2021年10月27日,由中国农业机械流通协会联合中国农业大学农业规划科学研究所共同主办,北京中农富通园艺有限公司承办的“温室园艺产业发展论坛”成功举办。会上,山东农业大学教授,中国农业工程学会设施园艺工程专委会副主任魏珉以“国内外温室产业发展现状与趋势”为题作了主题报告,本文根据发言内容整理而成。
2013年,美国亚利桑那大学教授 Murat 在一次报告中把世界一些主要国家的温室生产面积做了展示和比较。从区域分布上看,世界温室主要集中在美洲、欧洲、地中海沿岸地区及亚洲。美洲国家以墨西哥的温室生产面积较大;欧洲国家中,荷兰温室科技处于世界领先水平,但以西班牙的温室生产面积较大,其次是土耳其;亚洲温室生产面积最大的国家是中国,其次是韩国和日本。
根据李天来院士主编的“中国设施园艺产业发展战略”,摘录了2016年世界主要国家和地区大型园艺设施面积。由表中数据可见,亚洲、欧洲、美洲、地中海沿岸地区、非洲和大洋洲园艺设施都有分布。从国家层面看,世界范围内面积最大的是中国,其次依次是意大利、土耳其、韩国、日本、西班牙。
从区域分布看,东、南亚地区温室面积占到世界将近90%,地中海沿岸国家大约占6%,非洲占2.1%,欧美及其他地区占2.2%;从设施类型构成来看,塑料薄膜大棚占58.3%,塑料薄膜温室占39.6%,玻璃温室占2.1%。
一、国外温室产业发展状况及特点
(一)代表性国家温室生产概况
01
加拿大
加拿大纬度较高,其北部地区基本上常年为冰雪覆盖,温室产业发展主要集中在西南部。加拿大冬季温度较低,对温室保温性能要求较高,加温需求较大;冬春季光照条件较差,温室结构对透光性要求较高,补光需求较大。
温室类型及种植作物
加拿大的温室类型主要有两种,一种是玻璃温室,另一种是塑料薄膜温室。塑料薄膜温室从上世纪90年代中期以后得到快速发展,主要原因是玻璃温室建造成本和运行成本都比较高,所以从上世纪90年代中期以后,他们开始发展双层充气膜温室。
根据统计数据可以看出,加拿大的温室构成,玻璃温室已不是主流,塑料薄膜温室是主要设施类型,2008年占到加拿大温室总面积的57.8%。温室种植的作物主要是花卉和观赏植物以及蔬菜,蔬菜温室数量虽然不如花卉和观赏植物的多,但是面积占比还是比较大的,是因为蔬菜种植温室的单体规模都比较大。温室蔬菜种植结构,欧美国家大致相似,主要为番茄、黄瓜、甜椒等,但2000年以来番茄的面积增长缓慢,黄瓜和甜椒增长速度较快。
加拿大温室生产特点
(1)温室结构不断优化,种植结构和区域分布特征明显。以塑料薄膜温室为主,双层充气膜温室比例逐渐增多。温室主要分布在Ontario、British Columbia、Quebec、Alberta、Manitoba、Saskatchewan,面积占全国总面积的97.8%,以Ontario最大,蔬菜温室占加拿大的67%。Ontario的Leamington是加拿大温室产业的聚集区,温室面积占Ontario温室面积的80%以上,区域的集中度还是很高的。
(2)环境控制、栽培管理实现机械化和自动化,高产高效。加拿大商业化温室平均产量,番茄达到了每平米近45千克,黄瓜每平米大概能收到120条果实,甜椒每平米23千克。高产的黄瓜、番茄、甜椒产量能够达到每平米100千克、70千克和35千克。加拿大在温室蔬菜种植过程中采用了一些先进技术,主要采用无土栽培技术,高架栽培的比例越来越高,人工补光、熊蜂授粉、二氧化碳施肥、生物防治、嫁接栽培等技术都得到普遍应用。
(3)生产过程实现高度社会化。在加拿大温室生产中,从产前到产中再到产后的各个环节,社会化分工非常明显,有很多专业化的公司为温室产业的发展提供服务。
02
荷兰
荷兰的地理纬度在北纬51度到54度,属温带海洋性气候。冬季温和、夏季凉爽,年均气温10摄氏度。夏季温度适中,自然通风基本能满足环境要求;冬季极端温度不低,但需要加温。荷兰的年日照时数短,冬春季光照弱,温室透光性要求高,补光需求大。荷兰温室的发展有一个逐渐变革提升的历程,我们现在见到的纹洛型大型连栋温室是从上世纪60年代以后才出现的。
温室结构及种植模式
在本世纪初,荷兰的温室面积较大,之后呈现出一定的萎缩趋势。温室的主要类型是玻璃温室,塑料板材和塑料薄膜温室占的比重较小。以纹洛型温室为主,向大型化发展的趋势明显。
温室里面种植的作物主要是蔬菜和观赏植物,蔬菜的种植面积比观赏植物的面积要小一些。观赏植物主要以切花为主,蔬菜主要以果菜类为主,栽培形式主要是无土栽培。
荷兰温室的发展有两个明显趋势,一是温室大型化,二是经营温室的公司数量在减少,说明规模化经营水平在提高。
荷兰温室生产特点
(1)机械化、自动化程度高,几乎全部实行计算机智能控制和信息化管理。
(2)实行规模化、专业化、集约化生产,高产高效。特别是果菜类种植,茄果类蔬菜大多采用一年一大茬,黄瓜一般一年2-3茬,通过精细化管理,产量位居世界前列。众所周知,荷兰的温室设计和种植技术都很高,单产水平也远远高于地中海沿岸国家。
(3)新品种、新技术、新材料、新装备不断创新和应用。荷兰针对本身不利的自然条件,从蔬菜品种的选育、温室结构的改进、种植管理技术等方面开展创新都取得了明显进步,将这些成果应用在生产中,有些已在世界范围内传播。
对荷兰过去的温室作物产量变化与关键工程技术突破的关系进行总结。可以看出,荷兰从上世纪50年代到本世纪,番茄和玫瑰产量都呈现了非常明显的增长趋势。这个变化与荷兰的温室结构、品种、管理调控、无土栽培、计算机智能控制等技术的发展进步是分不开的。
03
地中海沿岸国家
地中海沿岸国家光照资源丰富,全年气温较高,所以在这个地区的温室对于光照和加温的需求并不高,但是对通风、降温、防虫需求较大。这个地区的温室结构有一些独到的特点,覆盖材料主要选用塑料薄膜,环境调控手段简易实用。
以色列温室。以色列温室类型实际上也是多种多样,但是整体上体现了抗风、防虫、降温的特点。此外,因为以色列自然条件所限,其节水灌溉世界有名。温室种植的作物主要是蔬菜和花卉。
西班牙温室。从高空俯瞰,西班牙的温室连接着温室,并且单体面积都比较大。但是,温室的建造方式实际上大多数还是非常简单的,好多温室都是通过钢管和钢丝作为支撑骨架,然后覆盖塑料薄膜。温室的建造方式非常简单,投资也非常少。我们曾经做过调研,西班牙建造的这类温室每平米建造成本只有不到100元。当然西班牙也有一些高档的精细化管理的温室,新型覆盖材料也在不断研发过程中。另外,西班牙还有一个特点,就是它的土壤条件不好,所以研发出“三明治”式土壤改良技术,在部分区域采取无土栽培的手段,无土栽培面积约在20%以上。
意大利温室。意大利温室主要是塑料薄膜温室和大、中棚,温室结构过去以钢-木结构为主,现在逐渐向全钢结构转变。温室番茄种植采用大行距栽培、双杆整枝。
希腊温室。希腊温室以钢-木、全钢结构塑料薄膜温室为主,也有塑料板材和玻璃温室,但更多的是膜温室。设施蔬菜发展迅速,区域分布特征明显,特别是克里特岛,其温室面积大约占希腊整个国家温室面积的40%以上。希腊温室部分采用无土栽培技术,无土栽培比例大约占30%。通过无土栽培技术可有效提高作物产量,无土栽培大番茄的产量超过40千克/平米。
04
日本
日本南北跨度比较长,所以气候条件差异也比较大。全年光照不十分充足,温室结构对透光性要求较高。夏季气温较高,对通风、降温有较大需求。虽然保温增温需求相对较小,但冬季需要加温,40%以上的温室都要加温。温室覆盖材料主要是塑料薄膜。
温室类型与装备
日本的设施园艺发展,从面积上看,应该是在上世纪末本世纪初达到巅峰,然后有一个比较明显的下滑,2015年统计的数据只有4万多公顷。温室的主要类型是塑料薄膜温室,所占比重为96%,玻璃温室大约只占4%。温室里面种植的作物有果树、蔬菜、花卉等,以蔬菜为主,蔬菜种植面积大约占温室面积的70%,花卉和果树各占15%左右。
温室类型以塑料薄膜温室为主,近几年大型连栋温室得到了较快发展。温室里面的管理作业和环境调控,特别是机械化和自动化技术得到了较广泛的推广应用。
温室的经营规模在1000平米到10000平米之间所占比重较大,塑料大棚平均2000-2500平米,玻璃温室2700-4000平米,经营规模正在逐步扩大。
日本温室生产特点
(1)土壤栽培为主,注重产量和品质。通过长季节栽培、高密度栽培,番茄的单位面积年产量能够达到近50千克。
(2)管理作业轻简高效。这与人口老龄化有关,通过各种各样的机械装备来减轻劳动强度,减少用工,这方面的特征明显。
(3)关注生态环保和产品质量安全。
05
韩国
温室类型与装备
韩国设施园艺的发展历程,温室结构由单独向连栋转变,由土木结构向全钢结构转变。
韩国的温室面积现在大概有5万多公顷,其中覆盖材料以塑料薄膜为主。温室结构单跨占85%,连栋占12%。有34.6%的温室是需要加温的。无土栽培在整个温室面积里面大约占6.5%。从经营规模来看,韩国大约每个农场经营4000平米。多层覆盖保温、弥雾降温、遮阳、补光、CO2施肥、水肥一体化、环境自动控制等技术得到较广泛推广应用。
温室种植作物
温室种植作物不同年代也在发生改变。上世纪70年代主要种植白菜、黄瓜、番茄等,现在主要种植西瓜、草莓、番茄、辣椒等。番茄产量也在不断提高,由露地栽培到温室栽培,然后再到长季节栽培和智能化管理,高产达到了每平米30千克。
(二)国外温室产业面临的问题与挑战
1、大型温室尤其是玻璃连栋温室建造成本高、运行能耗大。
荷兰设施园艺是一个典型依赖能源的产业。加拿大温室和韩国温室加温成本占运营成本的比重相对来说也是比较高的。
2、设施生产机械化率仍然较低,经营规模小,劳动力成本高
虽然一些国家的设施生产机械化水平比我国要高,但从设施农业整体来讲,与其他行业相比,机械化水平还是比较低的,这样就导致经营规模小,劳动力成本高。希腊、意大利、西班牙家庭农场经营规模1-3ha,每个劳动力管理1500-2500m2;荷兰每个劳动力管理2500m2。加拿大温室蔬菜生产劳动力成本占运行成本的比例达24.4%。
(三)国外温室产业的发展趋势
结构向大型化和轻简化方向发展;环控向自动化和智能化方向发展;经营向低碳节能和环境友好方向发展;生产管理向物联网化方向发展;产品向品质为主的多样化方向发展;新材料、新装备、新技术(包括无土栽培)快速应用;专用品种选育及配套技术研发更受重视。
二、我国温室产业发展状况及特点
(一)我国温室生产概况
2016年我国设施园艺的统计数据表明,总面积476.5万公顷,其中大约370万公顷是蔬菜作物,占总面积的78%,果树和花卉占比只有5.3%,西甜瓜和食用菌占比大约为17%。从产量和产值方面看,蔬菜是最高的,西甜瓜和食用菌也占有较高比重。在由温饱步入小康社会的过程中,设施园艺发挥了非常重要的作用。
我国的设施园艺有中国特色,设施类型构成有塑料小棚、塑料大中棚、日光温室、加温和连栋温室,塑料大棚占比44%,加温和连栋温室只有1.2%。从区域分布看,设施主要分布在黄淮海与环渤海区域。
我国温室产业取得的成就
成就1:设施结构和材料不断优化创新,提高了采光保温性能、节能效果和土地利用效率。特别值得一提的是高效节能日光温室,可以在冬季严寒地区不加温生产喜温蔬菜,无疑是一个伟大的创举。另外在大跨度塑料大棚和连栋塑料大棚方面的研发也在不断取得新进展。还有就是覆盖材料,特别是以塑料薄膜为代表的透明覆盖材料的研发也取得了长足进步,功能化、专用化产品不断问世并在生产中推广应用。
成就2:设施生产机械和装备不断研发应用,提高了环境可控水平及管理作业效率。无论是环境调控也好,还是栽培管理也好,对机械化以及环境调控的精准化提出了更高要求,围绕这一目标研发出来相应的机械装备,一方面减少了人工操作,另一方面提高了环境的精准控制水平。
成就3:设施种植模式和栽培技术不断创新,产量质量同步提升。在设施作物种植过程中,一些新技术不断得到研发和应用,也出现了很多高产的典型。另外对产品质量的要求也越来越高,这方面取得了非常大的进步。
我国温室产业存在的问题
问题1:棚室结构参数、建造材料不规范,结构简陋,性能较差,抵御自然灾害能力较低,安全生产风险较大。
问题2:设施生产机械化和自动化水平低,现阶段设施农业的整体机械化水平只有32%,而我们的大田粮食作物却能达到70-80%,这个差距还是非常大的。也正是由于这个原因,不管是政府还是科技工作者都在设施生产机械化和自动化方面付出了很大心血,这几年的进步非常明显。
问题3:栽培技术粗放,标准化水平低,虽有一些高产典型但整体来看产量水平还是比较低的,并且对资源的消耗利用比较多,在个别条件下也存在产品质量不安全的问题。将来要想进一步提升产量,必须从品种、设施结构、环境调控和栽培技术等方面全方位发力,建立标准化模式和技术,这样才能够获得好的效果。
问题4:以家庭经营为主,目前家庭经营规模在1000-3000平米的比较多见,组织化程度低,社会化服务不健全,生产成本不断增加,比较效益下滑。
(二)我国温室产业的发展趋势
我国温室产业未来的发展应该向低碳、节能、低成本、生态、安全、高产、优质、高效方向发展,这是我们的奋斗目标,也是我们要坚持的原则。我们不能盲目照搬,应该想办法研发适合中国的设施类型和适合中国的设施园艺生产模式。
发展趋势:
1.面积进一步扩大,产业逐渐走向集群化。面积的增加,不仅是由于人口的增加,另外原因就是设施园艺具有提高资源利用效率、实现高产优质高效的优势。设施园艺生产相对于露地具有非常大的优势。我们也可以通过设施面积的扩大来减少露地栽培面积,从而缓解与粮食作物争地的问题。
2.标准化,机械化生产水平快速提升。
3.节能环保、安全生产成为发展的主流。
4.规模化经营,品牌化销售,多元化营销。这种特征也会越来越明显。发展设施园艺是为了满足人们日益增长的需求,而人们的需求是多样化、经常化、优质化。温室产业在这方面应该有独到的优势。
总之,设施农业的希望在科技。希望我们共同努力推进我国设施农业产业的发展。