覆盖率；三是调整种植结构，提高设施内土地和空间的利用率。应紧密围绕上述问题开展非耕地设施建造和栽培管理技术的科技攻关。

◆ 把设施农业可持续发展问题贯穿科技发展的始终 辽宁省设施农业发展已经有三十余年了，由于观念和技术的落后导致的对自然资源破坏性、掠夺性开发利用和急功近利、杀鸡取卵式的生产方式造成了辽宁省土地、水资源的不可逆破坏，严重影响了辽宁省设施农业产业的健康发展。因此，辽宁省设施农业科技发展必须坚持走可持续发展道路。

目标

今后设施农业行业科技发展的首要任务就是全面提升辽宁省以日光温室为代表的设施结构的全面更新换代，实现日光温室制造工厂化、棚室管理机械化和网络化、栽培管理科学化、产品安全化。

◆ 产业规模总体稳定，并向着集约化方向发展 全省设施农业产业规模稳定在1000万亩（66.7万hm2）的水平，积极推进老基地改造和新型设施农业标准化小区建设。

◆ 日光温室制造业快速增长，形成自有品牌 根据辽宁不同地区生态环境、经济技术条件的特点，研制开发结构合理、生产工艺先进的装配式日光温室。逐步形成辽宁省自有品牌的温室生产企业，推动日光温室制造业正规化发展。

◆ 技术装备水平大幅提升 设施农业生产的耕种、灌溉、植保等作业机械装备及温室智能化环境控制装备水平不断提高，生产环境明显改善，劳动强度有效降低，劳动生产率显著提高。

◆ 设施农业生产技术标准化、规范化日趋完善

稳产、优质、安全成为设施农业生产核心目标。围绕这三个目标研制开发科学、完整的管理技术体系，提高设施农业生产管理标准化水平。

◆ 科技创新能力增强 建立完善以企业和科研院所为主体、市场为导向、产学研推相结合的设施农业装备创新体系、生产管理技术创新体系，基础研究和应用开发研究协调推进，科技成果转化和普及应用速度加快。

行业科技发展的主要任务

重点领域

行业科技发展的重点领域为：

① 日光温室结构设计与建造和装备制造。

② 现代日光温室园艺作物节能高效优质生产模式与技术体系创建。

③ 设施农业可持续发展技术研究。

④ 物联网在设施农业的应用。

重大关键技术

◆ 现代装配式节能型日光温室节能结构优化设计与建造 优选和研制设施结构低成本节能新型透光覆盖材料、保温材料和蓄热材料；研究设施结构低成本节能设计方法；研制设施结构低成本节能优化设计软件。

研究适宜不同地区环境的设施低成本节能结构参数；优化设计和建造低成本节能连栋温室、现代日光温室、山地日光温室、荒漠盐碱地日光温室及抗台风设施；并制定其设计建造标准。

◆ 日光温室环境控制及轻简化高效栽培设备装置设计制造 研制不同类型日光温室采光、蓄热、保温、放风、气体流动等环境模拟模型；研制环境模型软件。

研制低成本高性能适于日光温室轻简化生产的水肥一体化装备及自动控制系统、小型耕耘设备、植株调整设备、植保设备、运输设备等，开发适于设施园艺作物栽培模式的定植槽等装备。

◆ 日光温室园艺作物节能高效优质无害化生产模式与管理技术 研究设施园艺作物水、肥、药高效利用机理；创新水、肥、药高效利用技术；研究农业废弃物设施园艺作物生产利用原理。

研究日光温室资源高效利用全季节高产优质土壤栽培、无土栽培及营养基质栽培关键技术，构建耕地和非耕地设施蔬菜资源高效利用全季节高产优质生产模式与技术体系，制定生产技术规程与标准。

◆ 日光温室园艺作物环境控制综合指标和方法的确定 研究适于园艺作物低成本节能育苗的设施、设备，优化育苗环境管理指标，研制幼苗生长调控技术，建立低成本节能优质育苗程序与技术体系，制定育苗技术标准。

研究低温弱光下设施园艺作物座果障碍、光合作用和物质运输障碍、物质吸收障碍、产品器官障碍等的防控机理；创新关键防控技术。

◆ 物联网技术在温室管理方面的应用 主要研制温室低成本远程物联网系统和小型温室群环境监控系统；研制适于小型温室的低成本环境监控装备；开发温室环境物联网监控实用技术系统。

◆ 温室土壤健康保持及障碍土壤修复技术 研究设施园艺作物土壤低成本高效健康保持、轻度连作障碍土壤低成本高效修复和重度连作障碍土壤低成本高效利用技术，研究农业废弃物在设施园艺作物连作障碍防控中的高效利用技术，建立设施园艺作物连作障碍防控技术体系。

重大科技项目

◆ 现代装配式节能型日光温室结构优化设计与建造工艺研究 实现日光温室设计建造的突破性创新和升级换代。

① 根据不同作物对环境条件的不同要求，研制开发适合于蔬菜、果树、食用菌、动物养殖等功能的专用温室结构。

② 研制开发具有突破性创新思想的全组装式、适用于四季生产的日光温室。实现工厂制造、现场模块组装。

③ 研制开发高效率新型保温材料、蓄热材料。

◆ 现代日光温室综合环境节能调控目标与调控技术研究

① 研制开发与不同类型日光温室相配套的环境调控设备。包括卷被、除雪、除尘、通风、除湿、内保温、蓄热、加温、灌水施肥、CO2释放等设备。

② 建立以节能、优质为基础，以作物健康生长和病虫害防治为目的的温室作物综合环境管理指标和控制技术。

◆ 现代日光温室园艺作物省力化栽培模式与技术体系创建

① 提高劳动生产率的轻简化机械装置。包括土地整理、植株调整、高效植保机具、采收包装、室内运输。

② 运用物联网技术，实现温室环境、作物生长状态远程监视，实现温室调控远程控制。

◆ 现代日光温室园艺作物节能高效优质生产模式与技术体系创建

① 适合辽宁地区的工厂化育苗技术体系建立与完善。包括工厂化育苗温室、专用设备、专用生产资料的研制开发，工厂化穴盘育苗的管理技术。

②日光温室主要园艺作物安全高产栽培技术体系建立与完善。包括温室无害化植保技术、高效栽培模式、棚室管理技术。

③ 日光温室高品质园艺作物生产技术体系创建。建立与完善高品质（卫生品质、营养品质、口感等）蔬菜生产技术体系。

④ 适用于非耕地温室生产的有机基质容器栽培技术体系建立。

◆ 现代日光温室园艺作物逆境调控技术研究创新 针对日光温室周年生产可能遇到的环境调控问题，开展对主要温室栽培园艺作物在低温、高温、高盐等逆境条件下的生理反应和调控技术及机理，提高作物抵抗逆境的能力。

◆ 日光温室可持续生产土壤健康保持技术与劣化土壤修复技术体系

① 温室土壤健康保持技术。从土壤投入品和水肥管理入手，研究防止或减缓温室土壤次生盐渍化、土壤连作障碍等严重影响生产效果的土壤问题。

② 劣化温室土壤修复技术。针对不同程度的劣化土壤研究修复技术，使之逐步恢复健康状态。

重大科技工程

◆ 温室及装备水平提升工程 依托温室生产企业、相关大学科研院所，联合开展现代装配式高效节能型日光温室设计、制造工艺和配套环控和生产管理装备的研制开发，全面提升辽宁省日光温室制造水平。

◆ 设施农业生产管理技术提升工程 以高产、稳产、优质、安全为目标，进一步提升设施农业生产管理技术水平，制定和完善生产管理技术规程，推动生产水平稳步提升。

◆ 设施农业可持续发展工程 以减少耕地占有量、防止和减轻温室土壤劣化为首要目标，开展非耕地温室建造、栽培模式、管理技术等方面的系统研究，形成具有辽宁省地域特点的非耕地温室生产系统。开展设施土壤健康保持和轻度劣化土壤修复、重度劣化土壤替换的生产技术体系研究开发，确保辽宁省日光温室产业稳步发展。

*项目支持：辽宁省“十二五”重大项目（2011215003）。

作者简介：白义奎（1968 -），男，沈阳农业大学，教授，博士，从事设施环境工程研究。