“十二五”我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進(jìn)展及其展望

喻景權(quán)　周 杰

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058）

“十二五”我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進(jìn)展及其展望

喻景權(quán)周 杰

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058）

∶“十二五”期間，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)取得了迅猛發(fā)展，生產(chǎn)面積穩(wěn)步提高，技術(shù)裝備水平顯著提升，產(chǎn)品質(zhì)量、安全性和競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，形成了適合不同區(qū)域發(fā)展的設(shè)施類(lèi)型、生產(chǎn)模式和高效生產(chǎn)技術(shù)體系。本文分析了近5年我國(guó)設(shè)施蔬菜科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，并從設(shè)施裝備研發(fā)、設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的生物學(xué)研究、抗逆機(jī)制與設(shè)施環(huán)境調(diào)控技術(shù)研究、病蟲(chóng)害抗性機(jī)制與防治、優(yōu)質(zhì)與安全生產(chǎn)技術(shù)研究以及連作障礙克服與嫁接育苗技術(shù)研究等方面總結(jié)了“十二五”以來(lái)取得的主要科技成就，分析了我國(guó)目前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題，探討了今后我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)和科研的發(fā)展方向。

∶設(shè)施裝備；基因功能；抗逆；環(huán)境調(diào)控；連作障礙；綜述

1　“十二五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

“十二五”期間，我國(guó)設(shè)施蔬菜呈現(xiàn)出生產(chǎn)面積穩(wěn)步增加、栽培范圍不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)效益明顯提升、管理水平逐步提高的良好勢(shì)頭，我國(guó)設(shè)施面積穩(wěn)居世界第一。無(wú)論是設(shè)施占地面積還是播種面積都有了一定的增加，其中播種面積增加了13.7%，至2015年達(dá)到400萬(wàn)hm2以上，產(chǎn)值約9 800億元，約占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的17.9%，為鄉(xiāng)村居民提供了近7 000萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，人均增收約993.45元，占農(nóng)村居民可支配收入的9.5%（楊其長(zhǎng)，2016；中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部和中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒編輯委員會(huì)，2016）。

根據(jù)《全國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》（國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)和農(nóng)業(yè)部，2012），全國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)正在向重點(diǎn)區(qū)域聚集，新增的設(shè)施主要以塑料大棚和節(jié)能日光溫室為主，區(qū)域化分布日趨合理，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。其中，環(huán)渤海灣及黃淮地區(qū)是我國(guó)設(shè)施蔬菜主要產(chǎn)地，占總面積的60%；長(zhǎng)江中下游地區(qū)占總面積的20%；近年來(lái)，西北地區(qū)設(shè)施蔬菜發(fā)展迅猛，目前已占總面積的10%。北方地區(qū)設(shè)施蔬菜栽培以高效節(jié)能的日光溫室為主；南方地區(qū)則多采用塑料大棚多重覆蓋以及夏季簡(jiǎn)易設(shè)施栽培；一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)或企業(yè)也發(fā)展了一些現(xiàn)代化溫室。“十二五”期間還研發(fā)了多種類(lèi)型、性能各異、用途廣泛的配套設(shè)施及栽培技術(shù)體系，如新型加溫與保濕設(shè)施、降溫設(shè)施、遮陽(yáng)設(shè)施以及灌溉設(shè)施、無(wú)土栽培、節(jié)水灌溉、CO2增施裝備等。這些新設(shè)施、新裝備和新技術(shù)的應(yīng)用與推廣有力地提高了設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化水平，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。此外，近年來(lái)我國(guó)在設(shè)施蔬菜立體栽培、蔬菜樹(shù)栽培、植物工廠等方面進(jìn)行了積極探索，并取得一些重要進(jìn)展，滿(mǎn)足了人們對(duì)設(shè)施蔬菜產(chǎn)品新奇特和觀光休閑的要求。

2　“十二五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜主要科技進(jìn)展

2.1設(shè)施類(lèi)型與裝備的研發(fā)進(jìn)展

“十二五”期間，我國(guó)設(shè)施類(lèi)型與裝備水平不斷提升，裝備制造產(chǎn)業(yè)不斷壯大，智能管理水平不斷進(jìn)步。首先，設(shè)施類(lèi)型不斷優(yōu)化，因地制宜設(shè)計(jì)出適應(yīng)不同地理氣候條件、滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的現(xiàn)代化溫室。已形成以東北型、華北型、華南型等為代表的適應(yīng)不同氣候條件的溫室類(lèi)型。同時(shí)，在一些溫室設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)研究方面也開(kāi)展了大量的研究，如張起勛等（2012）利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）模型研究日光溫室內(nèi)的空氣流動(dòng)，設(shè)計(jì)優(yōu)化了東北型日光溫室及其環(huán)境調(diào)控方式。管勇等（2013）對(duì)日光溫室三重結(jié)構(gòu)相變蓄熱墻體傳熱特性進(jìn)行研究，提出了該結(jié)構(gòu)墻體傳熱性能分析方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)。史曉君（2012）進(jìn)行了基于蜻蜓翅膀的溫室結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)研究，建立新型仿生溫室空間結(jié)構(gòu)體系，創(chuàng)新了溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在發(fā)明的新型溫室類(lèi)型中，宛文華等（2013）（CN 201320180415.2）發(fā)明的組合式鋼筋砼預(yù)制保溫玻璃溫室，可根據(jù)用戶(hù)的需求面積進(jìn)行組裝，進(jìn)行工業(yè)化批量生產(chǎn)，具有采光及保溫性能好、運(yùn)輸、安裝、拆卸方便的特點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)；由朋雙等（2011）（CN 201120301506.8）發(fā)明的可移動(dòng)太陽(yáng)房溫室，重量輕、造價(jià)低，使用壽命長(zhǎng)，還可以拆卸組裝二次利用，為大棚更換地點(diǎn)節(jié)約資金，實(shí)用性很強(qiáng)；針對(duì)北方冬季多狂風(fēng)暴雪等惡劣天氣，李光宇等（2015）（CN 201420582932.7）發(fā)明的玻璃溫室可以自動(dòng)消融玻璃屋頂上的積雪，消除安全隱患，增大采光面積。這些研究為今后設(shè)計(jì)新型溫室提供了有益的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和案例。

我國(guó)設(shè)施性能在“十二五”期間也得到了顯著提升。吳松等（2014）（CN 201420373148.5）發(fā)明了一種溫室用玻璃幕墻，該玻璃幕墻能提高玻璃溫室的透光率、美觀度并降低覆蓋部分的成本。于錫宏等（2011）（CN 201110137294.9）發(fā)明了一種三弦式高采光日光節(jié)能溫室，通過(guò)增加溫室拱架頂部的仰角提高采光性能。劉立功等（2011）（CN 201120097105.5）構(gòu)建了一種具有增光提溫功能的日光溫室，以最簡(jiǎn)潔的辦法從采光角度和采光膜朝向兩方面大幅度提高了日光溫室的采光性能。在保溫方面，李清明等（2011）（CN 201110196056.5）發(fā)明了一種二次下挖式高效節(jié)能日光溫室，白天的蓄熱性能和夜間保溫性能均有較大提高。

隨著我國(guó)設(shè)施環(huán)境調(diào)控技術(shù)的不斷完善，設(shè)施溫、光、水、肥等環(huán)境調(diào)控正逐步向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。張紅等（2013）（CN 201320266190.2）發(fā)明的智能蔬菜溫室卷簾機(jī)，不僅有利于溫室蔬菜的生長(zhǎng)，還有利于降低溫室蔬菜的管理難度及勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)施裝備的優(yōu)化還表現(xiàn)在作業(yè)效率的提高、工作危險(xiǎn)性的降低等。如邱權(quán)等（2012）（CN 201210244053.9）發(fā)明的用于連棟溫室的機(jī)器人解決了現(xiàn)有連棟溫室內(nèi)軌道式移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)難以在多個(gè)溫室間共用、設(shè)備使用率低的問(wèn)題。何培祥等（2013）（CN 201310386635.5）發(fā)明的玻璃溫室大棚棚頂清洗裝置則解決了人工清洗玻璃溫室大棚棚頂困難、不安全等問(wèn)題。此外，圍繞肥水高效利用和省工，各地研制了多種形式的肥水一體化設(shè)備，并得到推廣應(yīng)用。

“十二五”期間設(shè)施環(huán)境調(diào)控的一個(gè)重要進(jìn)展是智能化程度的提高，在該領(lǐng)域開(kāi)展了較多的探索。如石建飛等（2013）提出并開(kāi)發(fā)了基于超低功耗單片機(jī)MSP430F169為核心的大棚多點(diǎn)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地測(cè)量、顯示、存儲(chǔ)和無(wú)線傳輸大棚的環(huán)境溫濕度信息，可進(jìn)行多點(diǎn)溫濕度同時(shí)監(jiān)測(cè)。趙麗麗和劉成忠（2014）設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，試驗(yàn)證明該系統(tǒng)不僅完成了分布式多節(jié)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控，還能通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的深度挖掘?qū)崿F(xiàn)多種智能化服務(wù)。劉淵等（2014）設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的連棟蔬菜溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)的精確感知、高效傳輸以及智能監(jiān)控的特點(diǎn)，由無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)、傳輸節(jié)點(diǎn)、GPRS無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)管理等多個(gè)部分組成，能夠?qū)崟r(shí)感知作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，并將參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)管理系統(tǒng)，經(jīng)專(zhuān)家系統(tǒng)判別后進(jìn)行相應(yīng)反饋調(diào)控。李瑋瑤等（2015）研發(fā)了一種基于ZigBee技術(shù)的蔬菜大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)，結(jié)合ZigBee傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)棚內(nèi)空氣土壤溫濕度、CO2濃度和光照強(qiáng)度等參數(shù)的無(wú)線監(jiān)測(cè)和控制。針對(duì)蔬菜大棚溫濕度監(jiān)控的應(yīng)用需求，陸大同（2015）設(shè)計(jì)了一種基于ARM11處理器的蔬菜大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。首先對(duì)溫濕度傳感器和ARM處理器選型及功能進(jìn)行詳細(xì)分析，然后對(duì)蔬菜大棚中的溫濕度算法進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，解決了溫濕度采樣過(guò)程中多傳感器數(shù)據(jù)采樣融合和抗干擾的問(wèn)題，以及對(duì)蔬菜大棚中溫濕度自動(dòng)控制的問(wèn)題。

2.2設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的生物學(xué)研究進(jìn)展

“十二五”期間，我國(guó)設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育與基因功能研究取得了突破性成果，這可以從全國(guó)學(xué)者在國(guó)內(nèi)外具有重要影響力的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的論文數(shù)持續(xù)增加得到印證。繼2009年黃瓜全基因組測(cè)序結(jié)果完成后，我國(guó)科學(xué)家對(duì)115個(gè)黃瓜品系進(jìn)行了深度重測(cè)序，繪制了包括300多萬(wàn)個(gè)位點(diǎn)的全基因組遺傳變異圖譜，鑒定到112個(gè)區(qū)域受到馴化的選擇，其中控制葉片和果實(shí)大小的有7個(gè)區(qū)域，控制果實(shí)苦味的關(guān)鍵基因定位于5號(hào)染色體上，并且發(fā)現(xiàn)了由于編碼β-胡蘿卜素羥化酶的基因突變導(dǎo)致西雙版納黃瓜果肉呈橙色，其研究成果發(fā)表在《Nature Genetics》（Qi et al.，2013）；利用基因組學(xué)和生物化學(xué)的方法，Shang等（2014）鑒定了9個(gè)黃瓜葫蘆素C的合成基因并明確了其中4個(gè)起催化作用，為黃瓜遺傳育種提供了重要的理論依據(jù)，其研究成果發(fā)表在《Science》。通過(guò)對(duì)世界各地的360份番茄種質(zhì)進(jìn)行重測(cè)序分析，我國(guó)科學(xué)家構(gòu)建了完整的番茄遺傳變異組圖譜，為揭示番茄的進(jìn)化歷史、基因挖掘和分子育種奠定了基礎(chǔ)，其研究成果發(fā)表在《Nature Genetics》（Lin et al.，2014）。此外，轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明在黃瓜果實(shí)毛狀體發(fā)育中分生組織調(diào)控和極性基因起著重要的作用（Chen et al.，2014）。運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)，Jia等（2015）分析了MicroRNA（miRNA）在芹菜葉片發(fā)育中的功能和分子調(diào)控機(jī)制；Nie等（2015）發(fā)現(xiàn)了50多個(gè)在蘿卜生長(zhǎng)和開(kāi)花階段存在差異表達(dá)的miRNA，并通過(guò)RT-PCR分析證實(shí)了其在組織和發(fā)育階段的表達(dá)特異性。通過(guò)RNA測(cè)序技術(shù)還發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA）在調(diào)控番茄果實(shí)成熟中具有重要作用（Zhu et al.，2015b）。

在設(shè)施蔬菜生物學(xué)研究中，番茄RNA誘導(dǎo)的RNA沉默復(fù)合體（RNA-induced RNA silencing complex，RISC）核心元件AGO1（ARGONAUTE1）的兩個(gè)亞基AGO1A/B能通過(guò)與miRNA168互作改變番茄植株的生長(zhǎng)速率和葉片偏上性，進(jìn)而調(diào)控果實(shí)發(fā)育（Xian et al.，2014）。番茄miRNA157通過(guò)抑制靶基因LeSPL-CNR的表達(dá)影響番茄果實(shí)的成熟或軟化（Chen et al.，2015）。番茄延長(zhǎng)復(fù)合蛋白2相似基因（SlELP2L）在調(diào)控葉片生長(zhǎng)和衰老、果實(shí)著色和成熟中起重要作用，在SlELP2L沉默植株中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因表達(dá)上調(diào)，增加了幼苗對(duì)ABA的敏感性（Zhu et al.，2015a）。此外，轉(zhuǎn)錄因子RIN（Ripening inhibitor）通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)起到抑制番茄果實(shí)成熟的作用（Gao et al.，2015），而外源褪黑素處理可以促進(jìn)細(xì)胞壁修飾蛋白和乙烯合成基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)果實(shí)成熟并且提高果實(shí)品質(zhì)（Sun et al.，2014）。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，過(guò)表達(dá)番茄SlMADS1和SlFYFL基因可延遲葉片衰老、萼片脫落和果實(shí)成熟，并且延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)存時(shí)間（Dong et al.，2013；Xie et al.，2014）。在番茄中異源過(guò)表達(dá)擬南芥BZR1-1D轉(zhuǎn)錄因子不僅提高了番茄中類(lèi)胡蘿卜素含量，而且改善了果實(shí)品質(zhì)（Liu et al.，2014，2015a）。在黃瓜形態(tài)發(fā)育研究上，Wang等（2015c）發(fā)現(xiàn)黃瓜蠟質(zhì)合成基因CsWAX2能在葉片表皮上大量表達(dá)而且被溫度脅迫、干旱和ABA所誘導(dǎo)，其蛋白主要定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，參與長(zhǎng)鏈烷烴和蠟質(zhì)合成；Li等（2015）篩選得到1個(gè)黃瓜無(wú)毛自然突變體csgl1（glabrous1），并定位克隆了CsGL1基因，發(fā)現(xiàn)CsGL1基因顯著影響與毛狀體表型相關(guān)的細(xì)胞進(jìn)程相關(guān)基因；Yang等（2014）發(fā)現(xiàn)Tu蛋白通過(guò)調(diào)控激素平衡調(diào)控黃瓜果實(shí)瘤狀表型。此外，黃瓜驅(qū)動(dòng)蛋白基因CsKFs調(diào)控了果實(shí)細(xì)胞分裂、膨大與果實(shí)發(fā)育后期細(xì)胞膜體微管的形成（Yang et al.，2013）。在黃瓜生殖發(fā)育研究中，Cheng等（2015）發(fā)現(xiàn)黃瓜細(xì)胞膜的己糖轉(zhuǎn)運(yùn)體CsHT1蛋白與葡萄糖高度親和，具有促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管伸長(zhǎng)的作用；黃瓜赤霉素（GA）響應(yīng)因子CsGAMYB1基因主要在雄蕊中表達(dá)，能夠調(diào)控花的性別分化且不依賴(lài)于乙烯途徑（Zhang et al.，2014b）。此外，播種期和移栽時(shí)接種叢枝菌根真菌根內(nèi)球囊菌（Glomus intraradices，GI）均可以促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)，提高葉綠素含量和產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)（李聰 等，2014）；葉面噴施蛋氨酸硒溶液不僅可以顯著提高葉片色素含量和光合速率，還可以增加厚皮甜瓜的硒含量，從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)（張楊楊等，2015）。植物激素及其信號(hào)參與調(diào)控蔬菜作物生長(zhǎng)、發(fā)育和分化的各個(gè)階段。研究表明油菜素內(nèi)酯（Brassinosteroids，BRs）作為一類(lèi)植物生長(zhǎng)發(fā)育和逆境調(diào)控的重要激素，能夠激活質(zhì)外體H2O2，調(diào)控番茄氣孔開(kāi)閉過(guò)程（Xia et al.，2014）；BR誘導(dǎo)的葉綠體硫氧還蛋白TRX-f和TRX-m1/4促進(jìn)了光合作用CO2同化和維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)（Cheng et al.，2014）。2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D），是一種生長(zhǎng)素類(lèi)似物，能夠促進(jìn)生長(zhǎng)素/吲哚乙酸（AUX/IAA）SlIAA15和SlIAA29基因的表達(dá)，過(guò)表達(dá)SlIAA15植株表現(xiàn)出明顯的除草劑損傷表型，氣孔密度明顯降低，并通過(guò)ABA信號(hào)來(lái)參與調(diào)控2，4-D的代謝過(guò)程（Xu et al.，2015）。

2.3設(shè)施蔬菜抗逆機(jī)制與設(shè)施環(huán)境調(diào)控技術(shù)進(jìn)展

設(shè)施環(huán)境調(diào)控在蔬菜生產(chǎn)中起著重要作用，適宜的環(huán)境和正確的調(diào)控技術(shù)是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)順利進(jìn)行的有利保證。由于我國(guó)的設(shè)施相對(duì)較為簡(jiǎn)陋，環(huán)境可控性差，設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程中不同程度存在一個(gè)亞適宜環(huán)境問(wèn)題。因此，設(shè)施蔬菜的抗逆機(jī)制及其抗逆栽培技術(shù)是“十二五”期間的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基本環(huán)境要素之一，直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成、物質(zhì)代謝及基因表達(dá)。我國(guó)南北方設(shè)施蔬菜越冬栽培均存在低溫弱光的不利生長(zhǎng)環(huán)境，棚內(nèi)光照往往不能滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需求。隨著新型發(fā)光二極管（LED）光源的普及，其節(jié)能環(huán)保、光電轉(zhuǎn)換率高、壽命長(zhǎng)、光量與光質(zhì)可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)施補(bǔ)光增效成為可能。蘇娜娜等（2012）研究表明LED補(bǔ)光處理顯著促進(jìn)黃瓜幼苗生長(zhǎng)；紅光有利于培育壯苗，較適合作為黃瓜育苗的補(bǔ)光光質(zhì)。王志敏等（2011）研究表明不同比例和光強(qiáng)的紅藍(lán)光LED分別具有提高葉用萵苣的品質(zhì)和生長(zhǎng)的作用。寧宇等（2015）發(fā)現(xiàn)增加紅光比例可促進(jìn)芹菜的碳同化、轉(zhuǎn)化及氮吸收；增加藍(lán)光比例可使芹菜氮代謝增強(qiáng)，但碳的積累代謝下降，單株產(chǎn)量降低。齊學(xué)會(huì)等（2014）研究發(fā)現(xiàn)紫外光（UV-B）處理有利于大豆芽苗菜下胚軸中總酚類(lèi)物質(zhì)積累和DPPH自由基清除能力的提高。

溫度是設(shè)施環(huán)境調(diào)控中一個(gè)非常重要的環(huán)境因子。在低溫抗性研究中，番茄葉綠體DnaJ蛋白在低溫下保護(hù)光合系統(tǒng)Ⅱ正常運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮重要作用（Kong et al.，2014）；外源6-BA處理能促進(jìn)低溫脅迫下茄子幼苗光合作用，提高光合電子傳遞效率，保護(hù)光合系統(tǒng)（吳雪霞 等，2013）。馴化作為一種主要的栽培保護(hù)措施，能夠誘導(dǎo)番茄質(zhì)膜上NADPH氧化酶產(chǎn)生H2O2信號(hào)以及隨后激活MAPK （Mitogen-activated protein kinase）信號(hào)級(jí)聯(lián)來(lái)增強(qiáng)植株對(duì)低溫等不同逆境的交叉抗性（Zhou et al.，2014b）。在高溫抗性研究中，嫁接絲瓜砧木能夠通過(guò)質(zhì)外體H2O2介導(dǎo)根部ABA積累，并通過(guò)木質(zhì)液運(yùn)輸?shù)降厣喜空T導(dǎo)熱激蛋白70（HSP70）積累來(lái)提高黃瓜耐熱性。Zhou等（2014a）發(fā)現(xiàn)BR能夠通過(guò)誘導(dǎo)番茄NADPH氧化酶產(chǎn)生質(zhì)外體H2O2來(lái)激活A(yù)BA合成，并促使H2O2信號(hào)的持續(xù)放大，進(jìn)而提高番茄植株對(duì)高溫和氧化脅迫的抗性。此外，細(xì)胞自噬作為植物體內(nèi)主要的蛋白降解機(jī)制，在番茄等設(shè)施作物高溫抗性調(diào)控中起重要作用（Zhou et al.，2013）。

由于設(shè)施環(huán)境相對(duì)封閉導(dǎo)致CO2缺乏，進(jìn)而引起設(shè)施蔬菜光合效率降低、產(chǎn)量下降等一系列問(wèn)題，因此CO2施肥成為設(shè)施蔬菜栽培研究的一個(gè)重要方向。高CO2環(huán)境能加快番茄葉片糖酵解代謝、三羧酸循環(huán)提高植物的暗呼吸能力（Li et al.，2013）；并能誘導(dǎo)番茄OST1（OPEN STOMATA 1）基因表達(dá)、NADPH氧化酶產(chǎn)生H2O2和硝酸還原酶（NR）產(chǎn)生NO信號(hào)，從而促進(jìn)葉片氣孔的運(yùn)動(dòng)（Shi et al.，2015）。CO2加富還能提高一氧化氮合成酶（NOS）活性、促進(jìn)NO產(chǎn)生，影響番茄側(cè)根發(fā)育（Wang et al.，2012）。此外，CO2施肥能提高設(shè)施蔬菜逆境抗性，孫衛(wèi)紅等（2013）發(fā)現(xiàn)CO2施肥能提高過(guò)量表達(dá)類(lèi)囊體膜抗壞血酸過(guò)氧化物酶基因（StAPX）轉(zhuǎn)基因番茄的抗旱性；Yi等（2015）發(fā)現(xiàn)CO2加富誘導(dǎo)番茄質(zhì)外體H2O2產(chǎn)生，調(diào)控氣孔開(kāi)閉和維管組織Na+的運(yùn)輸，誘導(dǎo)鹽脅迫相關(guān)基因表達(dá)，從而提高番茄的耐鹽性。

我國(guó)西北地區(qū)和東部沿海地區(qū)設(shè)施蔬菜發(fā)展還面臨干旱和鹽堿等滲透脅迫的危害。Wang等（2015d）研究發(fā)現(xiàn)番茄HsfA1a可以激活A(yù)TG基因和誘導(dǎo)自噬提高番茄干旱抗性。一些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)在調(diào)控設(shè)施蔬菜滲透脅迫抗性中也起著重要作用。如褪黑素處理能夠通過(guò)激活黃瓜種子抗氧化物酶系統(tǒng)，促進(jìn)GA合成，抑制ABA合成，從而緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的抑制（Zhang et al.，2014a）。番茄γ-氨基丁酸（GABA）能夠通過(guò)影響代謝平衡（如琥珀酸和羥基丁酸）和調(diào)控活性氧的代謝來(lái)參與番茄的鹽脅迫調(diào)控（Bao et al.，2015）。外源腐胺能夠通過(guò)增加類(lèi)囊體膜上多胺的含量來(lái)調(diào)控蛋白的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，從而穩(wěn)定黃瓜在鹽脅迫下的光合作用，提高植物抗性（Shu et al.，2015）。外源SA促進(jìn)干旱下黃瓜幼苗的氮還原和同化能力，進(jìn)而提高植株抗旱能力（郝敬虹等，2012）。

2.4設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害抗性機(jī)制與防治研究進(jìn)展

設(shè)施生產(chǎn)因環(huán)境高溫高濕、通風(fēng)性較差、種植密度大等特點(diǎn)，更容易遭受病蟲(chóng)害的侵害。以煙粉虱為傳播媒介的番茄黃化曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）病近年來(lái)在我國(guó)由南向北迅速擴(kuò)張，危害加劇，造成番茄大面積減產(chǎn)甚至絕收。“十二五”期間，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)雜交育種培育出多個(gè)抗TYLCV的番茄品種（趙統(tǒng)敏 等，2011；鄭積榮 等，2012）。Shi等（2014）研究發(fā)現(xiàn)煙粉虱Q可降低JA含量，降低蛋白酶抑制因子活性，下調(diào)JA相關(guān)基因表達(dá)從而降低番茄對(duì)TYLCV的抗性。lncRNAs是一類(lèi)被識(shí)別的新型調(diào)控因子，Wang等（2015b）預(yù)測(cè)了番茄1 565個(gè)lncRNAs，確定了參與番茄黃化曲葉病毒侵染的lncRNAs，并發(fā)現(xiàn)lncRNAs在番茄對(duì)TYLCV的抗性中具有非常重要的作用。此外，煙草花葉病毒（Tobacco mosaic virus，TMV）病是茄科作物的重要病害，Liao等（2015）研究發(fā)現(xiàn)α-酮戊二酸脫氫酶的亞基E2通過(guò)與水楊酸結(jié)合，影響線粒體氧化磷酸化和電子傳遞鏈，進(jìn)而在番茄對(duì)煙草花葉病毒的基礎(chǔ)抗性中發(fā)揮重要作用。

番茄細(xì)菌性葉斑病是一種世界型病害，由丁香假單胞桿菌番茄致病變種Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000（Pst DC3000）引起，近年來(lái)發(fā)生日趨嚴(yán)重。Sun等（2015）研究發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)WRKY39基因可以通過(guò)激活病程相關(guān)基因SlPR1和SlPR1a1的表達(dá)來(lái)增加番茄對(duì)Pst DC3000的抗性。Wang等（2015a）研究發(fā)現(xiàn)番茄鈣和鈣調(diào)蛋白依賴(lài)的蛋白激酶（SlCCaMK）通過(guò)促進(jìn)H2O2積累來(lái)增加番茄對(duì)Pst DC3000的抗性。Zhang等（2015c）研究發(fā)現(xiàn)高CO2影響番茄植株JA和SA之間的相互作用，使得番茄對(duì)丁香假單胞桿菌番茄致病變種和煙草花葉病毒的抗性增加，對(duì)灰霉菌（Botrytis cinerea）的抗性降低?；颐共∈俏：Χ喾N蔬菜作物的重要真菌性病害。Jin和Wu（2015）通過(guò)表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)miR319、miR394和miRn1參與了番茄葉片對(duì)灰霉菌侵染的響應(yīng)。通過(guò)RNA-seq技術(shù)，Kong等（ 2015）鑒定了黃瓜在灰霉菌侵染前后的差異表達(dá)基因，加深了對(duì)病菌寄主間的相互作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)。番茄中兩個(gè)WRKY33基因SlWRKY33A和SlWRKY33B能被灰霉菌強(qiáng)烈誘導(dǎo)；將這兩個(gè)基因沉默后，植株對(duì)灰霉菌和熱脅迫更敏感，而由AtWRKY33啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的SlWRKY33A和SlWRKY33B基因能完全恢復(fù)擬南芥atwrky33對(duì)灰霉菌和熱脅迫的敏感性（Zhou et al.，2015a）。青枯病由茄科勞爾氏菌（Ralstonia solanacearum）引起，是當(dāng)前設(shè)施辣椒主要的土傳病害，劉業(yè)霞等（2011）研究發(fā)現(xiàn)嫁接可顯著提高辣椒青枯病的抗性，其抗病機(jī)理與滲透調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)有關(guān)。此外，通過(guò)高通量測(cè)序分析，Luan等（2015）揭示了番茄在接種晚疫病菌后的miRNA的差異化表達(dá)及miRNA介導(dǎo)的番茄抗晚疫病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

根結(jié)線蟲(chóng)是一種嚴(yán)重危害設(shè)施生產(chǎn)的土傳病害，在果菜類(lèi)蔬菜上尤為嚴(yán)重。目前市場(chǎng)上抗根結(jié)線蟲(chóng)的番茄品種均含有Mi-1基因，但是該抗性基因在土壤溫度高于28 ℃即會(huì)失活。王銀磊等（2011）對(duì)含有熱穩(wěn)定抗根結(jié)線蟲(chóng)基因的栽培番茄材料進(jìn)行選育并對(duì)抗病基因進(jìn)行精細(xì)定位。許小艷等（2011）采用群體分離分析法也對(duì)辣椒抗根結(jié)線蟲(chóng)基因Me3進(jìn)行了精細(xì)定位。Zhao等（2015）對(duì)番茄野生型和JA突變體（spr2）接種根結(jié)線蟲(chóng)后miRNA進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)263條已知的和441條新的miRNAs，明確了miR319負(fù)調(diào)控TCP4從而影響JA的合成和內(nèi)源JA的含量介導(dǎo)根結(jié)線蟲(chóng)的防御。Zhou等（2015）發(fā)現(xiàn)NO信號(hào)在JA介導(dǎo)的番茄根結(jié)線蟲(chóng)基礎(chǔ)抗性中起著重要的作用。棉蚜（Aphis gossypii Glover）是黃瓜生產(chǎn)中最嚴(yán)重的害蟲(chóng)之一，常造成嚴(yán)重的產(chǎn)量損失。Liang等（2015a，2015b）通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，蚜蟲(chóng)處理誘導(dǎo)了黃瓜類(lèi)黃酮生物合成、氨基酸代謝和糖代謝途徑相關(guān)基因的表達(dá)，并推測(cè)了可能的抗性基因。

2.5設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)與安全生產(chǎn)技術(shù)研究進(jìn)展

“十二五”期間，在國(guó)家“園藝標(biāo)準(zhǔn)園”建設(shè)項(xiàng)目的指導(dǎo)下，蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)以及安全性方面取得了可喜的成果。其中，植物激素在調(diào)控設(shè)施蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中起著重要作用。研究表明BR合成基因GhDWF4過(guò)表達(dá)，則番茄果實(shí)中可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量增加（Ye et al.，2015a）。ABA合成關(guān)鍵基因NCED1 RNAi番茄果實(shí)中番茄紅素和β-類(lèi)胡蘿卜素積累增加，果實(shí)色澤和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有所改善（Sun et al.，2012b）；內(nèi)源ABA合成的降低能夠通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因的表達(dá)，增加果實(shí)成熟過(guò)程中果膠、纖維素、半纖維素含量，延長(zhǎng)果實(shí)貯藏期（Sun et al.，2012a）。設(shè)施環(huán)境調(diào)控是提高蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要措施。研究表明，適當(dāng)比例的LED紅藍(lán)光組合光源與普通熒光燈相比，能夠提高葉用萵苣的光合作用，增加VC含量，降低亞硝酸鹽的積累，顯著改善萵苣品質(zhì)（聞婧 等，2011）；不同光質(zhì)對(duì)蘿卜芽苗菜生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響各不相同，紫外光和藍(lán)光處理有助于提高蘿卜芽苗菜培養(yǎng)早期的總酚類(lèi)物質(zhì)含量，改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（魯燕舞等，2014）。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥投入相對(duì)較多，這主要與我國(guó)冬春季節(jié)溫度較低，養(yǎng)分吸收和利用率較低，農(nóng)民習(xí)慣采取“低溫?fù)p失化肥補(bǔ)”的施肥模式有關(guān)。黃紹文等（2011）對(duì)我國(guó)主要菜區(qū)土壤鹽分、酸堿性和土壤肥力的調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)設(shè)施土壤普遍存在鹽漬化加重、有機(jī)質(zhì)含量低、硝態(tài)氮和速效磷積累等問(wèn)題。其中硝態(tài)氮肥的大量施用使得設(shè)施蔬菜，尤其是葉菜類(lèi)蔬菜容易富集硝酸鹽和亞硝酸鹽，嚴(yán)重影響蔬菜的安全和品質(zhì)?；艚莸龋?012）研究表明白菜葉面噴施亞硫酸氫鈉能夠促進(jìn)葉片硝酸還原酶（NR）活性和光合碳同化效率，降低葉片亞硝酸鹽含量。弱光是設(shè)施蔬菜氮素代謝的限制因素之一，外源添加SA能夠緩解弱光對(duì)韭菜葉片硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶（GOT）和谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶（GPT）的抑制，提高氮同化能力，有效降低韭菜葉片亞硝酸鹽的積累（李林妍 等，2012）。由于磷元素在土壤中遷移速率低，容易被土壤吸附，造成蔬菜磷饑餓和土壤污染。Liang等（2012b）發(fā)現(xiàn)大部分PvPAP基因都會(huì)受到磷饑餓的誘導(dǎo)，PvPAP1和PvPAP3過(guò)表達(dá)提高了菜豆根系的磷利用率（Liang et al.，2012a）。Yao等（2014）發(fā)現(xiàn)SPX1基因能夠通過(guò)調(diào)控根系生長(zhǎng)和磷的代謝平衡，在磷信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中起關(guān)鍵作用。此外，缺鐵誘導(dǎo)番茄根系NO產(chǎn)生，進(jìn)而通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞壁果膠酶的活性和減少果膠的甲基化增加根系非原生質(zhì)體中鐵的固定（Ye et al.，2015b）。鈣能夠保護(hù)低氧下黃瓜線粒體結(jié)構(gòu)，恢復(fù)呼吸代謝相關(guān)酶活性，促進(jìn)鉀離子吸收與平衡（He et al.，2015）。最近，國(guó)家啟動(dòng)了“藥肥雙減”科技計(jì)劃，今后有必要在探明蔬菜養(yǎng)分吸收同環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出不同蔬菜不同栽培模式的施肥方式，起到減肥不減產(chǎn)的效果，其中一個(gè)重要的方向?yàn)榛谑卟松L(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境互作的“精準(zhǔn)施肥”，推廣肥水一體化等技術(shù)。

蔬菜幼嫩多汁，對(duì)病蟲(chóng)有害生物抗性較弱，而設(shè)施栽培中的弱光、高濕和時(shí)常出現(xiàn)的低CO2濃度又加劇了一些病蟲(chóng)害的發(fā)生，因此設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中每隔5～7 d噴施1次多種農(nóng)藥是目前各地的普遍現(xiàn)象。由于農(nóng)藥的大量、過(guò)量和不當(dāng)使用，蔬菜產(chǎn)品及設(shè)施土壤中農(nóng)藥殘留超標(biāo)問(wèn)題依舊突出，農(nóng)藥殘留已成為影響設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要因素。近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)家對(duì)農(nóng)藥在蔬菜體內(nèi)的代謝調(diào)控有了更深入的研究。Zhou等（2015b）研究發(fā)現(xiàn)油菜素內(nèi)酯能夠通過(guò)激活NADPH氧化酶產(chǎn)生質(zhì)外體H2O2引起細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的改變，有效地降低番茄、水稻、茶葉、花椰菜、黃瓜和草莓等多種植物上有機(jī)磷、有機(jī)氯和氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥殘留；Yu等（2013）證實(shí)谷胱甘肽的合成與再生在番茄百菌清代謝過(guò)程中的重要作用；Wang等（2011）研究表明綠色洋蔥根部叢枝菌根處理有利于加快土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥的降解，縮短其半衰期，從而減少農(nóng)藥在洋蔥中的積累。農(nóng)藥和肥料的過(guò)量使用以及工業(yè)污染還使得設(shè)施蔬菜重金屬污染問(wèn)題日益突出，如何有效防治蔬菜的重金屬污染是“十二五”期間的工作重點(diǎn)之一。由于植物本身存在應(yīng)對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)機(jī)制，我國(guó)研究人員利用Solexa測(cè)序技術(shù)鑒定到了蘿卜響應(yīng)重金屬鎘和鉻的miRNA及其目標(biāo)靶基因和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（Xu et al.，2013；Liu et al.，2015b），通過(guò)Tag-Seq技術(shù)發(fā)現(xiàn)多種基因在鋅、鐵和鎘脅迫響應(yīng)中存在功能冗余（Li et al.，2014）；此外，BR處理能誘導(dǎo)抗氧化系統(tǒng)、次生代謝和解毒系統(tǒng)緩解番茄鎘脅迫危害，降低鎘在番茄葉片和根部的積累（Ahammed et al.，2013）；褪黑素處理能增強(qiáng)番茄的抗氧化能力，促進(jìn)植物螯合肽的合成以及鎘在液泡中的隔離，提高了番茄鎘脅迫抗性（Hasan et al.，2015）。這些工作為田間減少蔬菜產(chǎn)品農(nóng)藥殘留提供了解決途徑。

2.6連作障礙克服與嫁接育苗技術(shù)研究進(jìn)展

隨著設(shè)施蔬菜專(zhuān)業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展，連作導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)劣變、病原菌種群數(shù)量激增及作物分泌的化感物質(zhì)聚集，連作障礙問(wèn)題日益嚴(yán)重。如何經(jīng)濟(jì)有效地減輕設(shè)施蔬菜連作障礙是一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。Huang等（2013）提出，設(shè)施蔬菜連作土壤中積累的有機(jī)酚酸等自毒物質(zhì)以及線蟲(chóng)、枯萎病和青枯病等土傳病害是蔬菜連作障礙的主要內(nèi)因，而設(shè)施的封閉環(huán)境和大肥大藥盲目防控造成的鹽漬化是外因。土壤鹽漬化是設(shè)施蔬菜連作產(chǎn)生的一個(gè)突出問(wèn)題，番茄亞硝基谷胱甘肽還原酶（GSNOR）能夠通過(guò)調(diào)節(jié)活性氮（RNS）和ROS氧化還原信號(hào)調(diào)控高Na+下的K+-Na+平衡（Gong et al.，2015）。酚酸類(lèi)物質(zhì)是單一連作體系中重要的化感物質(zhì)，可通過(guò)直接的自毒作用或間接的抑制或促進(jìn)作用，影響土壤微生物的生長(zhǎng)、改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)從而影響作物的生產(chǎn)（Medina et al.，2011；Wu et al.，2011；李賀勤 等，2014）。利用具有化感作用的十字花科、蔥蒜類(lèi)及禾本科植物同設(shè)施蔬菜進(jìn)行輪作或間套等方式優(yōu)化種植制度，能有效減輕連作障礙對(duì)連作蔬菜的影響（劉素慧等，2011a，2011b；李威 等，2012）。如套作分蘗洋蔥可以上調(diào)番茄植物葉片中抗性相關(guān)的功能性蛋白，從而促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，增強(qiáng)抗逆性（Liu & Wu，2013；吳瑕 等，2015）；套作禾本科植物及其秸稈、殘茬還田，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及脲酶活性，提高作物對(duì)無(wú)機(jī)氮的吸收利用，減少枯萎病致病菌數(shù)量，促進(jìn)連作黃瓜和西瓜的生長(zhǎng)（孫藝文和吳鳳芝，2013；張潔瑩 等，2013；吳鳳芝 等，2015）；菇菜套作能使真菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）和稻黑孢菌（Nigrospora oryzae）等有害微生物群落顯著減少（陳敏 等，2015）。通過(guò)調(diào)節(jié)土壤中的微生物等生物防治手段，能有效增加土壤中有益微生物數(shù)量，以競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間等途徑抑制其他有害菌的繁殖。如施加芽孢桿菌、假單胞菌和角擔(dān)子菌B6等生防菌能夠改善土壤微環(huán)境，減輕土傳病害引起的設(shè)施蔬菜連作障礙（陳志誼 等，2012；肖逸 等，2012）；添加叢枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌能夠改善連作土壤環(huán)境，提高植物吸收營(yíng)養(yǎng)元素和水分的能力，誘導(dǎo)植物增強(qiáng)對(duì)連作土傳病害的抗病性，緩減設(shè)施西瓜、大豆等作物的連作障礙（韓亞楠 等，2013；馬通 等，2014；崔佳琦 等，2015）。采用物理、化學(xué)等方法實(shí)施強(qiáng)還原土壤滅菌、消毒處理，可快速、高效殺滅土壤中的真菌、細(xì)菌、線蟲(chóng)、雜草等（蔡祖聰 等，2015）。如溫濕石灰氮耦合土壤快速消毒技術(shù)及1，3-二氯丙烯等化學(xué)消毒物質(zhì)的利用（梅沛沛 等，2015）等環(huán)境友好型消毒技術(shù)。此外，增施有機(jī)肥能夠保持較好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，維持均衡的土壤營(yíng)養(yǎng)和微生物區(qū)系，以保持土壤健康（Bernard et al.，2012；尹承苗 等，2014）。如施用木本泥炭及其他配合物料或生物炭對(duì)設(shè)施連作番茄、黃瓜根域基質(zhì)酶活性和微生物及園藝作物的生長(zhǎng)與土壤改良有良好的促進(jìn)效果（陳碩 等，2015；鄒春嬌 等，2015）。

利用砧木嫁接是設(shè)施蔬菜提高抗性和防治連作障礙的重要措施。李玉洪等（2012）發(fā)現(xiàn)嫁接能提高苦瓜對(duì)枯萎病、蔓枯病、白粉病等病害的抗性，解決苦瓜生產(chǎn)中的連作障礙問(wèn)題，同時(shí)絲瓜作砧木較黑籽南瓜、葫蘆等效果更顯著。劉業(yè)霞等（2011）發(fā)現(xiàn)采用抗性砧木嫁接后，辣椒青枯病發(fā)病率顯著降低，而葉片含水量、滲透勢(shì)、可溶性糖含量及脯氨酸含量顯著提高。蘇榮存（2012）發(fā)現(xiàn)甜椒和辣椒品種采用優(yōu)良砧木嫁接后不僅生長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量有所提高，而且對(duì)疫病、枯萎病的抗性都有顯著增強(qiáng)。此外，嫁接能夠有效改善植株根際土壤微生態(tài)環(huán)境，減輕連作障礙的影響。如采用托魯巴姆為砧木，茄子嫁接后與未嫁接相比，連作土壤中微生物群落基本維持穩(wěn)定（張軍民，2011）；嫁接還可以提高西瓜感病品種根際土壤細(xì)菌、放線菌微生物數(shù)量，抑制枯萎病菌的積聚，改善連作土壤根際微生物群落結(jié)構(gòu)（吳鳳芝和安美君，2011）。我國(guó)已選育出抗枯萎、青枯、黃萎等多種病害的嫁接砧木，但生產(chǎn)上還缺少抗線蟲(chóng)的砧木，目前已有的番茄抗線蟲(chóng)砧木由于含有的抗性R基因在溫度高于28 ℃時(shí)容易開(kāi)始抗性喪失，導(dǎo)致夏秋季節(jié)線蟲(chóng)暴發(fā)，而在瓜類(lèi)蔬菜中迄今還沒(méi)有抗線蟲(chóng)砧木投入商業(yè)化生產(chǎn)，有待今后通過(guò)更多的資源篩選來(lái)解決目前生產(chǎn)中的線蟲(chóng)高發(fā)問(wèn)題。

3　我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研中面臨的突出問(wèn)題

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)設(shè)施栽培面積穩(wěn)居世界首位，占世界總面積的85%以上，其中設(shè)施蔬菜和西甜瓜更是占世界總面積的90%以上。雖然“十二五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了重大成就，但仍需看到，在高新技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)等方面還遠(yuǎn)未趕上荷蘭等世界設(shè)施園藝先進(jìn)國(guó)家。此外，隨著設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了一些新情況、新問(wèn)題。

① 產(chǎn)業(yè)布局仍不夠合理，缺乏區(qū)域化體系劃分。我國(guó)設(shè)施蔬菜雖然呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)，但遍地開(kāi)花的高科技示范園區(qū)也暴露出我國(guó)設(shè)施蔬菜發(fā)展的盲目性。很多地區(qū)的設(shè)施園藝發(fā)展只是一味跟風(fēng)，并沒(méi)有真正做到與區(qū)域氣候、植被有效結(jié)合，使得園藝設(shè)施成為了“形象工程”。

② 基礎(chǔ)設(shè)施條件依舊薄弱。我國(guó)設(shè)施栽培面積很大，但90%以上的設(shè)施仍以簡(jiǎn)易型為主，有些僅具有簡(jiǎn)單的防雨、保溫功能。溫室、大棚等保護(hù)設(shè)施建筑標(biāo)準(zhǔn)低、建造不規(guī)范，水、電路不配套，排灌能力差，環(huán)境調(diào)控手段不足，導(dǎo)致抗災(zāi)能力弱。蔬菜田頭預(yù)冷及流通冷鏈設(shè)施不健全，儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施設(shè)備簡(jiǎn)陋，流通損耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的4～6倍。

③ 生產(chǎn)成本高，相對(duì)效益逐年降低。由于勞動(dòng)力成本的不斷上漲，加之綜合機(jī)械化效率低，使得我國(guó)設(shè)施蔬菜這種勞動(dòng)強(qiáng)度大的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本隨之上升。集約化育苗能力建設(shè)嚴(yán)重滯后，優(yōu)質(zhì)商品種苗推廣普及率不足10%。而種子價(jià)格昂貴的進(jìn)口蔬菜品種的增加以及化肥、農(nóng)藥等農(nóng)資價(jià)格持續(xù)上漲，對(duì)設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)成本也產(chǎn)生了較大影響。

④ 質(zhì)量安全存在隱患。目前我國(guó)以家庭承包為主的小生產(chǎn)格局經(jīng)營(yíng)由于其規(guī)模小、生產(chǎn)分散、自律性差，國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全職能部門(mén)難以實(shí)施有效的監(jiān)管，導(dǎo)致質(zhì)量安全事故時(shí)有發(fā)生；而設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大量使用的畜禽糞便因鎘、砷、鋅、銅等重金屬元素嚴(yán)重超標(biāo)，無(wú)意中造成菜田重金屬污染也顯著加速。此外，土壤鹽漬化、連作障礙、病蟲(chóng)害日趨嚴(yán)重，這些不利因素嚴(yán)重影響了設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

⑤ 勞動(dòng)者兼業(yè)化和老齡化。大量調(diào)查結(jié)果顯示，老弱勞動(dòng)力是當(dāng)前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的主力軍。貿(mào)工農(nóng)一體化的蔬菜專(zhuān)業(yè)公司、專(zhuān)業(yè)大戶(hù)等雇請(qǐng)的臨時(shí)工幾乎都是兼業(yè)農(nóng)民，生產(chǎn)技能相對(duì)職業(yè)菜農(nóng)較低。此外，基層蔬菜技術(shù)推廣服務(wù)人才奇缺、手段落后、經(jīng)費(fèi)不足，造成技術(shù)進(jìn)村入戶(hù)困難。

⑥ 科技創(chuàng)新與智能化水平低。目前我國(guó)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究仍很薄弱；良種良法不配套，栽培技術(shù)創(chuàng)新不夠、儲(chǔ)備不足，輕減增效技術(shù)集成創(chuàng)新亟待加強(qiáng)；資源利用率與土地產(chǎn)出率不高。雖然引進(jìn)并發(fā)明了各種新型的溫室設(shè)施，但還是缺乏自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，特別是缺乏針對(duì)性強(qiáng)、與生產(chǎn)緊密結(jié)合的商品化控制管理軟件，限制了我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的步伐。

4　發(fā)展方向

國(guó)務(wù)院發(fā)布的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將“智能高效設(shè)施農(nóng)業(yè)”列入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)核心技術(shù)體系。規(guī)劃要求設(shè)施農(nóng)業(yè)重點(diǎn)突破設(shè)施光熱動(dòng)力學(xué)機(jī)制、環(huán)境與生物互作響應(yīng)機(jī)理等基礎(chǔ)理論，以及設(shè)施輕簡(jiǎn)裝配化、作業(yè)全程機(jī)械化、環(huán)境調(diào)控智能化、水肥管理一體化等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，創(chuàng)制溫室節(jié)能蓄能、光伏利用、智慧空中農(nóng)場(chǎng)等高新技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展。今后應(yīng)針對(duì)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求及目前存在的問(wèn)題，在積極吸收國(guó)外先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的同時(shí)，著眼于推動(dòng)我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)技術(shù)，形成相應(yīng)的生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。

① 因地制宜，全面推進(jìn)設(shè)施蔬菜的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；？茖W(xué)規(guī)劃制定發(fā)展戰(zhàn)略，積極引導(dǎo)全國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)向重點(diǎn)區(qū)域聚集，同時(shí)強(qiáng)化大中城市保障性蔬菜的基地建設(shè)和布局優(yōu)化。大力發(fā)展農(nóng)業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)等先進(jìn)生產(chǎn)組織，促進(jìn)蔬菜成為新型經(jīng)營(yíng)主體生存發(fā)展的主業(yè)，提高我國(guó)設(shè)施蔬菜的產(chǎn)出能力。同時(shí)，應(yīng)充分利用本地區(qū)的自然資源發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣性。

② 加快設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)智能化、機(jī)械化、專(zhuān)業(yè)化。加快蔬菜專(zhuān)用智能、精密農(nóng)用傳感器研制與產(chǎn)業(yè)化，大力推進(jìn)設(shè)施環(huán)境調(diào)控智能化、蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化、微灌肥水一體化。積極轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)施環(huán)境調(diào)控管理方式，將現(xiàn)有的只偏重于保溫防寒注重溫度管理轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟?、光照、CO2同時(shí)調(diào)控，將重點(diǎn)放在提高設(shè)施蔬菜光合效率和增加光合產(chǎn)量上。推進(jìn)蔬菜采后商品化處理和自動(dòng)化分級(jí)包裝流水線、田頭預(yù)冷、冷鏈運(yùn)輸、冷藏保鮮裝備的研發(fā)與示范推廣。

③ 加強(qiáng)良種與技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展集約化育苗產(chǎn)業(yè)。重點(diǎn)培育適合設(shè)施栽培的耐低溫弱光、抗病、優(yōu)質(zhì)的黃瓜、番茄、辣椒、茄子、西甜瓜等專(zhuān)用品種；強(qiáng)力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，大力推廣穴盤(pán)集約化育苗技術(shù)，重點(diǎn)集成創(chuàng)新良種壯苗、推進(jìn)集約化育苗技術(shù)創(chuàng)新，為我國(guó)蔬菜集約化育苗產(chǎn)業(yè)快速崛起提供有力的科技支撐。

④ 綜合治理質(zhì)量安全隱患。增施秸稈和秸稈源肥料培肥地力，積極采用基于蔬菜養(yǎng)分吸收利用的肥水一體化技術(shù)，嚴(yán)禁使用重金屬超標(biāo)的畜禽糞便；強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程控制；建立健全蔬菜質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)體系；構(gòu)建設(shè)施蔬菜全程質(zhì)量追溯體系。

⑤ 增加科研投入力度，擴(kuò)大政府補(bǔ)貼范圍。學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究，以大幅度提高單位土地產(chǎn)出率、資源利用率和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，搞好各項(xiàng)與設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)的新技術(shù)新機(jī)具研發(fā)，從而形成具有中國(guó)特色的設(shè)施結(jié)構(gòu)類(lèi)型和配套技術(shù)體系。積極運(yùn)用好農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策，將設(shè)施蔬菜關(guān)鍵設(shè)備、成熟技術(shù)逐步納入農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼范圍內(nèi)，給予重點(diǎn)支持，以促進(jìn)其快速、健康發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增加收入。

綜上所述，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)與科學(xué)研究在“十二五”期間迅猛發(fā)展，并在一些重要領(lǐng)域取得了顯著突破。設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與提高，也必將加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。但我國(guó)的設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在設(shè)施相對(duì)比較簡(jiǎn)陋、質(zhì)量安全存在隱患、科技創(chuàng)新與生產(chǎn)需求對(duì)接不夠緊密以及智能化水平低等問(wèn)題，今后要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研發(fā)，形成適合我國(guó)國(guó)情的現(xiàn)代設(shè)施蔬菜生產(chǎn)技術(shù)體系。

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Zhou J，Jia F F，Shao S J，Zhang H，Li G，Xia X J，Zhou Y H，Yu J Q，Shi K.2015c.Involvement of nitric oxide in the jasmonatedependent basal defense against root-knot nematode in tomato plants.Frontiers in Plant Science，6∶193.

Zhu M K，Li Y L，Chen G P，Ren L J，Xie Q L，Zhao Z P，Hu Z L. 2015a.Silencing SlELP2L，a tomato elongator complex protein 2-like gene，inhibits leaf growth，accelerates leaf，sepal senescence，and produces dark-green fruit.Scientific Reports，5∶7693.

Zhu B Z，Yang Y F，Li R，F(xiàn)u D Q，Wen L W，Luo Y B，Zhu H L. 2015b.RNA sequencing and functional analysis implicate the regulatory role of long non-coding RNAs in tomato fruit ripening. Journal of Experimental Botany，66∶4483-4495.

Abstract∶During the 12th Five-Year Plan（2011-2015），great progress has been made in greenhouse vegetable industry in China.With the expansion of the production area，the equipment and technology levels used in greenhouse facilities were also largely upgraded.The quality，security，and competitiveness of product were continually improved.Different types of greenhouse facilities，production modes and technical systems based on the characteristics needs of specific districts were developed.This paper analyzed the distinctiveness of the progress made in basic research，technology innovation in greenhouse vegetable industry during the past 5 years in China.We summarized the key accomplishments and development in greenhouse facility，biological researches of vegetable on growth and development，regulation of stress tolerance，plant defense strategies against pathogens and insect pests，system establishment for high quality and safety production，overcoming of soil sickness，graft and seedling culture techniques.Our study also analyzed the key problems existing in greenhouse vegetable production and discussed about the prospect for industry development and research activities.

Key words∶Greenhouse facility；Gene function；Stress tolerance；Environment control；Soil sickness；Review

Progress in Protected Vegetable Production and Research during China’s 12th Five-Year Plan

YU Jing-quan，ZHOU Jie
（College of Agriculture and Biotechnology，Zhejiang University，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）

喻景權(quán)，男，教授，主要從事設(shè)施作物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控機(jī)制和安全生產(chǎn)技術(shù)體系研究，E-mail∶jqyu@zju.edu.cn

∶2016-08-20；接受日期∶2016-08-22

國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目

致謝∶感謝浙江大學(xué)鮑驍、王玉、國(guó)志信、張歡、殷燕玲、王峰等同學(xué)幫助整理相關(guān)資料