郑文钟 洪一前

农业领域“设施增地”需要关注的几个问题

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随着“四换三名”工程（“四换”即腾笼换鸟、机器换人、空间换地、电商换市,“三名”即名企、名品、名家）在浙江省的提出与推进，在浙江省农机系统衍生出农业领域“机器换人”和“设施增地”两个词汇。农业领域“设施增地”的实质就是发展设施农业生产，其基本内涵是利用塑料薄膜等覆盖材料，结合其他农业技术改变自然光温条件，创造优化农作物生长的环境因子，减少或摆脱自然环境影响，与露地生产方式比较，在相同耕地面积上大幅提高复种指数，实现单位耕地面积农产品总产量增加。由此可见，采用设施生产方式能产生“增加耕地”效果。农业领域“设施增地”效果受多种因素制约。鉴此，本文从作物品种、环境调控、土壤生态、机械作业和土地利用等方面分析影响设施园艺生产的相关问题，以期为加快推进农业领域“设施增地”步伐提供参考。

1 设施栽培专用品种选育

品种是农作物产量高低与产品品质好坏的首要决定性因素。设施栽培与传统露地栽培是两种完全不同的农业生产方式。在露地栽培方式中表现良好的作物品种，不一定适合高温、高湿、弱光照、二氧化碳浓度不足的设施环境。目前国内设施栽培专用品种较少，现有的温室大棚种植品种大多是从常规品种中筛选出来的，专用型、系列化的温室栽培品种十分缺乏，且已有的设施栽培专用品种主要局限于蔬菜、西（甜）瓜和水果、花卉等。由于许多地方的设施栽培品种多为露地品种搬到棚室中，不仅限制了农作物产量和品质的提高，而且还带来了病虫害频发、轮作倒茬、盐分积累等一系列难以解决的问题。虽然国内各省市不少地方引进欧美发达国家的设施栽培专用品种，但成本高且品种适应性方面还存在一定问题。与此形成鲜明对比的是，欧美、日本等设施农业发达国家的设施栽培品种不仅种类多，而且还具有高档化特点。如日本，完全实用化的品种有萝卜苗、鸭儿芹、蘑菇、豆芽菜等；进入实用化普及的品种有沙拉菜、生菜、小葱、紫菜、番茄；少量普及的有茼蒿、小松菜、洋兰、香豌等。因此，应采取以下两方面措施，满足发展设施园艺和推进农业领域 “设施增地”对农作物设施栽培专用品种的需求：一是因地制宜做好国内外设施园艺专用优良品种的引进筛选；二是根据各地地理环境、设施栽培条件，积极选育耐寡光、耐低温、耐湿、耐病、耐热、单性结实良好的长季节设施栽培的农作物专用品种。

2 设施园艺环境因素调控

环境是影响农作物生长发育，决定其产品产量和品质的重要因素。与传统露地生产方式不同的是，设施园艺生产中，经营者需要对农作物生长环境的温度、空气相对湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤或栽培基质的温度，以及农作物生理生长参数的变化进行测试分析、调节和控制，为作物生长发育创造适宜的环境。园艺植物优良品种的优质和高产潜力是否充分实现，很大程度上取决于生长环境的各种因素是否调控在合理的水平。农作物生长环境因素的调控主要包括温室内部小气候环境和作物水肥药一体化灌溉两方面的调控。影响温室环境调控效果的关键因素是温室环境控制系统，控制系统根据控制方式可分为手动控制系统、自动控制系统和智能控制系统，其中手动和自动控制系统在设施园艺中的应用较为广泛。虽然自动控制系统能够对温室环境的各种因素进行综合控制，并将其调控在较为合理的水平，但目前调控系统侧重于对温室和土壤的环境因素测试分析，而对作物生理生长参数变化的测试分析不够重视，导致控制系统存在如下不足：一是控制算法中不含反映不同生长阶段的作物生长实际需求的最佳环境因子模型，以及作物与环境相互作用的关系模型，对不同作物品种不同生长周期的众多环境因子控制参数的确定，只能凭经验根据需要靠人工修改设定，而不能靠模型自动确定；二是控制算法中缺少有效的多因子协调模型，当温室内多个环境因子发生变化时，无法进行综合有效控制。随着温室种植的高附加值经济作物对环境因子调控性能的要求越来越高，加强作物生理生长参数变化的测试分析，并研制以“智能控制算法”为核心技术的温室环境智能控制系统替代目前的自动控制系统，实现环境控制参数完全由算法中的模型自动确定，减少或摆脱使用者经验对环境参数调控的影响，既是设施园艺作物生长发育对环境因素调控的客观需要，也是进一步提高设施园艺产品产量和品质的重要手段。

3 设施园艺生产作业机械化

设施园艺生产具有作业环节多、作业量大，设施内温度高、湿度大，作业环境条件差等特点，加之农作物的种植、收获等关键环节基本上采用人工作业，因而劳动力成本高已成为设施园艺生产经济效益提高的重要制约因素。发达国家设施园艺的实践经验表明，采用机械化作业是降低劳动力成本的有效途径。设施园艺机械从广义上来说也是农业机械的重要组成部分，但由于设施园艺作物有其特殊性，其生产过程和露地栽培的大田作物如水稻、油菜等粮油作物有很大区别；因而设施园艺机械与露地栽培作物生产机械有许多不同特点，设施园艺机械的基本要求是机型矮小、重心低，突出机身外的零部件尽可能少，转弯半径小，通过性能好，操作灵活，便于在设施内进行各种作业，且能有效保证设施内边角均可作业到，以最大限度地满足设施内作业的需要。另一方面，设施内生产的特殊性决定了设施园艺机械化生产方式与露地有着极大的不同。如在设施生产的播种作业中，由于蔬菜种子的粒径小、质量小、形状复杂、表面光洁度差异大，有些种子（如胡萝卜、番茄）表面粗糙且带有绒毛，因此要精确地分成单粒比较困难；有些种子的特性要求在比较理想的条件下发芽后再播种，即播芽种。同时设施园艺的复种指数高，播种作业频繁，加之播种时期不同，因而对环境条件的要求也不尽相同，甚至有些种子还有特定的农业技术要求等。以上各种不同要求决定了设施栽培作物大都采用专用播种机械。设施园艺作物的收获机械亦有类似要求。上述各类设施园艺机械的特殊要求、特殊种类和不同特点说明，实现设施园艺机械化难度要比露地生产机械化大许多，这也是导致目前设施园艺机械化作业水平不高的主要原因，也在一定程度上制约了设施园艺发展。因此，加快适应浙江省设施园艺作物种类和作业环境的机械装备研发，同时加强设施园艺生产过程中的农机农艺融合，既是当今设施园艺发展的现实需要，也是加快农业领域“机器换人”步伐的必然选择。

4 设施环境内土壤生态改善

设施栽培经过多年发展，在增加农产品供给和农民收入的同时，也破坏了土壤生态环境，不仅带来了农产品质量安全问题，而且影响了设施栽培可持续发展。目前设施栽培存在的主要生态问题及导致原因如下：一是土壤耕作层次生盐渍化。施肥是设施作物生产不可缺少的环节，即使采用常规施肥量，所施肥料也不能被一茬作物完全吸收，导致肥料残留在土壤中。而设施园艺经营者为追求高产高效，在作物生长过程中的施肥量较露地栽培多，土壤中残留肥料连年积累，使土壤盐分逐年增加，加之设施内土壤长年或季节性被玻璃或塑料农膜遮盖，无法像露地土壤得到雨水淋溶，引发土壤内的盐分随水分蒸发向上运动而积累在土壤耕作层，不仅加剧了土壤次生盐渍化，而且还造成设施作物的生理机能和产量下降。二是土壤呈现酸化趋势。由于缺乏科学施肥的指导，通常施肥过程中氮磷肥用量多，而钾肥用量太少，过量而不合理的施肥导致土壤营养元素失衡，由此产生了植物抗逆性差、病虫害严重，以及土壤酸化等问题。其中，土壤酸化问题不仅会造成土壤中有机物的矿化和分解速率减缓，而且还降低了土壤中养分的有效性，进而影响作物对土壤营养的吸收、作物的正常生长发育和作物产量。三是设施内连作障碍。在设施内的同一土壤上连续种植同种或近缘作物，带来了严重的连作障碍，导致土传病虫害的频发蔓延、土壤理化性状劣化和自毒作用发生等问题，其中土传病虫害尤为严重。此外，过量施肥和肥料结构不合理，致使设施环境条件下土壤中的硝酸盐含量较露地栽培土壤中高出许多，进而导致蔬菜产品中硝酸盐含量超标现象时有发生，影响了农产品质量和品质。为此，根据各地设施栽培实践和成功经验与做法，可采取不同作物轮作或水旱轮作、选用抗重茬品种和应用嫁接栽培技术、科学合理平衡施肥、应用高效节水灌溉技术、高温焖棚与灌水洗盐结合，以及运用环境调控、物理防治、精确化学防治等相结合的病虫害综合防治技术等措施，以解决当今设施栽培中普遍存在的各种土壤生态环境问题，实现设施栽培的可持续发展。

5 设施园艺土地科学利用

土地资源是设施园艺发展的物质基础。长期以来，浙江省乃至全国发展设施园艺主要利用常用耕地资源，不仅消耗了大量优质农田，而且带来了果菜等经济作物与粮食作物间争地的矛盾。随着工业化、城镇化进程加速，耕地减少趋势已不可逆转，加之保障粮食安全的需要，因而利用常用耕地资源发展设施园艺的方式来推进农业领域“设施增地”将变得更加困难。耕地尤其是常用耕地缺乏的国家及国内一些地区发展设施园艺的经验表明，发展非耕地设施园艺是解决耕地资源不足的有效且可行的措施。非耕地是指沙漠、戈壁滩、盐碱地、旱砂地、荒山坡地、沿海滩涂等不适于耕作的土地。利用现代农业工程技术、节水技术及材料技术等最新技术成果，发展非耕地设施园艺农业，国内外均有成功的例子。例如，以色列是一个气候干旱，耕地、淡水资源都十分匮乏的国家，多年来由于大力发展非耕地、节水型高效设施农业，使其在蔬菜、花卉等园艺产品的出口方面居于世界前列；日本鸟取县在沙漠地带利用塑料大棚种植蔬菜，也取得了良好的效果。国内西北地区的甘肃、新疆等利用戈壁滩、沙漠及不适于粮食作物生产的荒坡地等发展设施园艺，并成功建立起“多采光、少用水、高效益”的非耕地设施农业发展模式，如甘肃省酒泉市肃州区、新疆生产建设兵团农五师等地利用沙漠、戈壁滩和盐碱地等推广应用“非耕地设施蔬菜无土栽培技术”“非耕地葡萄高效种植技术”等非耕地高效设施农业，取得亩收入均超万元的成效。非耕地设施园艺栽培技术主要从土壤、水源、光照等资源入手，利用各种农作物秸秆经过转化生成有机基质和有机固态肥，并用清水直接灌溉作物。国内有关地区成功实践经验表明，非耕地设施蔬菜的有机基质栽培可比土壤栽培节水70%、节肥50%以上，可见发展非耕地设施园艺不仅能有效利用各种农作物秸秆，还可提高水资源利用率。因此，在提升依托常用耕地的设施园艺产出水平的同时，还应充分利用未利用地、荒山缓坡、闲置土地和劣质农用地等发展非耕地设施园艺，不仅能解决果菜等经济作物与粮食作物争地矛盾及农作物秸秆处理问题，而且还能满足社会对各种优质蔬菜、果品的需求，同时保障粮食安全。

作者信息：1副教授，浙江大学生物系统工程与食品科学学院，310058，杭州；2金华市农业机械管理站，321017，浙江